探秘“盐”值担当：基于项目式学习的海洋资源综合利用实践

探秘“盐”值担当：基于项目式学习的海洋资源综合利用实践一、教学内容分析  本课内容隶属《义务教育化学课程标准（2022年版）》“化学与社会·跨学科实践”主题领域，是“资源利用与化学工程”这一核心学习维度的典型载体。从知识技能图谱看，它以九年级下册“溶液”、“常见的盐”等单元知识为基础，要求学生综合应用溶解、结晶、过滤等核心概念及基本实验操作，解决“从海水中获取NaCl并考虑其他组分去向”这一真实工程问题，实现了从单一物质性质学习到复杂系统资源化利用的认知跃迁。过程方法路径上，本课天然蕴含“科学探究”与“工程设计与物化”的学科思想方法。教学将引导学生经历“资源分析→方案设计与评估→模拟实践→优化改进”的完整流程，体验从化学原理到技术应用的转化，初步建立“绿色化学”与“可持续发展”的系统思维模型。素养价值渗透层面，本课是培育学生化学核心素养的沃土：通过对海水成分的“宏观辨识”，推理分离提纯方法的“微观探析”；在讨论提取顺序时形成“变化观念与平衡思想”；在方案设计与评估中锻炼“科学探究与创新意识”；最终在理解海洋资源对国家战略安全的意义时，深化“科学态度与社会责任”。本课的重难点预判在于：如何引导学生超越单一氯化钠的提取，建立多组分、分步骤综合利用的思维模型，并能从经济效益、能源消耗、环境保护等多维度初步评估化工流程的合理性。  基于“以学定教”原则，学情诊断如下：九年级学生已具备溶解、过滤、蒸发结晶等基础知识和操作技能，对海水晒盐有模糊的生活认知，这为学习提供了“锚点”。然而，他们的认知往往停留在“得到食盐”的单一目标上，缺乏对海洋作为“化学资源宝库”的系统认知，更难以自发地设计多组分分离的流程顺序，这是主要的认知障碍。此外，将化学原理转化为实际工业流程时涉及的复杂性、成本意识和社会责任，对学生而言是全新的思维挑战。过程评估设计将贯穿始终：通过导入环节的头脑风暴“除了盐，海水中还有什么宝贝？”进行前测，摸底学生的已有认知广度；在新授环节，通过小组方案设计草图、论证发言，评估其系统思维与推理能力；利用分层巩固练习进行后测，检验知识迁移水平。教学调适策略将体现差异化：对于基础层学生，提供“流程图填空”等结构化脚手架，降低任务门槛；对于进阶层学生，鼓励其自主设计完整流程，并引入“能耗”、“副产品价值”等拓展性评价维度，激发深度思考。二、教学目标  1.知识目标：学生能够系统阐述海水制取粗盐及精制的基本原理与操作流程，辨识蒸发结晶与降温结晶的应用场景差异；能列举海水综合利用的主要产品链（如镁、溴、钾等），并解释其提取的基本化学思路，从而建构起关于海洋资源多层次开发的立体知识网络。  2.能力目标：学生能够以小组合作形式，运用概念图或流程图，设计一份包含主产品（NaCl）与至少一种副产品提取顺序的简易海水综合利用方案，并能基于化学原理对方案的可行性进行初步论证和阐释，提升信息整合、工程设计与逻辑表达能力。  3.情感态度与价值观目标：通过了解我国海洋资源开发成就与挑战，学生能感受到化学技术对社会发展的巨大推动作用，初步树立资源节约、循环利用的可持续发展观念，并在方案讨论中养成倾听他人、理性质疑、合作共赢的科学交流态度。  4.科学思维目标：本课重点发展学生的系统思维与平衡思想。引导学生像化工工程师一样思考，不仅要考虑“能不能得到”，还要初步权衡“步骤是否经济合理”、“废弃物如何处置”，在多重约束条件下寻求优化解决方案，实现从线性思维到复杂性思维的进阶。  5.评价与元认知目标：学生能够依据教师提供的简易评价量规（如：原理科学性、流程逻辑性、环保意识），对自我或同伴设计的综合利用方案进行点评与反思；并能总结在解决此类跨学科实践问题中所运用的“分析设计评估”一般性方法策略。三、教学重点与难点  教学重点确立为：海水制盐（粗盐提纯）的化学原理与操作流程，以及以此为枢纽的海洋资源综合利用基本思路。其依据在于，从课标看，这是“常见的盐”和“化学与社会发展”两大主题的交汇点，是体现化学应用价值的核心“大概念”；从学业评价看，涉及物质分离提纯的实验设计与评价是中考化学的经典考点与能力高地，着重考查学生将基础知识应用于实际情境的综合能力。  教学难点在于：引导学生理解并设计多组分海水资源分离提取的合理顺序，并能从绿色化学和经济效益角度对方案进行初步评估。预设难点成因有二：一是认知跨度大，学生需同时调动溶解度知识、化学反应规律及工程思维，思维负荷高；二是缺乏相关经验，对化学生产中的成本控制、能量利用等“非化学因素”陌生。常见错误表现为设计流程时步骤混乱、逻辑颠倒。突破方向是搭建可视化、阶梯式的问题链和思维脚手架，通过类比、讨论和仿真模拟，将抽象流程具象化、复杂问题阶梯化。四、教学准备清单1.教师准备  1.1媒体与教具：多媒体课件（含海水综合利用产业链动画、盐田实景视频）；希沃白板或黑板，用于呈现学生思维导图。  1.2实验器材与药品：粗盐、蒸馏水、烧杯、玻璃棒、漏斗、滤纸、铁架台、蒸发皿、酒精灯；海水成分示意图挂图或卡片。  1.3学习资料：“海洋化工厂设计师”项目式学习任务单（含梯度任务卡、方案设计模板、简易评价量表）；分层巩固练习活页。2.学生准备  复习溶解、过滤、蒸发结晶等操作要点；预习教材中关于海洋资源的部分；以小组为单位，携带彩笔、A3白纸。3.环境准备  教室布置为6个合作学习岛，便于小组讨论与展示；黑板分区规划为“知识建构区”、“方案展示区”和“反思区”。五、教学过程第一、导入环节  1.情境创设与驱动性问题提出：“大家知道吗？我们餐桌上这小小的盐粒，竟然藏着大海的密码和现代工业的智慧！”播放一段30秒的短片，展示浩瀚海洋、现代化盐田与琳琅满目的化工产品（镁锭、溴制品、钾肥）。随后画面定格在一杯模拟海水中。“如果现在交给你一个任务：从这杯‘海水’中尽可能多地获取有价值的物质，变身成为一位‘海洋化工厂’的设计师，你会从哪里入手？又该如何规划你的‘生产线’呢？”（现场感语言1）  1.1路径明晰与旧知唤醒：“别急，伟大的设计都始于细致的分析。今天，我们就化身资源勘探家和化学工程师，沿着‘初识宝藏→模拟制盐→深究原理→拓展蓝图’的路线，一步步揭开海洋综合利用的秘密。首先，回想一下，海水里除了氯化钠，还有哪些‘熟悉的陌生人’？我们学过哪些方法可以把它们从溶液中‘请’出来？”（现场感语言2）通过头脑风暴，快速激活学生关于海水成分（Mg2+、Ca2+、SO42等）和物质分离（过滤、蒸发）的已有认知，将思维聚焦于核心问题。第二、新授环节  本环节以“海洋化工厂设计师”项目为主线，串联5个递进式任务，引导学生主动建构。任务一：初识宝藏——绘制海水“资源地图”教师活动：展示海水主要成分含量表（以NaCl为参照），引导学生观察。“看，NaCl无疑是‘老大’，但其他成分就毫无价值吗？镁是制造飞机、火箭的轻质材料，溴是‘海洋元素’…”（现场感语言3）提出引导性问题：“面对这样一个混合‘宝藏’，直接一锅煮行吗？我们开采资源的首要原则是什么？”（现场感语言4）引导学生得出“有序分离、物尽其用”的初步理念。分发成分卡片，指导各小组在A3纸上绘制“海水资源价值图”，用不同颜色或符号标注主要离子及其潜在用途。学生活动：小组合作，阅读成分表，聆听教师讲解，讨论各种离子的用途。动手绘制“资源地图”，直观呈现海水化学组成的宏观认知，并尝试标注已知的提取方法（如晒盐）。派代表简要分享本组的“地图”亮点。即时评价标准：1.资源地图是否包含了Na+、Cl、Mg2+、SO42、Ca2+等主要离子；2.是否能为至少两种离子联想出合理的用途或产品；3.小组分工是否明确，讨论是否全员参与。形成知识、思维、方法清单：★海水是重要的化学资源宝库，主要含有Na+、Cl、Mg2+、Ca2+、SO42、K+、Br等离子。▲树立资源综合利用观念，认识到许多“杂质”离子是具有高价值的化工原料。方法：学会从成分表和用途两个维度分析混合物，建立“组成性质用途”的初步联系。任务二：模拟制盐——从原理到实践的精制之旅教师活动：“好，地图有了，我们先从最大宗的产品——精盐入手。但海水晒出的粗盐能直接吃吗？为什么？”（现场感语言5）引导学生回忆粗盐成分（可溶性杂质、不溶性杂质）。组织学生分组进行“粗盐提纯”实验。在实验前，通过提问搭建脚手架：“为了得到纯净的NaCl，我们需要除掉哪些杂质？分别用什么方法？操作顺序能否调换？比如先蒸发再过滤行不行？”（现场感语言6）巡视指导，重点关注溶解、过滤、蒸发操作规范，以及小组对步骤逻辑的讨论。学生活动：小组讨论制定实验步骤（溶解→过滤→蒸发），明确每一步的目的。动手合作完成粗盐提纯实验，观察并记录现象。思考并回答教师提出的关于步骤顺序的问题，理解“先除杂后结晶”的流程逻辑。即时评价标准：1.实验操作是否规范（如“一贴二低三靠”、蒸发时搅拌）；2.小组能否清晰解释每一步骤的目的及顺序安排的合理性；3.实验结束后器材整理是否有序。形成知识、思维、方法清单：★粗盐提纯的物理方法：溶解、过滤（除去不溶物）、蒸发结晶（获得NaCl晶体）。★操作顺序逻辑：先过滤后蒸发，避免不溶性杂质在蒸发过程中被包裹或损坏仪器。思维：建立分离提纯中的有序性思维，理解步骤安排需考虑操作效率和目标产物的纯度。任务三：深究原理——结晶法的“选择之道”教师活动：承接实验，抛出深化问题：“我们用了蒸发结晶得到NaCl。如果目标是从海水中提取氯化镁（MgCl2），还能用蒸发结晶吗？它的溶解度曲线可是有点‘个性’哦。”（现场感语言7）展示NaCl和MgCl2的溶解度曲线图，引导学生对比分析。“大家看，温度变化时，谁的溶解度变化更明显？这给我们什么启示？”（现场感语言8）总结结晶方法的选择依据：溶解度受温度影响大小。进而引申：“在真实的海洋化工厂，提取不同物质正是灵活运用了这些原理。想想看，要得到纯净的NaCl，为什么常常要先让CaSO4、MgSO4等杂质提前析出？”引导学生理解利用溶解度差异进行分步结晶的工业思想。学生活动：观察溶解度曲线，对比NaCl和MgCl2的曲线趋势。小组讨论并得出结论：NaCl溶解度受温度影响小，适用蒸发结晶；MgCl2等溶解度受温度影响大，适用降温结晶。在教师引导下，尝试分析海水晒盐过程中，杂质离子析出的可能顺序。即时评价标准：1.能否正确从溶解度曲线中获取关键信息（趋势、相对大小）；2.能否根据溶解度随温度变化的差异，为指定物质选择合适的结晶方法并说明理由；3.能否用语言初步描述分步结晶的基本思路。形成知识、思维、方法清单：★结晶方法的选择：溶解度受温度影响较小的物质（如NaCl）采用蒸发结晶；溶解度受温度影响较大的物质（如KNO3、MgCl2）采用降温结晶。★工业思维：利用混合物中各组分溶解度的差异，通过控制条件（如蒸发水量、降温幅度）实现分步结晶分离。方法：图像分析法，从溶解度曲线中获取关键信息以指导分离方案设计。任务四：拓展蓝图——设计我的“综合利用”流程图教师活动：发布核心挑战任务：“现在，请各位‘设计师’小组，综合利用刚才所学的知识，尝试规划一个从海水中至少提取NaCl和Mg（或Br）两种产品的简易流程框图。”提供设计模板（起点：海水；终点：产品）和资源支持包（相关化学反应线索卡）。巡视中，针对不同层次小组进行差异化指导：对基础组，提示“先提取谁更经济？哪种成分含量最高？”；对进阶组，挑战性提问：“你的流程中，母液（剩余溶液）如何处理？能量消耗和成本你怎么考虑？”（现场感语言9）学生活动：小组展开核心合作探究。利用“资源地图”、结晶方法选择原则，结合教师提供的线索，讨论并绘制综合利用流程图。可能的设计路径如：海水→蒸发浓缩→析出粗盐（NaCl）→母液→进一步处理提取MgCl2或Br2。进行组内论证，准备向全班展示和阐释设计思路。即时评价标准：1.流程图是否具有逻辑上的合理性（如先提取大量产品）；2.是否体现了对物质分离方法（结晶）的正确应用；3.展示时能否清晰陈述设计理由，并回应简单的质疑。形成知识、思维、方法清单：★海水综合利用典型流程（示例）：海水→蒸发→粗盐（NaCl）→母液→加碱→Mg(OH)2↓→…→镁。▲了解从海水中提取溴、钾等的基本化学原理（如空气吹出法、沉淀转化法等）。思维：发展系统思维与工程思维，学会在多重目标（产品、成本、环保）下进行综合考量和方案设计与评估。任务五：交流评估——方案的优化与升华教师活动：组织小组展示设计方案（贴于“方案展示区”），引导进行“画廊漫步”式互评。教师主持集中研讨，聚焦共性争议点，如：“有小组先提镁后晒盐，大家觉得可行吗？为什么通常先晒盐？”（现场感语言10）展示工业化海水综合利用全景流程图，进行对比和讲解，强调规模化生产中的能量梯级利用、母液循环等绿色化学理念。最后，播放我国自主建设大型海水淡化与综合利用工程的新闻片段，升华情感：“看，这就是化学力量与国家战略的结合！”（现场感语言11）学生活动：各组派代表讲解本组流程图。其他小组倾听、提问、评价。对照工业流程图，反思和完善本组设计。观看视频，感受国家科技成就，深化对资源利用重要性的认识。即时评价标准：1.能否清晰、有条理地展示和辩护本组方案；2.在互评中能否提出有依据的、建设性的意见；3.能否通过对比，指出自己设计方案的不足或亮点。形成知识、思维、方法清单：★实际工业流程是化学原理、经济效益、能源消耗、环境保护等多因素平衡的复杂系统。★绿色化学与循环经济理念在海洋化工中的体现：如母液循环利用、减少排放。情感与价值：体会化学工程技术对资源可持续利用和社会发展的重大贡献，增强科技兴国的使命感。第三、当堂巩固训练  设计分层、变式的巩固练习，提供即时反馈。  基础层（必做）：1.判断：海水晒盐属于蒸发结晶，因为氯化钠的溶解度随温度变化不大。（）2.填空题：粗盐提纯步骤依次为______、、，其中除去不溶性杂质的关键步骤是______。  综合层（选做）：3.根据提供的NaCl和KNO3溶解度曲线，设计从两者混合溶液中分离出较纯NaCl的实验方案，并简述步骤和原理。4.简要说明为何海水综合利用工厂通常先通过蒸发结晶获取NaCl，再从母液中提取其他物质。  挑战层（选做）：5.微型项目思考：如果要在沿海社区建设一个小型“海水体验中心”，展示海水综合利用，你会设计哪几个核心体验环节？请画出构思草图并标注涉及的化学知识。  反馈机制：基础题通过全班齐答或手势反馈快速核对；综合题请不同层次学生板书或口述，教师针对性点评，重点剖析思维过程；挑战题作为课后兴趣点，鼓励学生在班级科学角展示构思，进行同伴互评。第四、课堂小结  引导学生进行结构化总结与元认知反思。“同学们，今天这场‘海洋化工厂’之旅即将到站。请大家闭上眼睛，用一分钟回想，如果要用几个关键词概括今天的收获，你会选哪三个？”（现场感语言12）请学生分享（如：综合利用、结晶选择、流程设计）。教师随后呈现简洁的思维导图骨架（中心：海洋资源综合利用；主干：资源认知、分离原理、流程设计、绿色理念），由学生口头补充枝叶。“看来大家不仅收获了知识，更体验了像工程师一样思考的过程。最后，别忘了我们的社会责任——合理利用蓝色国土，化学助力可持续发展。”  作业布置：必做（基础性）：整理本节课知识清单，完成练习册对应基础习题。选做A（拓展性）：查阅资料，了解“盐湖”与“海水”资源综合利用的异同，制作一张对比卡片。选做B（探究性）：以“如果未来淡水极度匮乏”为前提，设计一个家庭级“海水简易淡化与资源回收”的创意方案（图文并茂）。六、作业设计  1.基础性作业（全体必做）：  （1）书面整理本节核心知识要点（海水主要成分、粗盐提纯步骤及仪器、结晶法选择依据）。  （2）完成教材课后基础练习题，巩固蒸发结晶、过滤等基本概念和操作。  2.拓展性作业（鼓励大多数学生完成）：  （3）情境应用题：某海水淡化厂同时希望从浓缩海水中获取经济效益。请参考课堂所学，为其绘制一个能同时生产“淡水”和“粗盐”的简易工艺流程图，并用文字说明关键步骤的原理。  （4）资料阅读与提炼：阅读一篇关于我国盐化工产业发展的短文，摘要出其中涉及海水（或盐卤）综合利用的23种主要产品及其用途。  3.探究性/创造性作业（学有余力学生选做）：  （5）开放式探究：调研“盐田生物”（如卤虫、盐藻）在盐化工产业链中的潜在价值，撰写一份不超过300字的“小发现”报告，阐述其可能的作用（如净化卤水、生产高附加值产品）。  （6）创意设计：“我心中的未来海洋化工厂”创意画报设计。要求融合化学原理、环保理念（零排放、低碳）和智能化想象，并用简短的文字标注设计亮点。七、本节知识清单及拓展  ★海水——化学资源宝库：海水是组成复杂的混合溶液，除水外，主要含有Na+、Cl、Mg2+、Ca2+、SO42、K+、Br等多种离子，是氯、钠、镁、溴等元素的重要来源。  ★粗盐提纯的物理方法：主要步骤为溶解、过滤、蒸发结晶。过滤用于分离不溶性固体和液体；蒸发结晶用于从溶液中析出溶解度受温度影响较小的固体溶质（如NaCl）。  ★结晶法选择的核心依据：取决于溶解度随温度的变化趋势。蒸发结晶适用于溶解度受温度影响小的物质（如NaCl、KCl）；降温（冷却）结晶适用于溶解度随温度升高显著增大的物质（如KNO3、MgCl2·6H2O）。  ▲分步结晶与工业分离：工业生产中，常利用混合物中各组分溶解度的差异，通过控制蒸发、浓缩、降温等条件，使它们先后结晶析出，从而实现分离或提纯。  ★海水综合利用的基本思路：遵循“先易后难、先主后次、物尽其用”的原则。通常先通过蒸发（日晒或加热）获得大量NaCl，剩余的母液再作为提取Mg、Br、K等资源的原料，形成资源梯级利用的产业链。  ▲海水提镁的主要化学原理：向含Mg2+的母液中加入石灰乳（Ca(OH)2），发生反应：Mg2++Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+Ca2+，得到氢氧化镁沉淀，再经过酸溶、结晶等步骤制取镁盐或金属镁。  ▲海水提溴的主要方法——空气吹出法：利用溴单质（Br2）易挥发的性质，先用氯气将海水中的Br氧化为Br2，然后通入空气将Br2吹出，再用吸收剂（如SO2水溶液）吸收，最后重新得到较浓的溴。  ★绿色化学与循环经济理念在海洋化工中的体现：包括对蒸发母液进行深度加工、实现原料的“吃干榨尽”；设计能量的梯级利用，降低能耗；减少或循环利用工艺废水，实现清洁生产。  ▲我国海洋资源开发成就：我国是海盐生产大国，并建立了包括海水淡化、海水化学资源提取在内的综合性产业体系，相关技术（如低温多效蒸馏、膜分离等）已达到或接近世界先进水平。  易错点提示：粗盐提纯实验中，蒸发皿加热后不能直接用手拿或用冷水冲洗，以防炸裂；计算产率时，若产率过高，可能是蒸发不彻底或杂质未除净导致，并非越好。八、教学反思  （一）教学目标达成度分析从课堂观察和巩固练习反馈来看，“知识目标”与“能力目标”达成度较高。绝大多数学生能准确复述粗盐提纯步骤及结晶方法选择依据，小组设计的综合利用流程图虽显稚嫩，但基本逻辑框架正确，体现了从知识理解到初步应用的跨越。“情感与价值观目标”在观看国家工程视频和讨论资源意义时，学生眼神中流露出的自豪感与严肃感，是达成的生动证据。然而，“科学思维目标”与“元认知目标”的完全内化仍需时日。学生在评估方案时，更多关注“是否得到产品”，而对“为何此顺序更优”的经济、能耗等维度考量不足，反映出系统思维和平衡思想尚在萌芽阶段。“下次可以引入更具体的成本数据卡，让权衡更直观。”（反思独白1）  （二）核心教学环节有效性评估“导入环节”的短片与驱动性问题成功激发了探究欲，学生迅速进入“设计师”角色。“任务二”的动手实验是课堂的第一个高潮，但部分小组忙于操作，对步骤顺序的深度思考被冲淡，未来可考虑“先画流程图再实验验证”的模式，强化思维先行。“任务四”的设计挑战是整个课堂的思维枢纽，差异化的教师指导至关重要。巡视中发现，提供“线索卡”对基础组是有效的脚手架，但对进阶组，下课时有学生追问：“老师，提取溴用的氯气从哪来？电解盐水吗？”（现场感语言13）这表明挑战性问题成功触及了学生的认知边缘，点燃了课外探究的火花。“任务五”的工业流程图对比和视频升华，起到了“点睛”和“拔高”的作用，将课堂从学科知识提升至科技与社会视野。  （三）学生表现与差异化应对剖析课堂中，学生呈现出明显的层次性。约70%的学生能紧跟任务，顺利完成基础与综合要求；约20%的“进阶者”在流程设计中展现出令人惊喜的创造力和