盲校高中化学《自然资源的开发利用》教学设计（沪科教版必修第二册）

盲校高中化学《自然资源的开发利用》教学设计（沪科教版必修第二册）一、教学基本信息【课题名称】自然资源的开发利用【教材版本】沪科教版高中化学必修第二册（2019版）【授课对象】盲校高中一年级学生【课时安排】3课时（每课时40分钟）【授课教师】略【重要级别】核心素养形成关键课【热点级别】化学与STSE（科学、技术、社会、环境）教育融合典范【基础级别】元素化合物知识与可持续发展观念的衔接点二、教材分析与处理本章“化学与可持续发展”位于必修第二册的结尾部分，是学生系统学习元素化合物知识后，从宏观视角审视化学学科社会价值的升华章节。第一节“自然资源的开发利用”具体包含“金属矿物的开发利用”和“海水资源的开发利用”两大核心板块。教材编排遵循从具体到一般、从原理到应用的逻辑：以金属冶炼原理揭示化学变化的本质，以海水资源提取展现综合利用的价值。这不仅是知识的总结，更是科学态度与社会责任素养落地的重要载体。针对盲校学生的认知特点，对教材进行如下处理：强化原理的普适性，弱化对具体工艺细节的视觉化描述；将教材中的插图、流程图转化为可触摸的模型、凸线图或分步语言描述；将部分演示实验改造为听觉、嗅觉、触觉可感知的探究活动；引入生活化案例，帮助学生构建“资源—材料—废弃—再生”的循环认知链条。三、学情深入剖析【难点】授课对象为盲校高中一年级学生，包含全盲和低视力两类学生。经过初中及高中前期的学习，他们已经具备以下基础和特殊性：（一）知识储备学生已学习金属活动性顺序、氧化还原反应的基本原理（得氧失氧）、常见金属（如铁、铜、铝）的性质，对海水中的主要盐类（氯化钠）有初步认识。这些是学习金属冶炼方法的基础【重要】。（二）认知特点与障碍1.感性经验缺失：全盲学生无法通过视觉感知金属矿石的色泽、形态，无法观察冶炼过程中火焰颜色、物质状态变化等现象。对“矿石”“金属光泽”“熔融态”等概念的理解存在困难【难点】。低视力学生虽有光感或残余视力，但观察细节（如气泡产生、沉淀生成）也极为有限。2.空间想象局限：对复杂的工业生产流程（如高炉结构、蒸馏塔原理）、设备空间布局难以建立整体表象【难点】。3.符号表征困难：化学方程式、工业流程图等视觉符号体系，对于使用盲文的学生而言，书写和阅读速度较慢，且电子式、结构式等复杂符号在盲文中表示繁琐。4.感官代偿优势：盲生听觉专注力强，触觉分辨力细腻，逻辑记忆和言语推理能力往往得到较好发展【基础】。他们渴望通过动手触摸、聆听描述来构建知识。（三）心理与情感需求盲生对未来职业规划（如推拿、音乐、调律等）有初步思考，对化学与生活、与未来职业的联系有好奇心和求知欲。教学需激发其“我能用化学改善生活”的效能感。四、教学目标设计（一）化学观念建构1.理解金属冶炼的实质是金属离子得电子被还原的过程（M^n++ne^→M），并能根据金属活动性顺序初步选择热分解法、热还原法和电解法等冶炼方法【重要】。2.认识海水是巨大的化学资源宝库，了解从海水中提取淡水、氯化钠、溴、镁等物质的基本原理和流程【基础】。3.初步树立资源是有限的、化学能促进资源可持续利用的观念。（二）科学思维发展1.能运用氧化还原反应理论分析具体金属的冶炼原理，培养“结构决定性质，性质决定用途”的化学思维【核心素养点】。2.通过对工业流程的解析（如海水提镁），学习“分析主要反应—考虑杂质去除—关注循环利用”的系统分析方法【高频考点】。3.能基于证据（如听觉信息、触摸信息、教师描述）进行推理和假设。（三）科学探究与实践1.通过模拟实验（如用氢气还原氧化铜的“听声辨意”改进实验），体验探究过程。2.能通过触摸模型（如活性炭净水装置模型、分子筛模型），感知吸附、分离等过程。3.能通过嗅觉辨别某些物质（如海带灰灼烧后的气味、溴的刺激性气味模拟）。（四）科学态度与责任1.认识化学在解决人类资源危机中的关键作用，增强社会责任感。2.树立节约资源、保护环境、合理开发利用的意识。3.培养严谨求实、勇于探索的科学精神，特别是克服视觉障碍、利用多感官学习的自信。五、教学重难点【教学重点】1.根据金属活动性顺序，掌握热分解法、热还原法、电解法冶炼金属的一般规律【高频考点】。2.以海水提镁、海水提溴为例，理解海水资源综合利用的化学原理。【教学难点】1.建立“金属阳离子被还原为金属原子”的微观本质与宏观冶炼方法之间的联系【难点】。2.理解工艺流程设计中涉及的化学反应选择、物质分离提纯等综合问题【难点】。3.盲生对流程中物质状态变化（固态→熔融→气态）及设备构造的空间建构。六、教学策略与方法基于盲生的认知特点，本设计采用“多感官补偿—问题链驱动—模型化思维”的教学策略：1.语言直观描述策略：运用精准、生动、富有画面感的语言，对矿石颜色（虽看不见，但用比喻激发联想）、火焰变化、设备外观进行描述，构建听觉表象。2.触觉模型代偿策略：利用3D打印模型、自制凸线流程图、可拆卸的工业设备模型（如高炉剖面模型），让学生“以手代目”进行探索【重要】。3.听觉信息利用策略：利用化学反应的声响（如金属与酸反应的气泡声、氢气爆鸣声）作为判断依据；用语音清晰描述实验现象。4.嗅觉味觉辅助策略：在安全前提下，让学生闻某些物质的气味（如海带灼烧的焦味、氨水的气味），增加感知维度。5.探究式与接受式结合策略：核心原理（氧化还原本质）由教师引导推导，具体工业应用采用“问题串”引导学生主动思考。七、教学准备1.教具模型：金属矿石标本（如赤铁矿、磁铁矿、铝土矿，标注触感特征）；金属样品（铁、铜、铝）；高炉、蒸馏塔凸线图或3D打印简易模型；水分子及金属晶体结构触摸模型。2.实验器材（改进版）：氢气还原氧化铜实验：将试管中的反应，改为在硬质玻璃管中进行，让反应产生的气体通过导管导入肥皂水中，吹出气泡并点燃，让学生通过“气泡产生速度”和“爆鸣声”感知反应发生和氢气纯度【创新点】。模拟海水提镁：用注射器、小试管模拟沉淀、过滤（用棉花和吸管感受阻力变化）、溶解过程。3.音频资料：预先录制好金属冶炼车间（如炼钢厂）的环境音（机器轰鸣声、鼓风声），用于情境导入。4.盲文/大字版学案：将核心化学方程式（如2Al2O3(熔融)=通电=4Al+3O2↑）、流程图步骤、思考题制作成盲文版和大字版。八、教学实施过程（核心环节）第一课时：金属矿物的开发利用（一）——原理与规律（一）创设情境，触觉导入上课伊始，教师在每小组的托盘里放入几块不同的矿石标本（赤铁矿——粗糙、沉重、块状；铝土矿——相对较轻、致密；黄铜矿——有金属触感）。引导学生用手触摸，感受它们的质地、形状。教师用语言辅助描述：“我们脚下的地球，蕴藏着这样的宝藏。它们看似是普通的石头，但化学家的慧眼却能看见其中沉睡的金属离子。如何唤醒这些沉睡的‘巨人’，让它们变成我们手中坚硬的钢铁、轻盈的铝材？这就是我们今天要探索的主题——金属矿物的开发利用。”【设计意图】以触觉直接感知矿物，建立初步的物质实在感，激发探索欲。语言描述唤醒学生的化学思维，引出课题。（二）温故知新，揭示本质教师引导学生回顾：人类最早使用的金属是铜，后来是铁，而铝的大规模使用则晚得多。为什么？从化学角度思考，金属单质在自然界中主要以什么形式存在？学生根据已有知识回答：活泼金属以化合物（矿物）形式存在，不活泼金属可能有单质（如金）。教师进一步追问关键问题：“在化合物中，金属元素以什么形式存在？如何将它们转变成单质？”引导学生分析化合价变化：金属元素在化合物中显正价，欲得单质（0价），必须使其“得电子”。水到渠成地引出金属冶炼的实质：金属离子（M^n+）得到电子被还原为金属原子（M）的过程【重要·核心原理】。并用板书（口述+盲文标注）强调：M^n++ne^→M。这是一个氧化还原反应的应用。（三）基于原理，探究方法教师抛出核心问题串，引导学生层层深入：问题1：不同的金属，得电子的能力一样吗？（复习金属活动性顺序）问题2：对于很不活泼的金属（如Hg、Ag），如何让它们的离子得电子？需要很强的还原剂吗？在此，引入“热分解法”。教师用语言描述一个简单的实验：将氧化汞（黄色或红色粉末，提醒学生此为剧毒物质，仅模拟）加热，我们可以想象，它就像受热分解的碳酸钙一样，只是需要控制的温度不同。只听“嘶”的一声（模拟音），它分解成了银光闪闪的汞珠和氧气。盲生通过听觉和想象，理解HgO受热即可分解为Hg和O2，这是最简便的方法。板书核心反应：2HgO=△=2Hg+O2↑【基础·热分解法】。问题3：对于中等活泼的金属（如Zn、Fe、Cu），用加热的方法它们“无动于衷”，怎么办？需要一个强有力的“助手”帮助金属离子夺回电子。这个“助手”就是还原剂。引入“热还原法”。教师引导：“常见的还原剂有哪些？在初中我们学过用CO还原氧化铁。”带领学生回忆并书写CO还原Fe2O3的化学方程式。进一步拓展：除了CO，焦炭（C）、氢气（H2）也是常见的还原剂。氢气还原氧化铜的实验就是典型。由于盲生无法观察黑色粉末变红，教师进行改进实验：将氢气通过加热的氧化铜，反应生成的水蒸气遇冷凝结，最关键的是，用排水法收集反应后多余的气体（氢气）并验纯后点燃，让盲生听到“噗”的一声纯净氢气燃烧的声音，比对比普通氢气燃烧的声音。通过“持续通氢气—加热—产物气体点燃”这一系列操作的描述和声响反馈，帮助学生建构反应发生的过程。总结热还原法的典型代表：Fe2O3+3CO=高温=2Fe+3CO2；CuO+H2=△=Cu+H2O【重要·热还原法】。问题4：对于非常活泼的金属（如Na、Mg、Al），连H2、CO这样的还原剂都“束手无策”了，因为它们太喜欢失去电子了。怎么办？教师启发学生思考：“既然找不到比它们更强的还原剂来迫使它们得电子，那我们就只能借助一种更强大的力量——电流，强行把电子‘塞’给它们的离子。”引出“电解法”。以电解熔融NaCl制Na为例，详细描述电解装置（用简化的触觉模型：一个电源，两个电极插入熔融盐中）。强调必须是“熔融”状态，因为水溶液中Na+不会得电子（H+优先）。引导学生书写并熟记核心反应：2NaCl(熔融)=通电=2Na+Cl2↑；2Al2O3(熔融)=通电=4Al+3O2↑【高频考点·电解法】。（四）归纳总结，形成规律教师引导学生根据金属活动性顺序表，归纳出金属冶炼方法的选择规律图（用语言构建思维导图）：KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAg└───────┘└────────┘└────┘电解法热还原法热分解法（非常活泼）（中等活泼）（不活泼）同时指出，冶炼方法的选择也受技术水平、生产成本、矿石品位等因素影响，体现科学的社会性。（五）拓展延伸，辩证思考简要介绍铝的冶炼史：铝曾是比还贵的“银色的金子”，直到电解法的发明才使其走入寻常百姓家。但同时指出，电解法消耗大量电能，因此铝的冶炼属于“高能耗”产业。引导学生思考：我们享受金属材料便利的同时，也要关注其背后的能源消耗和环境代价，初步树立“节能”意识。第二课时：金属矿物的开发利用（二）——实例与环保（一）复习导入，温故知新通过提问金属活动性顺序与冶炼方法的对应关系，快速回顾上节课核心。随后聚焦到一个具体金属——铁的冶炼，因为炼铁工业是国民经济基础。（二）突破难点：高炉炼铁（听觉与模型结合）1.触觉探索高炉模型：将预先准备好的高炉3D打印剖面模型（或凸线示意图）分发给学生。引导学生从上到下触摸：炉喉（加料口）、炉身（最长大）、炉腰、炉腹、炉缸（出铁口、出渣口）。教师同步用语言描绘高炉的外形：“它像一个巨大的竖立的圆筒，最高处有几十米，相当于十层楼高。”【难点突破】2.听觉联想：播放预先录制的炼铁厂环境音（巨大的鼓风声、机械轰鸣声），让学生感受工业生产的磅礴气势，想象炉内千度高温、铁水奔流的场景。3.流程分析与口述：教师分步口述高炉内的反应过程，盲生在学案上（或头脑中）跟进。还原剂CO的生成：C+O2=点燃=CO2；CO2+C=高温=2CO（强调此步在炉下部高温区发生）。铁的还原：Fe2O3+3CO=高温=2Fe+3CO2（炉身中上部，温度稍低）。炉渣的形成：石灰石（CaCO3）分解：CaCO3=高温=CaO+CO2↑；CaO与矿石中的脉石（主要成分为SiO2）反应：CaO+SiO2=高温=CaSiO3（炉渣）。强调炉渣的密度小于铁水，从而分层，易于分离【重要·工业流程】。4.产物描述：最终从出铁口流出的是红亮的液态生铁（含碳量高，质硬而脆），从出渣口排出的是液态炉渣，可作建材。用语言对比生铁、钢和纯铁的区别。（三）触类旁通：其它金属冶炼简介简要介绍钛的冶炼：用活泼金属（如Na、Mg）作还原剂在高温下还原TiCl4，即金属热还原法（如TiCl4+2Mg=高温=Ti+2MgCl2），突出钛合金在航空航天领域的“战略金属”地位，激发学生的民族自豪感和对尖端科技的兴趣。（四）观念升华：资源开发与环境保护教师提出思辨性问题：“金属矿产资源是不可再生的。如果我们无节制地开采，我们的子孙后代怎么办？”引导学生讨论，随后总结出“开源”与“节流”并重的可持续发展思路。1.节流：金属的回收利用。用具体数据说话：回收一个铝饮料罐比重新冶炼铝矿石节省95%的能源。让盲生触摸废弃易拉罐与铝块的区别，体会“垃圾是放错位置的资源”【重要·环保意识】。2.开源：开发新材料替代传统金属（如光导纤维代替铜缆）；高效、清洁地利用低品位矿石。3.腐蚀与防护：简要联系上章所学，指出防止金属腐蚀，延长材料寿命，也是节约资源的另一种形式。第三课时：海水资源的开发利用（一）情境联想，引入海洋播放一段海浪拍岸的音频，让学生闭上眼睛聆听，并想象大海的浩瀚。“海水，除了是水的故乡，更是化学物质的宝库。每一滴海水中，都溶解着近80种元素。今天，我们就来一场‘化学探宝’，看看如何从海水中获取我们需要的资源。”（二）第一件宝：淡水（蒸馏法原理探究）问题：茫茫大海，淡水奇缺。如何从咸水中获取淡水？学生基于生活经验可能想到“烧开水时的锅盖”。教师因势利导，介绍蒸馏法的原理。让学生触摸简易蒸馏装置模型（由烧瓶、冷凝管、接收器组成）。教师描述：烧瓶里的海水被加热，水变成水蒸气向上跑，遇到冷的冷凝管壁，重新凝结成液态水，流入接收器。原来溶解的盐类则留在烧瓶里。这就是蒸馏法【基础】。同时提及电渗析法、反渗透法等现代海水淡化技术，强调技术的进步为解决人类水危机提供了可能。（三）第二件宝：氯化钠（食盐）及其综合利用1.从海水中得到食盐：引导学生思考如何从海水中得到固体食盐。学生联系生活可答出“晒盐”（蒸发结晶）。教师详细描述盐田法：海水引入蒸发池，经日晒风吹，水分逐渐蒸发，溶液变浓，最后氯化钠晶体析出。用语言描绘盐田里白茫茫一片、结晶颗粒的场景。2.食盐是化工之母：教师强调，食盐不仅是调味品，更是基础化工原料。引出氯碱工业：电解饱和食盐水。复习电解原理：2NaCl+2H2O=通电=2NaOH+H2↑+Cl2↑【高频考点】。并让学生触摸由食盐制得的烧碱（NaOH，片状，强腐蚀性，告知不可直接触摸，用容器盛装感受重量）、聚氯乙烯（PVC，塑料管，可触摸）等下游产品，构建“食盐—氯碱—塑料—日用品”的产业链意识。（四）第三件宝：镁元素（海水提镁）1.流程探析（重点突破）：【难点】教师引导：“海水中镁离子的浓度并不高，旁边就是大量的钙、钠等离子。如何把镁单独‘揪’出来？”引导学生思考利用沉淀反应。第一步：富集与沉淀。向海水（或浓缩后的苦卤）中加入石灰乳（氢氧化钙悬浊液），镁离子生成氢氧化镁沉淀。教师描述：我们可以想象，大量白色絮状沉淀从水中析出的情景。反应：Mg2++2OH=Mg(OH)2↓。第二步：分离与溶解。将沉淀过滤出来（用棉花和滤纸模拟过滤，让学生感受滤液透过的速度和残渣的残留），然后加入盐酸，氢氧化镁溶解生成氯化镁：Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O。第三步：干燥与电解。将氯化镁溶液蒸发浓缩、干燥，得到无水氯化镁，然后电解熔融氯化镁：MgCl2(熔融)=通电=Mg+Cl2↑。强调此处不能电解其水溶液，原因同钠【高频考点】。2.触觉整合：让学生触摸石灰石（用于生产石灰乳）、菱镁矿等矿石，感受从石头到金属的蜕变。（五）第四件宝：溴元素（海水提溴）1.溴的特性感知：溴是唯一的在常温下呈液态的非金属单质。教师用极稀的、安全的溴的溶液（或模拟液），让低视力学生观察其颜色（深棕红色），让全盲学生闻其刺激性气味（强烈提醒安全，仅用瓶口扇闻），并描述其挥发性。建立溴的感性认识。2.原理讲解：海水中溴以Br形式存在。要得到溴单质，需使其被氧化。工业上常用氯气氧化：Cl2+2Br=2Cl+Br2。然后利用空气或水蒸气将溴吹出，再用还原剂吸收富集，最终得到产品【重要】。（六）总结与展望总结海水资源的综合性、整体性。引导学生认识到，化学工艺的发展，使我们能从看似平常的海水中获得淡水、食盐、金属、非金属单质等几乎支撑现代文明的基础原料。最后以一个问题结束：“面对这无尽的海洋，除了索取，我们还应该做什么？”引导学生关注海洋环境保护，杜绝污染，实现人与海洋的和谐共生。九、板书设计（口述+盲文/结构图要点）由于盲生无法视觉观看板书，板书转化为教师口述总结、盲文笔记和触摸结构图。【核心主线】自然资源→化学加工→产品应用→可持续发展【金属冶炼】一、实质：M^n++ne^→M（还原反应）二、方法选择（基于金属活动性）KCaNaMgAl|ZnFeSnPb(H)Cu|HgA