初中化学九年级上册《海洋化学资源：探秘与可持续利用》教学设计

初中化学九年级上册《海洋化学资源：探秘与可持续利用》教学设计一、教学内容分析

从《义务教育化学课程标准（2022年版）》来看，本课隶属“化学与社会·跨学科实践”主题，其教学“坐标”在于引导学生从资源视角认识海洋这一宏大的自然系统。知识技能图谱上，核心概念包括“海水中的化学物质”、“海水淡化”、“海洋矿产资源”及其提取原理。认知要求从识记（如海水主要成分）上升到理解与应用（如蒸馏、膜法原理的分析与比较），在单元知识链中，它既是对“自然界的水”、“金属和金属矿物”等已有知识的综合应用与情境化迁移，也为后续学习“化学与材料”、“化学与能源”奠定资源观基础。过程方法路径上，课标强调科学探究与工程实践，本课可将其转化为“从海水中获取淡水或资源”的模拟探究活动，引导学生经历“问题提出方案设计原理分析评价优化”的完整过程，体悟模型建构与系统分析的思想方法。素养价值渗透上，知识载体背后蕴含着深刻的育人价值：通过对海洋资源提取技术发展与挑战的探讨，培育学生严谨求实的科学态度；通过认识我国海洋开发的成就与“蓝色国土”意识，激发家国情怀与责任担当；通过剖析资源利用与环境保护的两难困境，渗透可持续发展的核心观念。综上，本课重难点预判为：对海水淡化等技术的原理理解（抽象过程具体化），以及对资源开发与环境保护辩证关系的深度思考（价值观建构）。

立足“以学定教”，需进行立体化学情研判。已有基础与障碍方面，九年级学生已学习溶液、溶解、结晶及金属冶炼等知识，对“资源”有初步生活感知，对海洋充满好奇。但可能存在的认知障碍在于：其一，将海水视为简单“盐水”，对其复杂组分认识不足；其二，对“蒸馏”、“膜分离”等工业化过程的微观原理想象与理解困难；其三，易形成“技术万能”或“开发即破坏”的片面观点。过程评估设计将贯穿课堂：通过导入提问(“提到海洋，你脑海里最先蹦出的是什么？”)探测前概念；在任务探究中，通过巡视观察小组讨论质量、聆听学生方案表述的精准度，动态把握理解进程；利用随堂练习的分层反馈，即时诊断不同层次学生的掌握情况。教学调适策略因此需具针对性：对于基础薄弱学生，提供更直观的动画、模型或类比（如“筛子”类比反渗透膜），搭建理解阶梯；对于思维活跃学生，则设置开放度更高的技术优化或伦理辩论任务，鼓励其进行批判性与创造性思考；通过设计小组合作中的角色分工（如记录员、原理阐述员、质疑员），确保每位学生都能在自身“最近发展区”内获得参与感与成长。二、教学目标

知识目标：学生能系统陈述海水中的主要化学物质及其存在形式；能辨析蒸馏法、膜法等多种海水淡化技术的基本原理与核心差异；能说明从海水中提取镁、溴等元素及开发利用海底“可燃冰”、多金属结核等资源的基本思路与意义，构建起关于海洋化学资源的层次化知识网络。

能力目标：学生能够基于给定信息，小组协作设计一份简易的“海水提镁”或“海水淡化”的模拟工艺流程框图，并清晰阐述其化学原理；能够从技术、经济、环境等多维度，对不同的海洋资源开发方案进行初步的比较与评价，提升信息整合与系统分析能力。

情感态度与价值观目标：学生在探讨海洋资源开发案例时，能自然流露出对我国相关科技成就的自豪感；在分析开发与保护矛盾时，能表现出理性、辩证的思考态度，初步树立在利用自然的同时必须承担保护责任的可持续发展观。

科学（学科）思维目标：通过将抽象的分离提纯原理转化为具体的工艺流程模型，发展学生的模型认知与宏观微观符号三重表征思维；通过权衡资源开发的技术可行性与环境影响，培养其多因素综合考量的系统思维与辩证思维。

评价与元认知目标：学生能依据教师提供的“工艺流程设计评价量规”（如科学性、可行性、环保性、表述清晰度），对自身或同伴的设计方案进行初步评价与改进建议；能在课堂小结阶段，反思自己在“原理理解”与“方案设计”两个维度的学习策略有效性。三、教学重点与难点

教学重点确立为“海水淡化及海洋化学资源提取的基本原理与思路”。其依据在于：从课程标准看，这直接关联“认识化学在自然资源综合利用方面的重要价值”这一核心观念，是理解化学技术如何服务于社会需求的关键案例，属于“化学与社会”主题下的“大概念”。从学业评价导向看，该知识点是联系溶液、物质分离、金属冶炼等基础知识的综合应用点，是考查学生知识迁移能力和实际问题解决能力的常见载体。

教学难点在于“对膜分离等高新技术原理的微观理解”以及“对资源开发与环境保护辩证关系的深度认同与理性分析”。难点成因在于：膜分离过程涉及微观粒子在压力驱动下的选择性透过，超出了学生的直接感官经验，抽象性强；而开发与保护的议题则需学生超越非此即彼的二元对立思维，进行价值权衡，这对九年级学生的认知与情感成熟度均构成挑战。突破方向在于：利用高质量的模拟动画将微观过程可视化，并类比生活实例；通过呈现真实案例的两难情境，组织结构化辩论，引导学生在观点交锋中深化认识。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：精心制作的多媒体课件，内含“水的星球”宏观视角图、海水成分比例图、海水淡化（蒸馏法、反渗透法）原理的Flash/3D模拟动画、“可燃冰”开采示意图、我国“蓝鲸一号”钻井平台等图片或短视频资源。1.2实验与学材：海水淡化简易蒸馏装置（演示用）、反渗透原理演示器（或自制半透膜模型）、海洋化学资源学习任务单（内含分层探究任务与评价量表）。2.学生准备2.1预习任务：通读教材，尝试列举三种已知的海洋资源；通过网络或书籍，简单了解我国在海水淡化方面的一个最新进展。2.2物品准备：常规文具，用于绘制流程图的彩笔或标记笔。3.环境布置3.1座位安排：提前将课桌椅调整为46人一组，便于开展小组合作探究与讨论。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与问题驱动：同学们，请看屏幕——这颗美丽的蓝色星球，是我们共同的家园。海洋覆盖了地球表面的约71%。然而，我们人类直接利用的淡水资源却极其有限。（切换至干旱地区图片或数据）“水资源短缺”是全球性挑战。一个巨大的矛盾摆在我们面前：身边是浩瀚无垠的海洋，而我们却时常面临“水荒”。1.1提出核心问题：那么，我们能否向大海要“水”？又能否向大海要“资源”呢？今天，我们就化身“海洋化学工程师”，一起探秘海洋这座巨大的“化学资源宝库”，看看化学科技如何帮助我们实现这个梦想。1.2路径明晰与旧知唤醒：我们的探秘之旅将分三步走：首先，摸清“家底”——认识海水里到底有哪些“宝藏”；然后，研究“开采技术”——如何把这些宝藏提取出来；最后，咱们还得当一回“战略家”，思考如何智慧地、可持续地开发利用。回想一下，我们之前学过的物质分离方法，比如蒸发、结晶，能不能派上用场呢？让我们带着思考开始吧！第二、新授环节

本环节采用“支架式教学”，通过递进性任务，引导学生主动建构。任务一：解构海水——认识宝藏清单教师活动：展示海水主要成分的饼状图或列表。引导性提问：“除了水，海水中含量最高的离子是什么？这让你联想到我们学过的哪种常见化合物？”（指向NaCl）。继续追问：“镁、溴、碘等元素的含量虽然不高，但总量惊人，它们以什么形式存在？是单质还是化合物？”在此，强调“资源”的概念——有利用价值且可获取的物质。提供一个“海水元素用途连连看”的小活动，将镁（制造轻质合金）、溴（医药、阻燃剂）、碘（食品添加剂）与其主要用途关联起来。“大家看，海水简直就是一个流动的‘矿物溶液’！”学生活动：观察图表，快速回忆并说出氯化钠。根据离子符号（如Mg²⁺、Br⁻）判断其存在形态。参与“连连看”活动，了解海洋化学资源的应用价值，初步形成“海水是复杂混合物，蕴含多种有用资源”的认知。即时评价标准：1.能准确指出海水中的主要溶质。2.能根据化学式或离子符号正确判断物质在海水中的主要存在形态（离子/化合物）。3.能说出至少两种海洋化学元素及其一种用途。形成知识、思维、方法清单：★海水组成：海水是复杂的混合物，除水外，主要含有Na⁺、Cl⁻、Mg²⁺、SO₄²⁻等多种离子。▲常量与微量元素：氯、钠、镁等为常量元素；溴、碘、铀等虽浓度低，但因海水总量巨大，故总储量十分可观，被称为“微量巨量”元素。方法提示：认识资源的第一步是进行“成分分析”，这是化学研究的基础。任务二：攻克核心——揭秘海水淡化教师活动：回到导入的核心问题：“如何除去海水中的盐分获得淡水？”首先演示简易蒸馏装置，回顾原理。“蒸馏法很直接，但大家想想，它有什么‘缺点’？”（引导学生思考能耗高）。引出并播放反渗透法（膜法）的微观原理动画。重点讲解：什么是半透膜？为什么加压能让水分子透过而盐离子留下？“可以把它想象成一个超级细密的‘筛子’，只允许水分子这个‘小个子’通过，把盐离子‘大块头’拦住。”对比展示蒸馏法与反渗透法的能耗、成本、适用规模等数据，引导学生初步分析。学生活动：观察蒸馏实验，描述现象并书写原理（H₂O(l)→H₂O(g)→H₂O(l)）。观看动画，尝试用自己的语言描述反渗透的过程。小组讨论并列表比较两种主流淡化技术的优缺点。即时评价标准：1.能清晰阐述蒸馏法利用物质沸点不同进行分离的原理。2.能类比生活实例，大致说明反渗透的“选择性透过”概念。3.小组比较表能体现至少两个维度的合理分析（如能耗、产水纯度、成本）。形成知识、思维、方法清单：★海水淡化原理：核心是分离溶质与溶剂。蒸馏法属物理变化，利用沸点差；反渗透法（膜法）利用半透膜的选择透过性，在外加压力下实现分离。▲技术权衡：没有完美的技术，只有适合的技术。选择需综合考虑能量消耗、设备成本、处理规模、当地条件等多种因素。易错点提醒：反渗透不是过滤，其驱动力是压力差而非重力，被“拦截”的是离子或小分子。任务三：模拟提取——设计提镁流程教师活动：提出工程挑战：“镁是重要的轻金属，如何从海水中提取它？”提供线索：海水中镁以Mg²⁺形式存在，要得到金属镁，需先将其转化为含镁化合物，再通过电解等方法制取。搭建“脚手架”：展示核心反应线索卡片（①加碱生成Mg(OH)₂沉淀；②加酸转化；③电解熔融MgCl₂）。“现在，请各小组化身为工艺设计团队，利用这些线索，设计一个从海水到金属镁的简化流程框图。注意每一步的原料和产物是什么。”巡视指导，关注各组是否能逻辑自洽地排列步骤。学生活动：小组合作，讨论并排列反应步骤的先后顺序，绘制简单的工艺流程图。尝试用化学方程式表示主要转化过程（如：Mg²⁺+2OH⁻=Mg(OH)₂↓）。派代表展示并讲解本组的设计思路。即时评价标准：1.流程设计是否体现“富集转化提纯”的基本逻辑。2.关键化学转化的选择（如用碱沉淀）是否合理。3.小组展示时，表述是否清晰，能否说出每一步的化学原理。形成知识、思维、方法清单：★海水提镁思路：通常采用“沉淀转化电解”的路径。先加石灰乳（廉价碱源）富集为Mg(OH)₂沉淀，再加盐酸转化为MgCl₂，最后电解熔融MgCl₂得到金属镁和氯气。▲化学工程思维：工业生产流程设计讲究原料廉价易得、步骤简化、能量利用合理、副产物可循环或妥善处理。核心反应：MgCl₂(熔融)→（电解）→Mg+Cl₂↑。任务四：拓展视野——认识新型海洋矿产教师活动：展示“可燃冰”（天然气水合物）和“多金属结核”的实物图片或标本。“海洋的宝藏不仅在海水中，还在海底沉积物和岩石里。”播放“可燃冰”点燃的震撼视频，解释其作为未来潜在高效清洁能源的意义，同时指出开采不当可能导致甲烷泄漏加剧温室效应的环境风险。简要介绍多金属结核中含有的锰、铁、铜、钴、镍等多种金属。“这些沉睡在数千米深海底的‘土豆状’矿石，开采技术难度极大，而且属于全人类共同遗产，它的开发涉及复杂的国际法律与环保问题。”学生活动：观看视频与图片，认识两种新型海洋矿产资源。聆听教师讲解，理解其价值与开发面临的巨大技术、环境与国际法挑战。感受海洋资源开发的复杂性与前沿性。即时评价标准：1.能说出“可燃冰”的主要成分及其作为能源的特点。2.能意识到深海资源开发并非单纯的技术问题，还涉及环境与伦理。形成知识、思维、方法清单：▲海底矿产资源：主要包括“可燃冰”（主要成分CH₄·nH₂O）和富含多种金属的“多金属结核”。★开发的双刃剑效应：这些资源潜力巨大，但开采技术极端复杂、成本高昂，且对脆弱的深海生态系统可能造成不可逆的影响。素养渗透点：科学技术的发展在带来机遇的同时，必须前瞻性地评估其潜在风险，树立负责任创新的意识。任务五：思辨升华——探讨可持续发展教师活动：提出思辨性问题：“面对如此丰富的海洋资源，我们是应该大力开发以解决资源短缺，还是应该优先保护这最后的净土？”组织小型结构化辩论或“世界咖啡屋”式讨论。提供一些观点支架：A.技术进步可以解决环境问题，应先开发后治理；B.生态价值无可替代，应严格限制开发；C.在充分科学研究与严格环保监管下的合理开发。“请结合今天所学，从技术、经济、生态、伦理等多个角度，为我国的海洋资源开发政策提一条建议。”学生活动：小组内展开讨论，交流观点。尝试综合运用本节课获得的信息（如技术难度、环境影响），形成相对理性的个人或小组见解，并进行简短分享。“老师，我觉得不能一刀切，像在严重缺水但临海的地区，发展海水淡化就很有必要。”即时评价标准：1.观点表述是否基于课堂所学事实。2.能否认识到问题的复杂性，避免极端化表述。3.能否从至少两个不同角度阐述理由。形成知识、思维、方法清单：★可持续利用原则：海洋资源的开发利用，必须坚持“在保护中开发，在开发中保护”的原则，遵循科学规划、技术创新、法律完善和公众参与的综合路径。▲系统思维与决策能力：真实的资源决策需要综合权衡科学技术可行性、经济效益、社会接受度与生态环境承载力，是典型的复杂系统问题。价值观落脚点：树立“人类是自然一部分”的生态伦理观，培养作为地球公民的责任感。第三、当堂巩固训练

构建分层、变式训练体系，并提供即时反馈。基础层：1.填空题：海水淡化的两种主要方法是______法和______法。2.选择题：从海水中提取镁，通常先向海水中加入______，得到氢氧化镁沉淀。综合层：3.流程图补全：给出海水提镁流程的部分空白（如“海水→加___→Mg(OH)₂→加___→MgCl₂溶液→…”），请学生补充关键试剂和主要产物。4.情境应用题：某海岛社区计划建设一座海水淡化厂，以满足居民用水。请从技术和环境角度，各提出一个需要评估的关键问题。挑战层：5.微型项目设计：如果请你为学校的“科技节”设计一个展示海水淡化原理的科普小实验（要求安全、简易、现象明显），你会如何设计？画出简要装置图并说明原理。反馈机制：基础题通过集体问答快速核对；综合题请不同小组派代表上台展示流程图或在黑板上书写关键问题，其他小组补充或质疑，教师点评并强调思维过程；挑战层方案进行自愿展示，由师生共同评议其科学性、创新性与可行性，“这个用阳光加热塑料袋模拟太阳能蒸馏的想法非常巧妙，成本低又直观！”第四、课堂小结

引导学生进行结构化总结与元认知反思。“请大家用3分钟时间，以‘海洋化学资源’为中心词，绘制一张简单的思维导图或概念图，梳理我们今天探索的知识主线。”邀请12位学生展示并讲解自己的构图。教师随后用板书呈现核心知识结构框架（从资源分类到提取技术再到可持续理念），并强调：“今天我们不仅看到海洋是‘资源的宝库’，更认识到它是‘生态的重器’。化学赋予我们开发的能力，但智慧与责任决定我们开发的未来。”布置分层作业：必做：完成学习任务单上的知识梳理部分；查找资料，说明反渗透膜的主要材料是什么。选做：撰写一篇300字左右的短文，题为《如果我是一座滨海城市的市长，我将如何规划海水淡化项目？》，需考虑技术选择、厂址、环境影响及公众沟通等因素。六、作业设计基础性作业（必做）：1.整理课堂笔记，系统列出海水中的主要资源类型、一种海水淡化方法（原理+优缺点）及海水提镁的主要步骤。2.完成教材本节后配套的基础练习题。拓展性作业（建议大多数学生完成）：3.情境调研：假设你家所在社区将引入一套小型海水淡化设备供绿化用水，请你制作一份简易的科普宣传单（PPT单页或手抄报），向邻居解释该设备的工作原理及其环保意义。4.资料分析：阅读一篇关于我国“深海勇士”号载人潜水器或“雪龙”号科考船在海洋资源勘探方面取得成就的新闻报道，并写出200字的阅读摘要与感想。探究性/创造性作业（学有余力学生选做）：5.未来技术畅想：基于你所了解的化学知识，大胆设想一种未来可能出现的、更高效环保的海洋资源（如锂、铀）提取技术，描述其核心思路，并分析其潜在优势与挑战。6.辩论准备：以“大规模开发海底矿产资源利大于弊/弊大于利”为辩题，搜集正反方论据，准备一份简短的辩论陈词提纲。七、本节知识清单及拓展1.★海水组成复杂性：海水是含有80多种元素的复杂溶液体系，其中Cl⁻、Na⁺、Mg²⁺、SO₄²⁻等11种成分占总溶解盐类的99%以上。水是主体，但溶解的盐类才是资源价值的核心。2.★海水淡化：指从海水中获取淡水的技术与过程。主要方法：①蒸馏法（热法），历史久，适合大型化，但能耗高；②反渗透法（膜法），当今主流，能耗相对较低，核心部件是反渗透膜。3.▲其他淡化技术：包括冷冻法、电渗析法等，各有特定应用场景。选择时需进行技术经济环境综合评价。4.★海水提镁主要流程：海水→加石灰乳（Ca(OH)₂）→Mg(OH)₂沉淀→加盐酸→MgCl₂溶液→浓缩、干燥→电解熔融MgCl₂→Mg（阴极）和Cl₂（阳极）。教学提示：引导学生理解每一步的化学变化本质（复分解反应、中和反应、电解反应）。5.★海水提溴：通常采用“空气吹出法”，利用溴的挥发性，先用氯气将其从海水中氧化出来（Cl₂+2Br⁻=Br₂+2Cl⁻），再用空气吹出并用碱液吸收。这是典型化工流程。6.▲“微量巨量”元素：如铀，海水中浓度仅约3.3μg/L，但总储量约45亿吨，是陆地储量的上千倍。提取技术（如吸附法）是前沿研究热点。7.★“可燃冰”（天然气水合物）：外观似冰，遇火可燃。化学式CH₄·nH₂O，是天然气（甲烷）在高压低温条件下与水形成的笼状晶体。储量大，能量密度高，但开采易引发地质灾难和温室气体泄漏。8.★多金属结核：又称锰结核，深海底部自生的富含锰、铁、铜、钴、镍等的团块状矿产。生长极慢（百万年毫米级），属于“国际海底区域”资源，开发受《联合国海洋法公约》制约。9.▲海洋药物资源：许多海洋生物（如海绵、珊瑚、海藻）能产生结构独特、活性显著的化学物质，是抗癌、抗病毒等新药的重要来源。10.★海洋资源特点：储量巨大但分布分散；开采技术难度高、成本大；生态环境敏感脆弱。11.▲我国海洋开发成就：海水淡化产能位居世界前列，“深海勇士”号、“奋斗者”号载人潜水器达到世界领先水平，为深海探测与资源评估提供了国之重器。12.★可持续利用核心原则：科学规划、技术创新、环境保护、法律完善、国际合作。树立“陆海统筹”的全局观。13.易错点：反渗透原理：并非简单过滤，而是溶剂（水）在压力驱动下逆自然渗透方向穿过半透膜的过程。关键在于膜的选择透过性。14.易错点：资源与矿石：海水中的元素是“溶解态资源”，需经化学工艺提取；海底结核是“固态矿石”，需经采矿、选矿、冶炼。15.方法归纳：化工流程分析思路：明确目标产物→分析原料成分→设计分离提纯步骤（富集、转化、除杂）→选择适宜反应条件→考虑物料循环与环保。16.学科思想：宏微结合：理解海洋资源，既要看到其宏观的巨量储量和广阔分布，也要从微观上理解离子、分子间的相互作用及分离原理。17.学科思想：系统思维：将海洋视为一个集资源、生态、气候、法律于一体的复杂系统，任何开发行为都应进行系统性影响评估。18.跨学科联系：地理——海洋分布、洋流、海底地形；生物——海洋生态系统；政治/法律——海洋权益与国际法；工程——海洋工程技术。19.前沿拓展：海洋可再生能源：潮汐能、波浪能、温差能等，与化学资源开发可形成协同效应（如为海水淡化厂供电）。20.社会责任议题：作为消费者，我们如何通过节约资源、支持绿色科技，间接促进海洋的可持续保护？可引导学生从身边小事思考起。八、教学反思

（一）教学目标达成度分析从当堂巩固训练与小结环节的学生表现来看，知识目标（海水组成、淡化原理、提镁思路）达成度较高，基础层与综合层练习正确率预估超过85%。能力目标方面，大部分小组能协作完成流程设计，但在“多维度评价”上略显生涩，常忽略经济成本因素，这表明系统思维需长期培养。情感与价值观目标在“任务五”的讨论中表现活跃，学生能提出兼顾开发与保护的中间立场，初步显现辩证思维，但深度仍有提升空间。“当学生自发讨论起家门口河流保护时，我知道‘责任’的种子开始萌芽了。”

（二）各环节有效性评估导入环节的“矛盾情境”成功激发了普遍探究动机。新授环节的五个任务基本形成了认知阶梯，其中“任务二（揭秘淡化）”中反渗透原理的动画与类比是关键脚手架，有效化解了难点；“