9.2能源的综合利用 第一课时教学设计--2025-2026学年九年级化学沪教版下册

《能源的综合利用》（第一课时）教学设计 沪教版初中化学九年级下册 第9章 化学与社会可持续发展 第2节 一、教材分析 本节选自沪教版九年级下册第9章第2节，第一课时聚焦化石燃料——煤、石油、天然气的形成、组成与综合利用。教材从能源与社会发展的关系切入，引导学生认识化石燃料是当今世界最重要的能源，也是重要的化工原料。本节承接化学变化与能量的已有知识，为后续新能源开发与环境保护学习奠基，体现“化学—技术—社会—环境”的课程理念。 二、四维核心素养 化学观念：认识化石燃料是由古代生物遗骸经复杂变化形成的复杂混合物，其中蕴藏着可被人类利用的化学能，初步形成“物质变化伴随能量转化”的基本观念。 科学思维：通过对煤、石油、天然气的对比分类与归纳，能从组成、性质、用途多角度分析化石燃料的综合利用途径，发展比较、分类与归纳的思维能力。 科学探究：能通过查阅资料、小组讨论、观看视频等方式，围绕“化石燃料如何综合利用”提出问题、收集证据、形成解释，提升合作探究能力。 科学态度与责任：认识到化石燃料是不可再生资源，树立合理开采、节约使用、保护环境的可持续发展意识，增强社会责任感。 三、教学重难点 教学重点：认识煤、石油、天然气的形成与组成特点；理解煤的干馏、石油的分馏等综合利用途径，知道化石燃料既是重要能源又是重要化工原料。 教学难点：从化学变化的视角理解煤的干馏属于化学变化、石油的分馏属于物理变化，初步建立“物质的利用即物质的转化”的认识。 四、设计意图 本节课以“能源与社会可持续发展”为大背景，立足学生已有的生活经验和化学知识，采用任务式活动设计，将教学内容拆解为七个层层递进的学习任务。从学生熟悉的家庭燃料、汽车加油等生活情境出发，引导学生走进化石燃料的“身世之谜”，再通过资料查阅、视频观看、小组讨论等多种方式，深入探究煤和石油的综合利用途径，最后回归到化石燃料与可持续发展的思辨讨论。 设计中注重情境创设与问题驱动，让学生在真实的任务情境中主动建构知识，避免生硬的知识灌输。同时紧扣新教材“化学—技术—社会—环境”的理念，将知识学习与社会责任教育有机融合，让学生在掌握化学知识的同时，形成正确的能源观和环境观，落实核心素养的培养目标。 五、教学过程 任务一：情境激趣——从生活走进能源 【任务情境】教师播放一段城市夜晚灯火辉煌、道路上车水马龙的短视频，画面中依次出现燃气灶炒菜、公交车行驶、工厂烟囱、发电厂冷却塔等场景。视频结束后，教师呈现一组问题串：我们每天做饭、出行、取暖，能量从哪里来？这些能量物质是什么？它们为什么能够提供能量？ 【学生活动】学生观看视频后，结合生活经验展开自由发言。有的学生说“家里用的是天然气”，有的说“汽车烧的是汽油”，有的说“工厂用的是煤”。教师顺势引导学生将学生提到的燃料进行分类板书，引出本节课的研究对象——化石燃料。 【教师引导】教师追问：“大家刚才说到的煤、石油、天然气，它们被统称为化石燃料。你们知道它们为什么叫”化石“燃料吗？它们是怎么来的？用一点少一点吗？”由此引发学生的认知冲突和好奇心，自然过渡到下一个任务。 【设计意图】从学生最熟悉的生活场景切入，用视觉冲击力强的视频导入，迅速拉近化学与学生生活的距离。通过问题串激发学生的探究欲望，让学生在“说燃料”的过程中暴露已有认知，为后续学习找准起点。 任务二：追根溯源——认识化石燃料的“身世” 【任务情境】教师发放学习任务单，上面印有三段简短的资料卡片，分别介绍煤、石油、天然气的形成过程。任务要求：学生以四人小组为单位，阅读资料卡片，完成任务单上的三个小问题——（1）煤、石油、天然气分别是由什么经过怎样的变化形成的？（2）它们形成需要多长时间？（3）从形成过程看，它们是可再生能源还是不可再生能源？ 【学生活动】学生分组阅读资料，讨论交流。小组代表汇报：煤是由古代植物遗体埋在地下，经过漫长的地质年代和复杂变化形成的；石油和天然气是由古代海洋或湖泊中的生物遗骸经过漫长变化形成的。它们的形成需要几百万年甚至更长的时间，相对于人类历史而言，用一点就少一点，属于不可再生能源。 【教师引导】教师在学生汇报的基础上，用一张时间轴示意图帮助学生建立直观认识：从远古生物死亡、沉积埋藏、地壳变化到最终形成化石燃料，整个过程跨越数百万年。教师强调：“正因为形成如此漫长，我们今天使用的每一块煤、每一滴石油，都是地球用几百万年才”储存“下来的能量。” 【学生活动】教师继续引导学生思考：“既然化石燃料这么珍贵，我们是不是只能直接烧掉它们呢？”学生议论纷纷，有的说“当然要烧，不然怎么获得能量”，有的说“直接烧掉太可惜了”。教师抓住这个分歧，自然引入煤和石油综合利用的探究任务。 【设计意图】通过阅读资料卡片的方式，让学生自主获取化石燃料形成过程的知识，培养信息提取和归纳能力。用时间轴将抽象的地质年代具象化，帮助学生深刻理解“不可再生”的含义，为后续“合理利用”的讨论埋下伏笔。 任务三：深度探究——煤的综合利用 【任务情境】教师展示一块原煤实物（或高清图片），提问：“煤是什么颜色？摸起来什么感觉？它是纯净物还是混合物？如果我们只把它当作燃料直接烧掉，它能为我们提供什么？又会损失什么？”随后播放一段关于煤的干馏工业生产的视频片段，介绍煤在隔绝空气加强热条件下可以分解得到焦炭、煤焦油和焦炉煤气等多种产物。 【学生活动】学生观看视频后，结合教材内容，在任务单上完成“煤的综合利用”思维导图。教师巡视指导，提示学生从“原料—条件—产物—用途”四个维度进行整理。学生汇报时，教师将学生的发现板书在黑板上：煤经过干馏可以得到焦炭、煤焦油、焦炉煤气等，焦炭可用于冶金工业，煤焦油是重要的化工原料，焦炉煤气可作燃料。 【教师引导】教师追问关键问题：“煤的干馏过程中，煤变成了焦炭、煤焦油和焦炉煤气这些新物质，这个过程是物理变化还是化学变化？”学生根据已学知识判断：因为有新物质生成，所以是化学变化。教师进一步引导：“如果我们把煤直接当作燃料烧掉，得到的主要是热量，但煤焦油中那些宝贵的化工原料也一起被烧掉了。从资源利用的角度看，怎样利用煤更合理？” 【学生活动】学生分组讨论后形成共识：煤应该先通过干馏等综合利用方式提取出各种化工原料，让煤“物尽其用”，而不是简单地一烧了之。教师补充介绍：从煤焦油中可以分离出多种有机化工原料，用于制造塑料、合成纤维、染料、医药、农药等，煤的综合利用大大提高了煤的利用价值。 【设计意图】以实物和视频为直观支撑，让学生“看见”煤的干馏过程，降低抽象思维的难度。通过思维导图整理，培养学生结构化思维。关键问题“物理变化还是化学变化”直击难点，让学生在判断中深化对化学变化本质的理解。“怎样利用更合理”的讨论，将知识学习引向资源意识和社会责任。 任务四：深度探究——石油的综合利用 【任务情境】教师展示一瓶原油样品（或图片），让学生观察其颜色、状态。提问：“原油和煤一样，也是一种复杂的混合物。加油站里我们常见的汽油、柴油、煤油、润滑油，它们都是从哪里来的？”教师播放石油分馏塔的工业生产视频，介绍石油分馏的基本原理：利用石油中各组分的沸点不同，通过加热使其在不同温度下汽化、冷凝，从而将它们分离出来。 【学生活动】学生观看视频后，在任务单上绘制石油分馏示意图，标注不同馏分的名称和大致沸点范围，以及对应的主要用途。学生汇报时，教师引导学生梳理：分馏塔底部温度高，出来的是沸点较高的重油（如沥青、燃料油）；往上温度逐渐降低，依次出来柴油、煤油、汽油；塔顶出来的是沸点最低的石油气。不同的馏分有不同的用途，组成一个庞大的石油化工产品家族。 【教师引导】教师再次抛出关键对比问题：“石油的分馏过程中，各组分只是通过沸点不同被分开，有没有生成新物质？这是物理变化还是化学变化？”学生判断：因为没有新物质生成，只是把混合物中的各组分分开，所以是物理变化。教师将“煤的干馏（化学变化）”与“石油的分馏（物理变化）”并列板书，引导学生对比辨析。 【学生活动】教师进一步拓展：“除了分馏得到各种燃料油，石油还可以通过裂解等化学变化，把长链的分子”打碎“成短链的小分子，再进一步聚合成塑料、合成橡胶、合成纤维等。可以说，我们身边许多塑料制品、化纤衣物，追根溯源都来自石油。”学生惊叹于石油的“变身”能力，纷纷列举生活中来自石油化工的产品。 【设计意图】将石油分馏与煤的干馏放在一起对比，让学生在对比中辨析物理变化与化学变化的本质区别，突破教学难点。绘制分馏示意图的活动，将工业流程转化为学生自己的认知结构图。拓展介绍石油裂解和石油化工，让学生认识到石油不仅是燃料，更是现代社会重要的化工原料，拓宽知识视野。 任务五：对比辨析——天然气的利用 【任务情境】教师引导：“我们认识了煤和石油的综合利用，那天然气呢？家里的天然气灶蓝色火焰燃烧时，天然气主要发挥了什么作用？它是不是也有像煤、石油那样丰富的综合利用途径？”学生结合生活经验回答：天然气主要用作燃料，燃烧时放出大量的热，用于做饭、取暖。 【学生活动】教师补充资料：天然气的主要成分是甲烷，它是一种比较“清洁”的化石燃料，燃烧时产生的污染物相对较少。同时，天然气也是重要的化工原料，可以用于制造氮肥、合成甲醇等化工产品。教师组织学生完成一个对比表格，从“主要成分、状态、主要用途、在能源家族中的地位”等方面对比煤、石油、天然气三种化石燃料。 【教师引导】教师引导学生总结：“煤、石油、天然气虽然都是化石燃料，但它们的组成、性质和利用方式各有特点。煤更适合通过干馏进行综合利用，石油更适合通过分馏进行分离利用，天然气则是一种相对清洁的燃料和化工原料。认识它们的特点，才能做到合理利用。” 【设计意图】天然气的内容相对简单，采用对比表格的方式进行归纳整理，既能帮助学生系统梳理三种化石燃料的异同，又能培养比较归纳的科学思维。将三种化石燃料放在一个表格中，形成结构化的知识网络，便于学生记忆和提取。 任务六：思辨讨论——化石燃料与可持续发展 【任务情境】教师呈现一组真实的社会议题材料：材料一，世界化石燃料储量与消耗速度的数据预测；材料二，燃煤发电带来的大气污染与酸雨问题；材料三，汽车尾气排放对城市空气质量的影响；材料四，科学家正在积极开发太阳能、风能、氢能等新能源。任务要求：以小组为单位，围绕“我们应该怎样对待化石燃料”展开讨论，形成小组观点并派代表发言。 【学生活动】学生分组热烈讨论。有的小组认为：“化石燃料是不可再生资源，总有一天会用完，我们应该尽快寻找新能源替代它们。”有的小组补充：“在新能源完全替代之前，我们更应该节约使用化石燃料，提高利用效率。”还有的小组指出：“化石燃料在利用过程中会产生污染，我们不能只看它提供的能量，还要重视它对环境的影响。” 【教师引导】教师在学生发言的基础上进行提升：“大家的思考很有深度。面对化石燃料，我们要树立三个意识：一是节约意识——它是地球花几百万年才形成的宝贵资源，我们要精打细算；二是高效意识——通过综合利用，让每一份化石燃料发挥最大价值；三是环保意识——在使用过程中减少污染，同时积极开发清洁新能源。这正是”化学与社会可持续发展“这一主题的核心内涵。” 【设计意图】这一任务将知识学习升华到社会责任层面。通过真实社会材料的阅读和小组思辨讨论，让学生在多元观点的碰撞中形成全面、辩证的认识。教师的提升性总结将三个意识——节约、高效、环保——串联起来，把化学知识与可持续发展理念深度融合，落实“科学态度与责任”核心素养。 任务七：归纳建构——课堂小结与拓展 【任务情境】教师引导学生回顾本节课的学习历程：“今天这节课，我们从生活中的燃料出发，认识了煤、石油、天然气三种化石燃料的形成与组成，探究了煤的干馏和石油的分馏两种综合利用途径，还讨论了化石燃料与可持续发展的关系。”随后布置拓展性学习任务。 【学生活动】学生以“思维导图”的形式自主梳理本节课的知识结构，将化石燃料的形成、组成、综合利用、与可持续发展的关系等内容用网络图的形式呈现出来。同桌之间互相展示、补充完善。 【教师引导】教师布置课后拓展任务：（1）调查家庭近一个月的燃料使用情况，估算家庭一年消耗的化石燃料数量；（2）查阅资料，了解本地或我国在新能源开发方面的一项成就，下节课分享交流。教师寄语：“化学不仅告诉我们物质是什么，更告诉我们如何合理利用物质、保护我们共同的家园。希望同学们带着今天的思考，继续关注能源与环境这一时代课题。” 【设计意图】学生自主绘制思维导图，是对本节课知识的一次主动建构和系统梳理，比教师直接总结更能促进深度学习。课后拓展任务将课堂学习延伸到家庭和社会，让学生在真实的调查和资料查阅中继续深化对能源问题的认识，实现课堂内外的有机衔接。 六、板书设计 板书采用提纲式与对比式相结合的设计，主板书居中呈现知识主干，副板书在右侧进行对比辨析。具体如下： 主板书（居中） 第二节 能源的综合利用（第一课时） 一、化石燃料的“身世” 煤 —— 古代植物遗骸 → 漫长地质变化 → 复杂混合物 石油 —— 古代生物遗骸 → 漫长地质变化 → 复杂混合物 天然气 —— 古代生物遗骸 → 漫长地质变化 → 主要成分为甲烷 共同点：不可再生、蕴藏化学能、既是能源又是化工原料 二、煤的综合利用——干馏（化学变化） 原料：煤 条件：隔绝空气、加强热 产物：焦炭、煤焦油、焦炉煤气等 用途：冶金、化工原料、燃料等 三、石油的综合利用——分馏（物理变化） 原理：利用各组分沸点不同进行分离 产物：石油气、汽油、煤油、柴油、重油、沥青等 四、化石燃料与可持续发展 节约意识 + 高效利用 + 保护环境 + 开发新能源 副板书（右侧对比栏） 对比辨析：煤的干馏 VS 石油的分馏 干馏：有新物质生成 → 化学变化 分馏：无新物质生成 → 物理变化 学科网（北京）股份有限公司 $