发展社会责任素养的初中化学课堂教学设计——以“燃料的变迁与合理使用”为例.pdf

2023.5李雯婧邹标叶建伟摘要社会责任素养是义务教育化学课程的核心素养之一。如何培养社会责任是核心素养能否得到有效发展的关键问题。在分析社会责任素养内涵的基础上，以“燃料的变迁与合理使用”为例，根据人类燃料使用发展史从柴薪时代，到近代化石燃料的使用，最后展望新能源的开发和利用，引导学生知道、领会、应用、实践本节课的知识，将社会责任素养从意识内化为行为，促进学生树立正确的科学观念与社会责任感。关键词初中化学课堂教学设计社会责任素养燃料的变迁与合理使用发展社会责任发展社会责任素养的初中化学课堂教学设计素养的初中化学课堂教学设计以“燃料的变迁与合理使用”为例作者简介：李雯婧（1989），女，福建厦门人，厦门实验中学一级教师，硕士，研究方向：中学化学教学；邹标（1970），男，福建厦门人，厦门实验中学正高级教师、副校长，硕士，研究方向：中学化学教学；叶建伟（1991），男，福建厦门人，厦门实验中学一级教师，大学本科，研究方向：化学教育。基金项目：本文系福建省教育教学研究室课题“基于科学探究的高中化学课堂学习评价的实践研究”（项目编号：MJYKT2020-073)、厦门市直属校中小学2021年度课题“基于HPS教育思想的化学教学设计研究与实践”（项目编号：ZSX2021137）的阶段性研究成果。核心素养是指学生应该具备的能够适应终身发展和社会发展所需要的必备品格和关键能力1，而核心素养中的责任担当包含社会责任。义务教育化学课程标准（2022年版）提出化学课程要培养核心素养，科学态度与责任素养是其维度之一2。本文以“燃料的变迁与合理使用”为例，探讨如何在一线教学过程中渗透科学态度与责任素养。一、教学内容和学情分析（一）教学内容分析本节课教学内容位于人教版九年级 化学 第七单元“燃烧与灭火”中的主题3“燃料的变迁与合理使用”，主要包括化石燃料和新能源的合理开发与利用等内容。本章内容是九年级上册最后一章节内容，其目的之一是对前面所学章节的化学基本知识和原理进行巩固，同时引导学生知道资源开发、能源利用可能会对环境产生的影响，树立环保意识。本节内容涉及与化学相关的社会热点问题，知识面较广，是每年中考考查的重点之一。但是在教学过程中，往往只重视理论知识，忽视了本节课所蕴藏的丰富的社会责任素养。将单元主题进行重构，如表1所示。36教学设计表1“燃烧与灭火”的单元目标主题重构内容单元课题1燃烧与灭火课题2燃料的合理利用与开发需要熟悉的知识需要掌握和完成的学习任务大概念和核心任务1.知道磷、硫、碳、铁可以与氧气发生燃烧反应2.燃烧的剧烈程度与氧气含量、接触面积有关1.认识燃烧的条件和调控方式，了解防火灭火、防范爆炸的措施2.学会评估燃料对环境的影响，了解如何选择对环境影响较小的燃料1.运用燃烧与灭火原理，解决社会生产生活中实际问题2.寻找新能源解决能源危机和环境问题学习主题主题1燃烧与灭火原理的探究主题2燃烧与灭火原理的再探究主题3燃料的变迁与合理使用主题4化学与能源（二）学情分析知识方面，学生已经学习了氧气的化学性质，知道燃烧反应的剧烈程度与氧气的浓度有关；能力方面，学生已经具备一定的探究能力；心理方面，初三学生好奇心强，容易调动积极性。因此本节课基于真实的社会热点问题，调动学生运用化学知识解决社会生产生活中的实际问题，体会化学学科对促进人类文明和社会可持续发展的重要价值，培养学生对自然和社会的责任感3。二、教学目标设计1.通过燃料使用变迁的发展史及其在生产生活中广泛应用的事实，认识化学对满足人类日益增长的对美好生活追求的重大贡献，激发学生的社会责任感。2.通过分析化石燃料使用对环境的影响，了解化学对人类健康和社会可持续发展的重要作用，培养学生绿色化学观念。3.通过了解化石能源不可再生的特点，到煤和石油的综合利用，最后通过开发生物质能，初步形成节约资源、保护环境等意识。三、教学流程设计本节课的教学流程设计如图1所示。372023.5教学思路问题任务活动素养板块 1：初识柴薪燃料的使用板块 2：再识化石燃料的发展板块3：寻找清洁环保的新能源问题 1：焚烧秸秆带来何影响？为何禁止焚烧秸秆问题 1：对比古代和现代人类对煤、石油的使用问题 2：煤、石油燃烧的产物和产生的影响问题 3：面对资料中的数据你担心的是什么？有什么方法解决问题1：生物质气甲烷的组成元素、微观示意图以及方程式的书写问题2：生物质气潜力问题3：液化石油气改为生物质气，灶具的进风口该如何改变问题4：新能源发展方向初步认识到燃料作用以及对环境的影响学习煤、石油的发展，认识到现代燃料的综合使用学习甲烷组成及其燃烧反应，认识燃料及其变化，认识新能源发展阅读素养科学态度与社会责任小组合作意识科学探究与创新意识宏观辨识与微观探析活动 2：根据数据讨论生物质的发展潜力活动 3：运用化学解决生活实际问题活动 4：倾听老师讲述、展望未来科学态度与社会责任活 动 1：阅 读、思考；教师点评、复述活动 1：观察、对比古今资源的利用活动 2：观看采访学生家庭燃料使用情况视频、倾听学生上台展示调查结果活动 3：小组讨论分析寻找解决方法活动 1：学生设计实验方案、画反应微观示意图图1教学流程图四、教学过程设计（一）环节1：初识柴薪燃料的使用情景以钻木取火、野炊篝火、烧制陶瓷等图片为素材展示古代人对柴薪燃料的使用，了解从原始社会人类发现火开始，人类就进入“柴薪时代”。农业史上有个特别重要的名词，叫“刀耕火种”，其中“火种”就是焚烧秸秆，草灰肥田。但是从前几年开始，禁止秸秆焚烧，甚至某些地区禁止农村用秸秆烧火做饭，改用更加清洁的沼气作为燃料。问题：焚烧秸秆会对环境产生哪些影响？为什么禁止焚烧秸秆？活动小组讨论焚烧秸秆的情景，总结焚烧秸秆对环境产生的影响，引导学生从柴薪燃料的热值、对环境影响等角度分析柴薪被化石燃料取代的必然性。设计意图：通过生活场景再现，引导学生了解柴薪燃料的使用在燃料的发展史上曾是一个重要阶段，在人类文明和社会发展中做出重要贡献。但是由于焚烧秸秆、木柴等对环境可能造成污染以及低热值等特点，决定了人类需要寻找高热值燃料，学会评估燃料对环境的影响。（二）环节2：再识化石燃料的发展情景古代对煤的使用情况及现代煤的综合利用情况如图2所示。38教学设计图2古代对煤的使用情况及现代煤的综合利用情况问题1：请同学们阅读古代煤的利用发展史，并对比现代煤的综合利用。为什么现代要将煤进行综合利用？问题2：现在我国发电厂大多数都是通过燃煤发电，而煤中含有硫等元素，其燃烧产物对环境会有什么影响？北方冬天经常烧炭取暖，但是有的家庭通风条件较差，会出现CO中毒情况，这是为什么？情景古代对石油的使用情况及现代石油的综合利用情况如图3所示。图3古代对石油的使用情况及现代石油的综合利用情况问题3：对比古今人类对石油的使用情况，思考石油燃烧的主要产物和优缺点是什么，现代对石油的处理，如石油分馏、石油的综合利用等过程属于物理变化还是化学变化？有何优点？活动观看视频课前采访几位同学，聊聊关于现今家庭使用燃料的情况，展示中国古代对石油利用史以及现代石油的综合利用等资料，如图3所示。情景煤炭对环境的可能影响如图4所示。使温室效应加剧酸雨炼铁炉渣固体废物煤的燃烧煤炉尾气排放火力发电废液排放CO2SO2CO2SO2NO2NOCO2CO图4煤炭对环境的破坏392023.520152021年中国能源消费量及生产总值情况如图5所示。图520152021年中国能源消费量及生产总值情况统计表问题4：分析资料中的数据，你所担心的问题是什么？有什么方法能够解决？设计意图：通过煤、石油发展史的学习，从中领略先人的智慧，感受化学的魅力，学会赞赏并热爱化学。通过了解现代对煤和石油的综合利用，知道高效利用自然资源的同时，要减少环境污染，培养学生节约能源、保护环境意识。在融合古今中外燃料使用的演变历程中，了解化学对人类健康和社会可持续发展的重要作用，培养绿色化学观念。（三）环节3：寻找清洁环保的新能源1.生物质气甲烷情景生物质能是指利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废弃物转化成的能源。农村地区可就地取材，通过厌氧发酵生产沼气及生物天然气（主要成分为CH4），解决农村生产生活中气源不足和用气成本高昂问题4。问题1：从化学角度分析，如何设计实验方案并验证甲烷的组成元素？活动学生小组讨论并设计实验方案，通过检测甲烷的燃烧产物，推测甲烷的组成元素。情景甲烷燃烧的视频。问题2：根据甲烷的燃烧现象，书写化学方程式，并画出甲烷完全燃烧的微观示意图。活动学生思考并书写化学方程式，画出甲烷发生完全燃烧反应的微观示意图。2.生物质能的潜力情景若将40%各类有机废弃物加以能源化利用，每年可替代标煤4亿吨，减少二氧化碳排放10亿吨、二氧化硫960万吨、氮氧化物300万吨5。根据2021年2月新能源网发布的资料，以2020年山东省阳信县农村四口之家为例，120平方米砖混结构平房，冬季室内温度1618，每年四个月取暖期，不含取暖设施建设成本和政府补贴费用，仅计算燃料成本，如表2所示。40教学设计表2四口之家四个月取暖的燃料成本散煤（约4500 大卡）1.5 吨约1300 元天然气1800 方约4680 元用电1.2 万度约6000 元生物质成型燃料1.6 吨约1500 元在不同能源发电的碳排放强度中，生物质发电的碳排放强度最低，约为18克二氧化碳/千瓦时。问题3：通过阅读资料，生物质能开发的优势有哪些？问题4：假如家中使用的燃料由液化石油气（主要成分为C3H8）改为生物质气（主要成分为CH4），灶具的进风口应该如何改变？提示：同温同压下，气体的体积越大分子数目越多。设计意图：通过设计实验，检验甲烷的组成元素和完成甲烷燃烧反应的微观示意图，从整体上认识燃料及其变化，建立转化观、守恒观、微粒观等化学基本观念。在分析生物质能的发展优势时，培养学生运用化学知识解决社会实际问题意识；同时引导学生树立人与自然和谐共生的自然科学观和绿色化学观，促进社会可持续发展。3.其他新能源情景虽然新能源的使用在近半个世纪才逐渐发展起来，但是出于对未来发展的考量，人类早已把地球之外的星际能源纳入开发计划之列。如月球上的氦-3，火星的重氢、风能、地热能等，不过受制于各种条件，对星际能源的利用还仅仅停留在理论研究和实验研究阶段，距离真正的开采应用还有很长的路要走。问题：请学生根据今天所学所感，与老师共同完成能源利用发展图。新能源石油、天然气煤秸秆、柴利:就地取材弊:产生烟尘、利用率低利:利用率较高弊:产生有害气体利:热值高弊:不可再生合理开发与利用图6“燃料的变迁与合理使用”的发展图五、小结本节课从燃料的使用变迁出发，从最开始秸秆、木材等柴薪，到化石燃料，再到当代对新能源的开发和合理利用。在燃料的变迁过程中，从满足人类日益增长的需求以及保护环境角度分析，学生学会如何选择热值高、污染小的燃料。家庭燃料的变迁带来的一系列问题412023.5的解决，训练相关化学用语的书写和计算能力，体会运用化学知识解决生活实际问题的快乐，增强安全意识。通过分析燃料使用与合理开发过程中的相关数据，知道自然资源是不可再生的，培养学生成为自然资源的合理利用者和保护者，从而促进社会可持续发展。六、教学设计反思（一）讲好化学发展史，促进历史认同社会责任感基于国家认同感，国家认同感源于历史认同感。追寻先贤足迹，从知史到尊史，国家认同才能内化于心，社会责任感方能外显于行6。本节课以燃料变迁的发展史为主线，柴薪化石燃料新能源的合理开发和使用，以真实生活中燃料的发展史激发学生共鸣。空洞地照本宣科，只会让学生只知其意，不知其本。在探究化学燃料的利与弊中，学会用辩证的眼光看待能源的使用，同时认同合理使用化石燃料和开发新能源的必要性。（二）重视交流讨论，培育责任情感教师对社会责任的内涵理解不足。教学中渗透社会责任的意识不够，源于没有从思想上认识到社会责任培育的重要性7。在课上教师可以从师生、生生交流讨论中渗透社会责任素养。本节课设置了很多讨论问题。如，为什么出现大量焚烧秸秆？秸秆为什么不再作为主要燃料？化石能源危机及使用导致的环境问题应该如何解决？引导学生在组内讨论和跨组讨论过程中，认识到化学对人类的双重作用，明白化学在满足人类日益增长需求方面发挥的作用。寻找高热值、环保的燃料，解决环境问题和能源危机，激发学生立志学好化学，为人类社会可持续发展做出贡献的社会责任感。培育学生的社会责任感并不是一朝一夕就能达成的，需要在平时的教学过程中逐渐渗透。在真实情景中，引导学生关注社会热点问题，并从化学角度理性判断社会问题，从而感悟化学的魅力，造福社会；学会尊重自然，形成可持续发展的科学观，在实践中力行践行。参考文献1核心素养研究课题组.中国学生发展核心素养J.中国教育学刊，2016（10）：1-3.2钟晓媛.新课标背景下初中科学课程中社会性科学议题内容解析与教学建议J.中小学教材教学，2022（8）：11-15.3杨林全.初中化学教学中培育社会责任素养：以“燃料及其利用”复习教学为例J.化学教育(中英文)，2020（41）：18-22.4孙小洁.大力推进我国生物质能产业高质量发展J.农经，2021（3）：60-65.5杨钊龙.“双碳”目标背景下生物质发电电价补贴的环保和国际贸易双重属性J.决策与信息，2022，9（9）：51-60.6节慕宗.基于模型认知和社会责任感培育的化学教学：以“金属矿物的开发和利用”为例J.化学教学，2021（3）：38-44.7吴冰寒.社会责任素养下的教学实践：以“水的净化”为例J.化学教与学，2022（2）：66-69.（责任编辑：姜显光）42