九年级化学科粤版：合成材料的性质·应用·责任-大单元核心素养教学设计

九年级化学科粤版：合成材料的性质·应用·责任——大单元核心素养教学设计

一、教材分析与教学决策

（一）课标锚定与内容解构

本课题属于科粤版九年级下册第九章“现代生活与化学”第二节，对应《义务教育化学课程标准（2022年版）》五个学习主题中的“化学与社会·跨学科实践”。课标要求：知道常见的塑料、合成纤维、合成橡胶及其应用；了解使用合成材料对人和环境的影响；认识新材料的开发与社会发展的密切关系；能以“白色污染”为例，辩证看待化学物质与材料的两面性，形成可持续发展意识。本课内容兼具学科本体论（有机高分子结构与性质）与社会价值论（材料选择与环境伦理），是化学从“学科逻辑”走向“生活逻辑”的核心载体，也是从“知识习得”跃升为“观念建构”的典型课例。

（二）学情精准画像

授课对象为九年级学生，认知层面已掌握燃烧条件、元素组成、分子原子概念，初步建立“结构决定性质”观念，但对“聚合”“链状/网状”等微观结构缺乏空间想象力。生活经验层面，每日接触塑料、纤维、橡胶制品，但存在“合成=劣质”“天然=绝对环保”等朴素认知误区。思维特质层面，正处于从经验型逻辑思维向理论型抽象思维过渡期，对真实情境问题有强烈探究欲，但辩证分析能力尚浅，容易非黑即白。跨学科素养方面，在道德与法治课中学习过“环境保护基本国策”，在地理课中接触过“资源分布”，为融合思政与STSE教育提供了接口。

（三）核心素养定向

宏观辨识与微观探析：从塑料受热时的不同表现反推链状与网状分子构型，建立“微观结构决定宏观性质”的核心观念。

变化观念与平衡思想：认识小分子聚合成高分子的化学变化本质，理解材料性能优化与资源消耗、环境代价之间的平衡关系。

证据推理与模型认知：通过燃烧现象的证据链鉴别纤维种类，运用“结构性质用途”三维模型分析合成材料。

科学探究与创新意识：设计简易实验比较热塑性与热固性塑料，对“白色污染”治理方案提出创新性改进思路。

科学态度与社会责任：在“限塑令”辩论中形成基于证据的观点表达，理解化学工作者的伦理责任，涵养绿色发展观。

（四）教学重点与难点

【重点·非常重要】三大合成材料（塑料、合成纤维、合成橡胶）的核心特性及其在生活中的典型应用。【高频考点】

【重点·非常重要】天然纤维与合成纤维的燃烧鉴别法及其现象归因。【高频考点】【热点】

【难点·重要】从链状与网状分子结构层面解释热塑性塑料与热固性塑料的性质差异。【微观探析难点】

【难点·重要】辩证看待合成材料的“利”与“弊”，形成负责任的决策意识。【价值判断难点】

（五）课程理念与教学策略

本设计秉持“真实情境驱动—跨域问题统领—学科实践贯穿—价值反思升华”的大单元教学理念，打破“概念罗列、事例堆砌”的浅层模式。以“为校园设计一份科学的‘低碳减塑’行动方案”为单元总项目，本课时作为该项目的前端输入，承担“认知工具包”建构功能。策略上采用“四线并进”：情境线选取疫情防护物资与航天尖端材料形成认知张力；知识线从感性分类走向理性归因再走向社会应用；探究线以“燃烧三阶实验”和“塑料热变对比实验”为思维锚点；价值线贯穿“便利—代价—责任—创新”的情感进阶。

二、教学目标设定（素养化表述）

1.通过分析口罩、防护服、航天器部件等实物/影像资料，能准确列举塑料、合成纤维、合成橡胶三类合成材料，并说出其12项以上典型用途，建立“材料服务于人类需求”的基本观念。【一般】

2.通过分组实验，观察聚乙烯与酚醛塑料受热时的不同现象，能从链状与网状分子结构角度解释热塑性与热固性的微观成因，完成“结构性质用途”思维模型图示。【重要·难点】

3.通过燃烧法鉴别棉、羊毛、涤纶三种纤维，记录火焰、气味、灰烬三组证据链，形成基于实证的物质鉴别方法论，并能迁移至陌生纤维制品的定性分析。【非常重要·高频考点】

4.通过数据图表分析我国废弃塑料年产量与降解周期，多角度归纳“白色污染”的四类危害及五条治理措施，在“限塑令”角色扮演中阐述利弊权衡的三条原则。【重要·热点】

5.通过阅读“可降解塑料”“碳纤维复合材料”“纳米陶瓷”等新材料资料，展望合成材料绿色化、功能化发展趋势，撰写100字左右“未来材料畅想”微短文，渗透科技创新使命感。【一般·跨学科】

三、教学实施过程（核心环节，占总篇幅70%以上）

（一）【单元导入】矛盾冲突：从“感谢”到“控诉”的认知反转

上课伊始，教师不直接板书课题，而是投影两幅对比鲜明的图像：左图为2020年武汉疫情期间堆积如山的医疗废弃物，右图为2024年嫦娥六号返回器携带月壤样品凯旋。设问：“同样是合成材料，为何有时它们被称为‘抗疫功臣’，有时又被称为‘生态凶手’？”学生沉默、交头接耳，认知冲突已然形成。

教师从讲台取出三件实物：一只破损的医用丁腈手套、一卷食品保鲜膜、一件学生校服上拆下的成分标签（涤纶65%+棉35%）。请三位学生轮流摸、拉、闻，并现场采访：“猜猜看，这些东西来自石油还是来自土地？”学生基于生活经验，能模糊感知“塑料是炼出来的”“棉花是地里长的”，但对“合成橡胶”“涤纶”的出身存疑。此时教师以板书核心问题群：它们是由什么原料、通过什么方式制成的？它们为何具备天然材料没有的性能？当它们被废弃，去了哪里？代价多大？——这是本课要解决的四把认知钥匙。

（二）【概念建构】溯源与分类：从“有机高分子”到“三大合成材料”

教师引导学生翻开教材，快速阅读P265第一段，圈画三个关键词：石油化工产品、化学合成、有机高分子化合物。为化解“高分子”这一抽象概念，教师播放15秒动画：无数个小人（乙烯分子）手拉手排成长队，合成一根长绳（聚乙烯链）。学生立刻理解“聚合”的本义。教师强调：【非常重要】合成材料不是自然界现成的，而是人类模仿自然、利用化学变化创造的物质。随即呈现分类任务：将实物筐内的物品贴到黑板三大区域。物品包括：塑料袋、矿泉水瓶、插座外壳、汽车轮胎碎片、橡胶鞋底、校服标签上的“涤纶”、棉线、羊毛线。学生代表上前操作，可能会将“棉线”误贴入合成纤维区。教师不立即纠正，而是追问：“棉线也是高分子，它和涤纶有什么‘出身’不同？”在争执中引出“天然有机高分子”与“合成有机高分子”的本质区别。此环节完成对三大合成材料外延的精准框定。【高频考点·基础】

（三）【深度探究1】塑料的秘密：同样的“聚合”，不同的“姿态”

1.实验导学：热塑性vs热固性

每桌发放：聚乙烯保鲜膜碎片、废弃插座破碎块（酚醛塑料）、酒精灯、坩埚钳、石棉网。任务指令：【非常重要】分别取等量样品，用坩埚钳夹持置于酒精灯火焰外焰加热5秒，观察是否熔化、是否拉丝、冷却后再加热是否重新熔化。学生操作时惊呼：“保鲜膜化了！还能拉出丝！”“插座壳冒烟了却没软，烧黑了也不化！”

实验结束，各小组汇报现象，教师板书对比表（以段落文字描述）。教师追问：“都是塑料，为什么一个‘怕火’，一个‘不怕火’？”此时呈现微观结构示意图：聚乙烯分子像散放的长面条，彼此无化学连接，加热可滑动；酚醛塑料分子间像编织的渔网，交联成三维网状，加热不能拆网。教师借助人体活动模拟：请前排两位同学面对面站立，手臂相搭形成链状，轻松分开；再请四位同学围圈紧紧互握手腕形成网状，无法挣脱。全班大笑，难点迎刃而解。【难点突破】

2.迁移应用

展示电热水壶外壳、手机充电器插头、微波炉专用塑料饭盒图片。设问：哪些应使用热固性塑料？哪些可使用热塑性塑料？为什么？学生迁移推理：接触高温电器的外壳必须热固性，防止受热变形漏电；食品保鲜膜需要热塑性，便于热封口。至此，“结构决定性质，性质决定用途”的核心观念落地生根。

（四）【深度探究2】纤维的“身份证”：燃烧三阶证据链

1.问题激活

教师展示一件白色校服，标签显示“60%棉，40%聚酯纤维”。设问：“如果标签丢失，你有什么科学办法证明它确实是混纺，而不是纯棉或纯涤纶？”学生受物理课启发，回答“看光泽”“摸手感”“测吸水性”。教师肯定物理方法的辅助价值，随即引出：【非常重要·高频考点】最权威、最便捷的方法是——燃烧法。

2.分组实验：三线对比

每组配备三份编号样品：A—纯棉布条，B—纯羊毛线，C—涤纶丝。安全提示：使用坩埚钳，火焰勿近衣物，烧杯盛水备用。学生边燃烧边记录“三步观察法”：一接近火焰是否熔缩；二燃烧中火焰颜色、烟雾、是否延燃；三离开火焰是否继续燃烧；四闻气味；五看灰烬颜色、形状、是否可碾碎。

3.证据汇总与归因

各小组口头报告，教师将零散现象结构化：

棉：易燃，火焰平稳，烧纸气味，灰烬细腻灰白，手碾即散。

羊毛：边熔边卷缩，有黑烟，烧焦羽毛气味刺鼻，灰烬黑色脆球，可碾碎但略有硬芯。

涤纶：先熔化成透明球滴，后燃烧，黑烟浓，离火自熄，特殊芳香气味（非焦糊味），灰烬褐色硬块，捏不碎。

教师追问：【难点】为什么羊毛有烧焦羽毛味而棉没有？引导学生回顾蛋白质（含氮、硫）与纤维素（碳氢氧）的元素差异。再追问：为什么涤纶燃烧会熔缩？这是热塑性的微观表现——链状分子受热克服分子间作用力发生流动。将两个实验板块打通，学生意识到“热塑性”不仅是塑料的特性，合成纤维同样具备，形成统摄性理解。

4.素养提升：反欺诈侦探

呈现情境：不法商家用腈纶冒充羊毛衫，售价翻五倍。如果你是质检员，如何获取证据？学生脱口而出：“点燃，闻有没有烧头发味！”教师追问：“若商家辩解‘我这是阻燃处理过的羊毛’呢？”一学生补充：“那就看灰烬，羊毛灰一捻就碎，合成纤维硬块搓不烂。”至此，燃烧法从“知识知道”升华为“维权工具”，学科价值自然流露。

（五）【议题思辨】白色污染：谁之过？如何治？

1.数据震撼

投影PPT：全球每分钟消耗1000万个塑料袋；我国2025年废弃塑料约7000万吨，其中回收率不足30%；普通聚乙烯地膜在土壤中降解周期超过300年；海洋生物因误食塑料窒息死亡影像。教室里气氛凝重。教师沉声：“造成这一切的，正是刚才我们赞美过的、给生活带来无限便利的塑料。此刻，你想说什么？”

2.利弊辩论（微缩版）

鉴于课时限制，不展开大规模辩论，改为“立场快闪”。教师发令：“认为塑料利大于弊的，站左边；弊大于利的，站右边；暂时犹豫的，坐原位。”约60%学生站左，20%站右，20%犹豫。请双方各派代表1分钟陈词。

正方：塑料轻便、廉价、卫生，没有塑料就没有现代医疗输液袋，新冠疫苗瓶如何运输？——【重要·利】

反方：便利是眼前的，危害是长远的。土壤板结、微塑料入血，这是不可逆的。——【重要·弊】

教师不裁决胜负，而是总结：这场辩论已持续三十年，科学家也在求解。但我们至少达成共识——不应该讨论“要不要塑料”，而应讨论“如何聪明地使用塑料”。

3.治理工具箱

学生结合教材P268及课前调查，归纳四维度措施：【热点·高频考点】

源头减量：用布袋代替塑料袋，推行“无塑校园”；重复使用：玻璃瓶替代一次性塑料瓶；分类回收：认识塑料回收标志1—7号数字密码，现场辨认矿泉水瓶底“1”的含义（PET）；技术替代：推广PLA生物可降解塑料，展示淀粉基塑料制成的叉子，45天堆肥降解视频。

教师补充【跨学科】：德国“绿点”回收体系、我国新版“限塑令”中关于不可降解塑料餐具禁止使用的规定，将化学问题置于政策、经济、文化系统中审视。

（六）【前沿瞭望】从“合成”到“智造”——新材料叙事

1.航天材料的呼唤

播放25秒短片：长征五号整流罩（碳纤维复合材料）、天和核心舱太阳翼基板（高强高模聚乙烯纤维）。教师指出：【一般】单一合成材料已无法满足极端环境需求，人类将两种或以上材料复合，创造“1+1>2”的复合材料。展示玻璃钢头盔（玻璃纤维+树脂）、碳纤维自行车架。学生触摸教具，感受质轻却坚硬。

2.纳米与智能

呈现概念：【一般】纳米材料（1-100nm尺度）因量子效应呈现神奇特性。举例：纳米银抗菌袜、自清洁玻璃（仿荷叶效应）。此处不展开原理，旨在打开一扇窗——合成材料的未来不是“污染代名词”，而是“问题解决者”。

3.微写作铺垫

布置课后任务：以“我心目中的2035智能材料”为题，写一则80字科幻短文，要求包含一种化学元素、一种环境友好特性。将技术想象与人文责任融合。

（七）【课堂结语】回扣大单元，留下待解之题

教师手指黑板两侧：从抗疫物资到航天重器，从白色污染到可降解塑料，合成材料如同一面镜子，映照出人类利用自然的智慧，也映照出欲望膨胀的教训。本课我们掌握了三大合成材料的核心性质，学会了用燃烧证据鉴别纤维，理解了微观结构对宏观性质的支配力。但我们尚未回答开课的问题：如何为校园设计“低碳减塑”方案？这将是下节课的项目任务——请各小组课后访谈食堂负责人、垃圾分类站管理员，收集数据，下节课带着你的方案蓝图来。

四、学习评价设计（嵌入式与表现性）

（一）嵌入式过程评价（即时反馈）

实验操作规范度：能否安全使用酒精灯，坩埚钳夹持位置是否正确，是否主动处理燃烧残渣。【一般】

分类任务准确率：现场抽取5种材料图片（如：有机玻璃PMMA、天然乳胶、氨纶、锦纶绳、水泥），快速判断是否属于合成材料。正确率达80%以上为合格。【重要】

观点表达质量：在塑料利弊陈述中，是否使用“我同意……但补充……”“根据数据……”等基于证据的表达句式。【重要·高阶】

（二）终结性纸笔评价（课后测，节选）

【高频考点】下列材料中，属于热固性塑料的是（）A.食品保鲜膜B.塑料盆C.电灯开关外壳D.矿泉水瓶

【难点】从分子结构角度解释：为什么电木插座破碎后无法热修复？

【素养题】某羊毛衫标签标注“100%澳洲羊毛”，你怀疑掺入腈纶。请设计一个家庭可操作的检验方案，并说明每一步的现象预期。

【STSE】某地拟建垃圾焚烧发电厂，遭到周边居民反对，理由之一是焚烧PVC塑料会产生有毒气体。请问该气体最可能是什么？作为化学学习者，你对缓解“邻避效应”有哪些建议？

（三）表现性任务评价（大单元贯穿）

评价维度：校园减塑行动方案（本课时为前期调研与知识储备，计入过程评价）

指标1：合成材料知识运用的科学性（能否准确识别校园常见塑料种类、降解性能）

指标2：调研数据的翔实性（访谈记录、垃圾桶摄影、称重一周班级塑料瓶产量）

指标3：建议的合理性与创新性（如：是否提出设置牛奶盒专用回收箱、是否引入堆肥实验等）

本课结束时不打分，但以“知识护照”形式记录各小组已完成调研准备【重要·过程】

五、作业与拓展设计

（一）分层作业（必做+选做）

基础巩固（全体）：完成教材P271“检查站”1-4题；用表格整理棉、羊毛、涤纶三种纤维的燃烧现象（每项至少3个特征）。【重要】

实践应用（选做）：搜集家中3种不同材质的废旧纺织品（必须附有成分标签），剪下一小片进行燃烧测试，拍照记录现象并判断标签是否属实。写成50字微报告。【非常重要·热点】

创新拓展（学有余力）：查阅资料，了解“海藻纤维”“壳聚糖纤维”“玉米聚乳酸”的制备原料及降解原理，绘制一张“未来绿色纤维”信息卡片。【一般·跨学科】

（二）跨学科实践前置任务（大单元项目