跨学科实践活动5 调查日常生活中的金属废弃物及其回收利用（教学设计）

跨学科实践活动5调查日常生活中的金属废弃物及回收利用一、知识目标1.运用调查研究的方法收集资料，了解日常生活中常见金属废弃物的来源分类、所含金属元素。2.明确废弃金属对环境的影响，理解对其进行回收利用的意义。3.掌握废弃金属回收的一般流程及常见的回收处理技术。二、核心素养目标1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识日常生活中各类金属废弃物，从微观层面理解其所含金属元素及对环境的影响。2.科学态度与社会责任：增强环保意识，树立资源节约观念，养成节约资源的良好习惯，认识到资源回收利用对保护环境和促进经济可持续发展的重要性。一、教学重点1.日常生活中常见金属废弃物的分类、回收利用的意义，废弃金属回收的流程及处理技术。二、教学难点1.理解不同废弃金属回收处理技术的原理及应用。本节教学内容源自沪教版2024年九年级化学上册第6章的跨学科实践活动5——《调查日常生活中的金属废弃物及回收利用》。该内容紧密结合生活实际，是化学知识与社会环境、资源利用等方面的重要融合，对于培养学生的综合素养和化学核心观念具有关键作用。教材围绕日常生活中常见的金属废弃物及回收利用展开，先引导学生了解废弃金属的来源分类，包括工业、建筑、消费和电子废弃金属，让学生对生活中的金属废弃物有全面认识。接着阐述金属废弃物所含金属元素以及对环境的影响，强调回收利用的重要意义，培养学生的环保意识和资源节约观念。然后详细介绍废金属的去向及再生产工业，包括回收流程、处理技术等，使学生明白金属资源的循环利用过程。教材通过资料卡片、典型范例和技能实战等多种形式，帮助学生掌握知识，提升运用化学知识解决实际问题的能力。教学对象是九年级学生，他们已经具备了一定的化学基础知识，如金属的性质、常见金属的用途等，但对于金属废弃物的回收利用等实际应用方面的知识了解较少。在思维能力上，九年级学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，他们对直观、生动的事物比较感兴趣，喜欢通过实验、调查等活动获取知识。然而，他们在综合分析问题、将化学知识与实际生活联系起来的能力还有待提高。在生活经验方面，学生在日常生活中接触到大量的金属制品和金属废弃物，但可能没有深入思考过这些废弃物的处理和回收利用问题。因此，在教学过程中，教师可以结合学生的生活实际，引导他们关注身边的金属废弃物，激发学生的学习兴趣和探究欲望。同时，教师要注重引导学生运用已有的化学知识分析和解决问题，逐步培养学生的科学思维和实践能力。通过调查研究、讨论交流等活动，让学生亲身体验金属废弃物回收利用的重要性和意义，从而增强学生的环保意识和社会责任感。教学环节一新课导入【播放视频】同学们，老师先给大家播放一段视频。视频中展示了堆积如山的电子垃圾，工人们忙碌地拆解着各种废弃的电器和电子设备。看完这段视频，大家有什么感受呢？可以和小组内的同学交流一下。（给学生一些时间交流讨论，鼓励他们积极表达自己的想法，如觉得电子垃圾数量惊人、处理起来很复杂等）【提出数据和问题】联合国环境规划署称，每年产生的电子垃圾（即废弃电器和电子设备）约有5000万吨，到2050年这一数字更将增加到1.2亿吨。电子垃圾中含有大量废弃金属，大家想一想，这些数量如此庞大的废弃金属都去了哪里呢？它们又是如何处理的呢？【展示图片】老师再给大家展示一些日常生活中常见的金属废弃物的图片，像废旧家电、生锈的铁锅、废弃的易拉罐等等。这些东西看似平常，但它们里面的金属如果不进行合理处理，会对我们的生活和环境造成很大的影响。那我们该如何变废为宝，让这些金属废弃物重新发挥作用呢？带着这些疑问，让我们一起走进今天的学习——调查日常生活中的金属废弃物及回收利用。【设计意图】1.激发学生兴趣：通过播放电子垃圾处理的视频和展示常见金属废弃物的图片，直观地呈现出本节课相关的内容，能迅速吸引学生的注意力，让他们对金属废弃物有一个初步的感性认识，激发学生想要深入了解的兴趣。2.引发思考和讨论：提出电子垃圾数量的数据以及废弃金属去向和处理的问题，引发学生的思考和小组讨论，提高学生的课堂参与度，使学生主动去关注金属废弃物回收利用的重要性。自然导入新课：从电子垃圾和常见金属废弃物的现象和问题，自然地过渡到本节课要学习的调查日常生活中的金属废弃物及回收利用的主题，让学生明确学习方向，带着问题去探索新知识，增强学习的主动性。教学环节二日常生活中常见的金属废弃物活动一认识废弃金属的定义与分类【引入】同学们，联合国环境规划署称每年产生的电子垃圾约有5000万吨，到2050年这一数字更将增加到1.2亿吨，而电子垃圾中含有大量废弃金属。那这些废弃金属到底是什么，又有哪些种类呢？下面我们就来学习日常生活中常见的金属废弃物。【问题】请大家阅读资料卡片，思考废弃金属的定义是什么，以及根据来源可以分为哪几类？【学生思考】1.回答废弃金属的定义：废弃金属是指在生产、生活和其他活动中，因不再具有使用价值或已达到使用寿命而被丢弃、闲置或淘汰的各种金属材料和制品。2.对废弃金属按来源进行分类：o工业废弃金属：来自工业生产过程中的废料，如制造机械、设备、汽车等产生的金属边角料、残次品等。o建筑废弃金属：建筑物建设、拆除和翻新过程中产生的金属废料，如钢梁、钢柱、金属门窗框架等。o消费废弃金属：日常生活中的废旧金属物品，如废旧家电、废旧交通工具、包装材料（铝罐等）中的金属部件。o电子废弃金属：各类电子设备如手机、电脑、电视等在淘汰或维修过程中产生的含有金属的零部件。【讲解】评价、强调：大家对废弃金属的分类理解得很准确。不同来源的废弃金属在成分和特点上可能会有所不同，了解它们的分类有助于我们更好地进行回收和处理。【对应训练1】下列属于工业废弃金属的是（）A.废旧家电中的金属部件B.建筑物拆除时产生的钢梁C.制造汽车时产生的金属边角料D.手机淘汰时产生的含有金属的零部件【答案】C【解析】A选项废旧家电中的金属部件属于消费废弃金属；B选项建筑物拆除时产生的钢梁属于建筑废弃金属；C选项制造汽车时产生的金属边角料属于工业废弃金属；D选项手机淘汰时产生的含有金属的零部件属于电子废弃金属。所以答案选C。【对应训练2】生活中废弃的铁锅属于（）A.工业废弃金属B.消费废弃金属C.建筑废弃金属D.电子废弃金属【答案】B【解析】铁锅是日常生活中的废旧金属物品，属于消费废弃金属。所以答案选B。活动二了解常见金属废弃物所含元素及对环境的影响【问题】请同学们观察常见金属废弃物及其所含的金属元素表格，说说常见的金属废弃物都含有哪些金属元素？【学生思考】回答常见金属废弃物所含金属元素，如厨房用品铁锅含有铁、锰；农具犁、锄、铲等含有铁、锰、铬等；电子产品废旧电路板含有锡、锌、金、银、铜等；电子产品废旧电池含有锌、镍、锰、汞、镉等；日用品水龙头含有铜、锌等。【问题】废弃金属中一般包含重金属和有毒有害物质，那它们对环境会有什么影响呢？【学生思考】回答废弃金属对环境的影响，如污染土壤、污染水源、污染大气环境，还会直接或间接地危害人体健康。【讲解】评价、强调：废弃金属中的重金属污染具有富集性，很难在环境中降解，所以对废弃金属进行科学的拆解和回收处理非常重要。【对应训练3】下列关于废弃金属对环境影响的说法，错误的是（）A.会污染土壤B.会污染水源C.不会对大气环境造成污染D.会危害人体健康【答案】C【解析】废弃金属中含有的重金属等有害物质如果不经过科学处理，不仅会污染土壤、地下水，还会污染大气环境，并且会直接或间接地危害人体健康。所以C选项说法错误，答案选C。活动三探讨废弃金属回收利用的意义【问题】既然废弃金属会对环境造成这么大的危害，那对废弃金属进行回收利用有哪些意义呢？【学生思考】回答废弃金属回收利用的意义：1.节约资源：金属资源是有限的，回收可以减少对新矿资源的开采。2.降低环境污染：降低重金属对土壤、水源、空气等的污染。3.节约能源：回收废弃金属所消耗的能源通常比开采和提炼新的金属消耗的能源要少得多。4.降低温室气体排放：回收过程相较于开采和提炼新金属，会产生更少的温室气体，有助于应对气候变化。5.促进经济循环、可持续发展。【讲解】评价、强调：废弃金属的回收利用意义重大，我们应该树立资源节约观念，养成节约资源的良好习惯。【对应训练4】下列做法中，主要体现了废弃金属回收利用意义中节约资源这一点的是（）A.回收废旧家电，减少重金属对环境的污染B.回收废弃金属，降低能源消耗C.回收废旧金属，减少对新矿资源的开采D.回收废弃金属，减少温室气体排放【答案】C【解析】A选项体现的是降低环境污染；B选项体现的是节约能源；C选项体现的是节约资源；D选项体现的是降低温室气体排放。所以答案选C。教学环节三废金属的去向及再生产工业活动一探究废弃金属回收的一般流程【引入】我们已经了解了废弃金属的分类、所含元素、对环境的影响以及回收利用的意义，那回收的废弃金属一般是通过怎样的再加工技术处理的呢？下面我们来学习废弃金属回收的一般流程。【问题】请同学们观察废弃金属回收的流程图，说说废弃金属回收一般要经过哪些步骤？【学生思考】回答废弃金属回收的一般步骤：破碎、打散、真空吸尘器吸去橡胶、塑料等，用磁铁分选，通过电流分选，最后进行熔炼、重新加工。【讲解】评价、强调：经过一系列处理后的废铁制品重新具备使用价值，并以全新的形态和功能被投入到日常生活中，广泛应用于建筑、汽车、造船等多个领域。【对应训练1】废弃金属回收流程中，用磁铁分选的目的是（）A.分离出铁块B.分离出铜块C.分离出黄铜D.分离出其他金属【答案】A【解析】磁铁能吸引铁，所以用磁铁分选的目的是分离出铁块。答案选A。【对应训练2】下列不属于废弃金属回收流程中的步骤的是（）A.破碎B.熔炼C.电解精炼D.重新加工【答案】C【解析】电解精炼是废弃金属回收处理技术中的化学处理技术，不属于回收流程中的步骤。废弃金属回收流程包括破碎、打散、分选、熔炼、重新加工等步骤。所以答案选C。活动二学习废弃金属的回收处理技术【问题】废弃金属的回收处理技术有哪些呢？请同学们阅读教材相关内容进行总结。【学生思考】回答废弃金属的回收处理技术：1.物理分选技术：如重力分选、磁力分选、浮选，利用金属与待分离物的密度、磁性及表面物理性质的差异实现分离。2.化学处理技术：如酸洗，用酸溶液去除金属表面的氧化物和杂质；电解精炼，将含金属的溶液进行电解得到高纯度的金属。3.火法冶金技术：熔炼、焙烧等。4.生物冶金技术：利用某些微生物的代谢作用，将金属从废弃物料中浸出和提取。5.机械破碎和分离技术：通过破碎机、粉碎机等设备将废弃金属制品破碎成较小的颗粒，然后再通过筛选、风选等方法进行分离和提纯。【讲解】评价、强调：不同的回收处理技术适用于不同类型的废弃金属和不同的回收要求，在实际应用中需要根据具体情况选择合适的技术。【对应训练3】下列属于化学处理技术的是（）A.重力分选B.酸洗C.熔炼D.机械破碎【答案】B【解析】A选项重力分选属于物理分选技术；B选项酸洗用酸溶液去除金属表面的氧化物和杂质，属于化学处理技术；C选项熔炼属于火法冶金技术；D选项机械破碎属于机械破碎和分离技术。所以答案选B。跨学科实践活动5调查日常生活中的金属废弃物及回收利用一、日常生活中常见的金属废弃物1.分类o工业废弃金属o建筑废弃金属o消费废弃金属o电子废弃金属2.所含金属元素o厨房用品（铁锅）：铁、锰o农具：铁、锰、铬等o电子产品（废旧电路板）：锡、锌、金、银、铜等o电子产品（废旧电池）：锌、镍、锰、汞、镉等o日用品（水龙头）：铜、锌等3.对环境的影响o污染土壤、水源、大气o危害人体健康4.回收利用意义o节约资源o降低环境污染o节约能源o降低温室气体排放o促进经济循环、可持续发展二、废金属的去向及再生产工业1.回收流程o破碎、打散o分选（磁铁、电流等）o熔炼o重新加工2.回收处理技术o物理分选技术o化学处理技术o火法冶金技术o生物冶金技术o机械破碎和分离技术1．垃圾分类回收是绿色新时尚，旧冰箱可归为A．湿垃圾 B．有害垃圾 C．干垃圾 D．可回收物【答案】D【解析】A、湿垃圾又称为厨余垃圾、有机垃圾，即易腐垃圾，指包括食物残渣、菜根、菜叶、动物蹄、角、瓜皮、果屑、蛋壳、鱼鳞、蛋壳、毛发、植物枝干、树叶、杂草、动物尸体、牲畜粪便等易腐的生物质生活废弃物，不符合题意；B、有害垃圾，指生活垃圾中对人体健康或自然环境造成直接或潜在危害的物质，必须单独收集、运输、存贮，由环保部门认可的专业机构进行特殊安全处理。常见的有害垃圾包括废灯管、废油漆、杀虫剂、废弃化妆品、过期药品、废电池等，不符合题意；C、干垃圾即其它垃圾，指除可回收垃圾、有害垃圾、湿垃圾以外的其它生活废弃物。主要特点其他垃圾危害较小，但无再次利用价值，包括砖瓦陶瓷、渣士、卫生间废纸、瓷器碎片等难以回收的废弃物，不符合题意；D、可回收物就是再生资源，指生活垃圾中未经污染、适宜回收循环利用的废物。主要包括废弃电器电子产品、废纸张、废塑料、废玻璃、废金属等五类，旧冰箱中的塑料、金属等可回收利用，属于可回收物，符合题意。故选D。2．下列有关金属资源的利用和保护的说法不正确的是A．徐光宪院士和他的团队研发了稀土分离技术，稀土元素是储量较少的一类金属元素的统称B．金属矿物的储量有限，可以再生C．大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在，我国矿物储量也很丰富D．从废旧锂离子电池中回收锂、钴、镍等，对保护环境和实现金属资源循环利用有重要意义【答案】B【解析】A、稀土元素是17种金属元素的统称，在地壳中储量较少且分布不均。徐光宪院士是中国著名化学家，他开发的稀土分离技术是真实历史事件，该选项说法正确。B、金属矿物（如铁矿石、铜矿石）是有限的自然资源，形成需要数百万年，属于不可再生资源，选项中说“可以再生”是错误的。C、大多数金属（如铁、铝、铜）在自然界中以化合物形式存在，即金属矿物（如赤铁矿、铝土矿）。中国是矿产资源大国，多种矿物（如稀土、钨）储量丰富，该选项说法正确。D、回收废旧电池中的金属可减少环境污染（如重金属污染），并减少对新矿的开采，实现资源循环利用，该选项说法正确。故选：B。3．为推动生态文明建设，人工智能在环境治理中发挥重要作用。下列不属于AI技术助力生态环境保护的是A．AI监测空气质量状况 B．AI监测河流污染物浓度C．AI识别可回收垃圾类型 D．AI控制太阳能路灯开关时间【答案】D【解析】A、AI可以实时分析空气质量数据（如PM2.5、SO2浓度），帮助识别污染源并预警，从而采取措施改善大气环境，减少污染。选项正确；B、AI用于监测水体中的污染物（如重金属、化学需氧量），通过数据分析快速发现污染事件，辅助水质管理和治理，保护水资源和生态系统。选项正确；C、AI通过图像识别技术（如智能垃圾桶）自动分类可回收垃圾（如塑料、纸张），促进资源循环利用，减少垃圾填埋和环境污染。选项正确；D、AI主要用于优化路灯的开关时间（如根据光照强度或人流量自动调节），目的是节能和降低能源消耗。虽然太阳能路灯本身环保，但该应用更侧重于能源效率管理，而非直接监测或治理环境问题。选项错误；故选D。4．“绿色化学”是21世纪化学发展的主导方向。下列做法符合“绿色化学”理念的是A．合理施用化肥提高农作物产量 B．废旧电池深埋在土壤里C．工业污水直接排入河流 D．工厂废气排放到高空中【答案】A【解析】A、合理施用化肥指根据作物需求科学施肥，避免过量使用，从而减少土壤和水体污染（如水体富营养化），同时提高资源利用率。符合绿色化学理念。B、废旧电池含有重金属（如铅、汞、镉），这些有毒物质会渗入土