微项目 论证重污染天气汽车限行的合理性（教学设计）化学鲁科版2019必修第一册

该高中化学教学设计聚焦氮及其化合物性质与转化，以视频展示汽车尾气使棉花变黑现象导入，联系生活实际引出污染物产生、危害及治理问题，衔接已学知识，搭建化学与社会议题分析的学习支架。 特色是以“汽车限行”社会性科学议题为载体，通过价类二维图分析物质转化、多视角利弊表格填写、资料收集论证等活动，培养科学思维（证据推理）、科学探究与实践（问卷调查）及科学态度与责任（环境意识），助力学生提升知识应用与综合决策能力，为教师提供跨学科教学范例，落实核心素养。

微项目 论证重污染天气“汽车限行”的合理性 ——探讨社会性科学议题 一、知识目标 1.综合应用氮及其化合物的性质及转化关系探讨“汽车限行”相关的社会性科学议题、。 2.认识社会性科学议题的含义和分析框架，能从环境、经济、社会等视角列举“汽车限行”措施的利 与弊。 3.学会科学论证的方法，收集资料、推理、反驳及再论证，形成“汽车限行”能减轻空气污染等相关 观点。 4.能够从科学、环境、经济、社会等多个方面，权衡“汽车限行”不同观点的利与弊，有依据地作出 决策。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识“汽车限行”这一社会性科学议题涉及的环境、经济、社会等问题，从微观上理解氮氧化物等物质的性质及转化对环境的影响。 2.证据推理与模型认知：通过收集资料、推理和论证，建立科学论证的思维模型，依据证据支持或反驳观 点。 3.科学探究与创新意识：综合运用信息查找、问卷调查、访谈等多种方法获得必要资料，对资料进行加工 分析，培养科学探究能力和创新思维。 一、教学重点 1.综合应用氮及其化合物的性质及转化关系探讨社会性科学议题。 2.学习科学论证的方法，论证“汽车限行”的利与弊。 3.从多个方面权衡“汽车限行”的利弊并作出决策。 二、教学难点 1.对社会性科学议题进行科学分析，厘清其中的科学问题和科学知识。 2.运用多种方法收集和处理资料，进行有条理的论证和阐述。 3.全面、客观地权衡不同观点的利与弊，作出合理的决策。 本节教学内容源于鲁科版（2019 年版）高中化学必修第一册第三章的微项目《论证重污染天气“汽车限行”的合理性——探讨社会性科学议题》。此内容是在学生学习了氮及其化合物等知识的基础上，将化学知识与社会实际问题紧密结合，具有重要的现实意义和教学价值。它不仅能加深学生对化学知识的理解和应用，还能培养学生解决实际问题的能力，引导学生关注社会热点问题，增强社会责任感。 该项目围绕“汽车限行”这一社会性科学议题展开，设置了科学认识社会性科学议题、学习科学论证、权衡利弊作出决策三个活动。通过分析议题中的科学问题、物质转化关系，列举“汽车限行”的利与弊，进行论证推理等过程，让学生综合运用化学知识和多种方法来探讨该议题。教材中给出了相关的化学反应方程式，如氮氧化物的转化等，有助于学生理解汽车尾气对环境的影响。同时，通过典型范例和技能实战的练习，进一步巩固学生对知识的掌握和运用能力。 教学对象是初高中阶段的学生，他们已经具备了一定的化学基础知识，如在初中学习了一些常见物质的性质和化学反应，在高中也初步掌握了氮及其化合物的相关知识。然而，学生对于如何将化学知识应用到实际的社会问题中，还缺乏系统的方法和经验。 在思维能力方面，初高中学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，对于一些复杂的社会问题，可能缺乏全面、深入的分析能力。他们在面对“汽车限行”这样的议题时，可能只能看到表面的现象，难以从科学、环境、经济、社会等多个方面进行综合考量。 在学习方法上，学生习惯了传统的知识学习，对于通过收集资料、问卷调查、访谈等多种方式获取信息，并进行加工分析的学习方法还不够熟悉。在寻求证据支持观点的过程中，可能会遇到困难，不知道如何有效地进行论证和推理。 因此，在教学过程中，教师应引导学生将所学的化学知识与实际问题相结合，逐步培养学生综合分析问题和解决问题的能力。同时，要注重学习方法的指导，让学生学会运用多种方法获取和处理信息，提高学生的科学论证能力和决策能力。 教学环节一 新课导入 【视频展示】同学们，在进入今天的化学内容学习前，老师先给大家播放一段关于汽车尾气的视频。视频里，国外有位小伙把柴油发动机未经处理的尾气直接通入一个密闭且装有棉花的玻璃箱，大家仔细看看会发生什么现象。（播放视频，待视频播放完毕） 【学生回答】棉花都变黑了。 【讲解】大家观察得很仔细。汽车尾气中含有不少污染物，像一氧化碳、氮氧化物、颗粒物等。刚才视频里，未经处理的柴油发动机尾气能让洁白的棉花变黑，这直观地展现出汽车尾气的危害，它会对我们周围的物质产生不良影响，进而也会危害到我们的环境和健康。那汽车尾气里的这些污染物是怎么产生的？它们具体还有哪些危害？又该如何减少汽车尾气的污染呢？带着这些问题，我们开启今天关于汽车尾气相关化学知识的学习之旅。 设计意图 1.激发学习兴趣：以展现汽车尾气危害的视频作为开场，视频中棉花变黑的直观现象能迅速抓住学生的注意力，激发他们的好奇心与学习兴趣，促使学生积极主动地参与到课堂学习中。 2.联系生活实际：汽车是生活中常见的交通工具，汽车尾气污染也是大家在生活中能感知到的环境问题。通过视频将化学知识与生活实际紧密联系，让学生体会到化学就在身边，增强对化学知识实用性的认识。 3.引发思考，导入新课：由汽车尾气使棉花变黑这一现象，引出关于汽车尾气污染物的产生、危害以及治理等问题，自然地过渡到本节课的主题，让学生带着疑问去探索新知识，提升学习的主动性和积极性。 教学环节二 科学认识社会性科学议题，寻找利与弊 活动一：社会性科学议题含义及分析框架 【引入】同学们，在我们的生活中，经常会遇到一些和科学技术相关，同时又与社会伦理道德、经济发展及自然生态环境等紧密相连的问题。比如重污染天气下“汽车限行”这一措施，它就引发了很多讨论。那像这样的问题在科学上有个专门的名称，叫“社会性科学议题”。下面我们就来深入了解一下。 【问题】什么是“社会性科学议题”呢？它的分析框架又是怎样的？ 【学生回答】“社会性科学议题”指由利用当代科学技术研究开发所引起的一系列与社会伦理道德、经济发展及自然生态环境等紧密相关的社会性问题。框架为“四步走”：识议题—寻利弊—论利弊—衡利弊。 【问题】应对重污染天气“汽车限行”议题涉及哪些方面的问题呢？ 【学生回答】涉及环境问题（汽车尾气成分，雾霾化学成分，汽车尾气与雾霾关系等）、经济问题（汽车限行对经济的发展问题）、社会问题（汽车限行对人们出行的影响等）。 设计意图 通过引入“汽车限行”这一贴近生活的议题，让学生了解社会性科学议题的概念和分析框架，培养学生从多方面思考问题的能力。 活动二：分析“汽车限行”议题中的科学问题及物质转化关系 【讲解】我们已经知道了“汽车限行”议题涉及多个方面的问题，其中环境问题与科学知识密切相关。接下来我们就深入探讨一下“汽车限行”对应的环境问题所涉及的科学问题和物质转化关系。 【提问】应对重污染天气“汽车限行”议题涉及哪些科学问题？ 【学生回答】汽车尾气中污染物的产生原理、雾霾的形成机制等。 【展示图片】结合以下氮元素的价类二维图，“汽车限行”对应的环境问题所涉及的物质及其转化关系中相关的化学方程式怎么写？ 【学生回答】 ①； ②； ③或； ④。 设计意图 让学生深入了解“汽车限行”议题中的科学问题和物质转化关系，提高学生运用化学知识分析实际问题的能力。 活动三：列举“汽车限行”措施的利与弊 【问题】分别从环境、经济、社会等视角列举应对重污染天气采取“汽车限行”措施的利与弊填写表格： 视角 利 弊 环境 。 经济 ① ；②降低社会总运输成本。 ① ；②造成私家车相关行业就业减少。 社会 。 。 【学生回答】 视角 利 弊 环境 减少有害气体排放，减轻空气污染和温室效应。 经济 ①促使人们购买第二辆汽车，汽车销量增加，促进经济发展；②降低社会总运输成本。 ①导致汽车保有量增加；②造成私家车相关行业就业减少。 社会 缓解道路交通压力。 增加公共交通压力，导致人们出行不便。 设计意图 培养学生从不同视角分析问题的能力，让学生明白在决策时需要综合考虑各种因素。 活动四：典例精讲 【典例】研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如下图所示)。下列叙述错误的是（ ） A. 雾和霾的分散剂相同 B. 雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵 C. NH₃是形成无机颗粒物的催化剂 D. 雾霾的形成与过度施用氮肥有关 【学生回答】C 【讲解】A. 雾和霾的分散剂均为空气，所以分散剂相同，A选项正确；B. 由图可知，氮氧化物、二氧化硫与氨反应最终可生成硝酸铵和硫酸铵，所以雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵，B选项正确；C. 由图可知，NH₃参与反应生成了硝酸铵和硫酸铵等无机颗粒物，是反应物而不是催化剂，C选项错误；D. 过度施用氮肥会使土壤中产生较多的氨，氨参与了雾霾的形成，所以雾霾的形成与过度施用氮肥有关，D选项正确。答案选C。 设计意图 通过例题巩固学生对汽车尾气危害的理解，培养学生运用知识解决问题的能力。 教学环节三 学习科学论证，论证利与弊 活动一：收集相关资料 【引入】我们已经分析了“汽车限行”措施的利与弊，接下来要对“汽车限行”能减轻空气污染这一观点进行科学论证。首先我们需要收集相关资料。 【问题】汽车行驶过程中会产生哪些物质？大量汽车行驶会带来哪些影响？ 【学生回答】汽车行驶过程中会产生氮氧化物，大量汽车行驶会产生较多的氮氧化物，氮氧化物会污染大气，是光化学烟雾、酸雨、雾霾形成的原因等。 【问题】还有哪些途径可以收集到关于汽车尾气和空气污染的资料呢？ 【学生回答】可以通过信息查找、问卷调查、访谈等方法。 设计意图 让学生学会收集相关资料，为科学论证提供依据，培养学生的信息收集能力。 活动二：根据资料推理及反驳论证 【引入】我们已经收集了相关资料，接下来要根据这些资料进行推理，论证“汽车限行”能减轻空气污染这一观点。 【问题】根据收集到的资料来论证“汽车限行”能减轻空气污染？ 【学生回答】汽车行驶过程中产生氮氧化物，氮氧化物进入大气，形成酸雨、雾霾、光化学烟雾等，所以“汽车限行”能减少氮氧化物排放，从而减轻空气污染。 【讲解】存在以下反驳观点：汽车中装有净化装置，会将氮氧化物转化为氮气再排放。 【学生回答】汽车净化装置中的催化剂容易中毒，不能有效的吸收氮氧化物，且我国汽车更换净化装置的比率很低。 【总结】汽车限行”措施能够减轻空气污染。 设计意图 培养学生根据资料进行推理和论证的能力，以及面对反驳观点时进行再论证的能力。 活动三：典例精讲 【典例】化学与生活、社会密切相关，下列说法正确的是( ) A. 绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理 B. 春节是我国传统的节日，应把“爆竹声声辞旧岁，总把新桃换旧符” 发扬光大 C. 工业上燃烧煤时，加入少量石灰石是为了减少CO₂的排放 D. “雾霾天气”“温室效应”“光化学烟雾”“PM2.5”等都与汽车尾气排放有关 【学生回答】D 【讲解】A. 绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染，而不是治理环境污染，A选项错误；B. 爆竹燃放会产生大量的有害气体和烟尘，污染环境，不应将其“发扬光大”，B选项错误；C. 工业上燃烧煤时，加入少量石灰石是为了减少二氧化硫的排放，而不是CO₂的排放，石灰石分解生成的氧化钙能与二氧化硫反应，C选项错误；D. 汽车尾气中含有氮氧化物、碳氢化合物等，会导致“雾霾天气”“光化学烟雾”“PM2.5”等问题，同时汽车尾气中的二氧化碳是造成“温室效应”的气体之一，所以“雾霾天气”“温室效应”“光化学烟雾”“PM2.5”等都与汽车尾气排放有关，D选项正确。答案选D。 设计意图 通过例题巩固学生对汽车限行议题论证的理解，培养学生运用知识解决问题的能力。 教学环节四 权衡利弊，作出决策 活动一：做出决策 【引入】我们已经对“汽车限行”措施的利与弊进行了论证，接下来要综合考虑这些因素，权衡利弊，作出决策。 【问题】结合上述论证中的利与弊，结合现实情况，是否应该支持为应对重污染天气而采取的“汽车限行”的措施？ 【学生回答】汽车限行”措施能够减轻空气污染，减少氮氧化物的排放量，有利于社会的可持续发展，有利于未来人类的生存和发展。出行不便是个人问题，汽车保有量是局部问题，增加公共交通压力，恰恰可以促进政府改善公共设施。因此，应该支持为应对重污染天气而采取的“汽车限行”的措施。 设计意图 培养学生综合考虑问题和决策的能力，让学生明白在面对复杂问题时要权衡利弊，做出合理的选择。 活动二：典例精讲 【典例】如图表示汽车尾气净化器处理汽车尾气的过程。有关叙述不正确的是（ ） A. CO氧化为CO₂所需氧来源于NOₓ B. 汽车安装这种净化器后，能避免铅污染 C. Pt - Rh催化剂化学反应前后质量不变 D. 使用该净化器减少酸雨的发生 【学生回答】B 【讲解】A. 由图可知，CO与NOₓ反应生成CO₂和N₂，所以CO氧化为CO₂所需氧来源于NOₓ，A选项正确；B. 该净化器主要是处理氮氧化物和一氧化碳等污染物，不能避免铅污染，铅污染主要来自于含铅汽油等，B选项错误；C. 催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变，所以Pt - Rh催化剂化学反应前后质量不变，C选项正确；D. 使用该净化器能减少氮氧化物的排放，氮氧化物是形成酸雨的原因之一，所以使用该净化器可减少酸雨的发生，D选项正确。答案选B。 设计意图 通过例题巩固学生对汽车限行正确性的理解，培养学生运用知识解决问题的能力。 论证重污染天气汽车限行的合理性 一、科学认识社会性科学议题，寻找利与弊 1.社会性科学议题含义 2.分析框架：识议题—寻利弊—论利弊—衡利弊 3.议题涉及问题 o环境问题 o经济问题 o社会问题 4.不同视角“汽车限行”利弊 o环境 o经济 o社会 二、学习科学论证，论证利与弊 1.收集资料 2.推理“汽车限行”能减轻空气污染 3.反驳及证据 4.再论证再推理 5.形成最终观点 三、权衡利弊，作出决策 1.分析利与弊 2.结合现实作决策 1.光化学烟雾是一次污染物(如氮氧化物、碳氢化合物等)发生光化学反应后生成的二次污染物，主要含有臭氧、过氧硝酸酯等。下列有关光化学烟雾的说法不正确的是（C） A. 光化学烟雾具有氧化性 B. 汽车尾气是造成光化学烟雾的主要原因之一 C. 光化学烟雾对人体没有危害 D. 光化学烟雾一般出现在强日照条件下 2.(双选)Cu与浓硝酸反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到NaNO₃和NaNO₂的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示：下列有关判断正确的是(AD) A. 若铜片为51.2 g，则生成0.2 mol NaNO₃ B. 常温下，Cu遇浓硝酸发生钝化，不可能发生上述反应 C. 标准状况下收集的氮的氧化物的体积为20.16 L D. Cu与浓硝酸反应过程中，浓硝酸既表现氧化性，又表现酸性 在本次教学中，通过引导学生探讨重污染天气“汽车限行”的合理性，学生对社会性科学议题有了更深入的认识，能综合运用化学知识分析实际问题。在教学过程中，学生积极参与讨论，对不同视角下“汽车限行”的利弊分析较为全面，锻炼了他们的逻辑思维和表达能力。但也存在一些不足，部分学生在收集资料和分析问题时，缺乏深度和系统性。在今后的教学中，应加强对学生研究方法的指导，培养他们独立思考和解决问题的能力。同时，可以增加更多的案例分析，让学生在实践中不断提升综合素养。 / 学科网（北京）股份有限公司 $