11.2 化学与可持续发展 教学设计 2025-2026学年人教版九年级化学下册

课题2 化学与可持续发展
一、知识目标
1．能够列举生活中常见的能源和资源、金属材料和有机合成材料，并了解其应用。
2．认识化学在解决资源、能源、材料、环境等相关问题中的作用。
3．掌握区分棉纤维、羊毛纤维和涤纶的方法。
4．了解社会可持续发展的基础以及化学与相关技术发展应遵循的原则和考虑因素。
二、核心素养目标
1．宏观辨识与微观探析：从宏观上认识常见的能源、资源和材料，从微观角度理解化学在资源开发利用中的作用。
2．科学态度与社会责任：初步形成节能低碳、节约资源、保护环境的态度，认识到化学对可持续发展的重要性。
3．科学探究与创新意识：通过思考讨论和实验探究，培养学生分析问题和解决问题的能力，激发创新意识。
一、教学重点
常见能源和材料的分类及应用；化学在能源利用和材料开发中的作用；区分棉纤维、羊毛纤维和涤纶的方法。
二、教学难点
理解化学与社会可持续发展的关系；如何引导学生形成节能低碳、节约资源、保护环境的态度。
本节教学内容出自人教版2024年九年级化学下册第十一单元《化学与社会》中的课题2《化学与可持续发展》。本课题内容紧密联系生活实际，是化学知识在社会可持续发展方面的重要应用，对于增强学生的社会责任感和环保意识具有重要意义。它不仅是对前面所学化学知识的综合运用和拓展，也是培养学生化学核心素养的重要载体。
教材围绕化学与可持续发展这一主题，分别从化学与能源利用、化学与材料开发两个方面展开。在化学与能源利用部分，介绍了传统能源和新能源，引导学生认识能源对社会发展的重要性以及如何降低传统能源对环境的影响，同时了解新能源的开发和利用。在化学与材料开发部分，讲解了高分子材料、合成材料、复合材料等不同类型的材料，让学生了解材料的性能、应用以及如何区分一些常见的材料。教材通过大量的图片、实例和思考讨论，引导学生关注化学在解决资源、能源、材料、环境等相关问题中的作用，培养学生的科学思维和实践能力。
学生已具备了一定的化学基础知识和生活经验，对化学与生活的联系有了初步的认识，但对于化学与社会可持续发展之间的联系还缺乏系统的认识。在生活中，学生对能源和材料有一定的感性认识，但对于它们的本质和化学原理了解较少。
在思维方面，九年级学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，他们对直观、生动的事物比较感兴趣，喜欢通过实验和实例来学习化学知识。因此，在教学过程中，应多采用图片、视频、实验等直观教学手段，引导学生积极参与课堂讨论和实践活动，帮助他们将感性认识上升为理性认识。
同时，学生在学习过程中可能会遇到一些困难，例如对新能源和新材料的概念理解不够深入，对化学在可持续发展中的作用认识不足等。针对这些问题，教师应结合生活实际，通过具体的案例和数据，帮助学生理解化学与可持续发展的关系，激发学生的学习兴趣和社会责任感。此外，在教学中还应注重培养学生的自主学习能力和合作探究能力，让学生在学习过程中学会思考、学会合作、学会创新。
教学环节一 新课导入
【播放视频】同学们，在正式开始今天的课程之前，老师先给大家播放一段视频。视频内容是关于现代社会中各种能源的使用场景和一些先进材料在高科技领域的应用，比如风力发电场的壮观景象、新能源汽车的快速行驶、航空航天飞行器的发射以及新型复合材料在高端装备上的应用等。（播放视频，吸引学生注意力）
【引导思考】视频看完了，相信大家都被这些画面震撼到了。那现在老师想问问大家，在视频里出现的这些能源和材料，你们能说出它们的名字吗？它们在我们的生活中都起到了什么样的作用呢？（给学生一些思考和发言时间，鼓励学生积极分享自己的观察和想法，如可能会提到风能、太阳能、塑料、金属等）
【引入课题】大家都观察得很仔细，说得也非常棒。我们可以看到，能源和材料与我们的生活息息相关，它们推动着社会的发展和进步。然而，随着人类社会的不断发展，我们面临着资源短缺、环境污染等诸多问题。为了实现人类社会的可持续发展，我们就需要合理地开发和利用自然资源，而化学在其中扮演着至关重要的角色。那么，化学究竟是如何与能源利用和材料开发相结合，从而促进可持续发展的呢？今天，就让我们一起走进“化学与可持续发展”的世界，去探寻其中的奥秘。
设计意图
1.激发学生兴趣：通过播放生动有趣的视频，展示现代社会中能源和材料的广泛应用，能够迅速吸引学生的注意力，激发他们的好奇心和学习兴趣，使学生主动参与到课堂讨论中来。
2.联系生活实际：引导学生观察视频中的能源和材料，并思考它们在生活中的作用，将抽象的化学知识与实际生活紧密联系起来，让学生感受到化学的实用性和重要性，提高学生对化学学习的积极性。
3.引发思考，导入新课：从视频内容和学生的讨论中，引出资源短缺、环境污染等问题以及化学在可持续发展中的作用，自然地过渡到本节课的主题，让学生明确学习方向，带着问题去探索新知识，培养学生的问题意识和探究精神。
教学环节二 化学与能源利用
活动一：常见能源的认识与利用
【引入】同学们，为了实现人类社会的可持续发展，我们需要在保持良好生态环境的前提下，合理地开发和利用自然资源。大家想一想，在我们的日常生活中，都接触到了哪些能源呢？下面我们就一起来认识生活中常见的能源和它们的利用情况。
【问题】请大家结合生活经验，说一说常见的能源有哪些，它们在生活中有哪些应用？
【学生思考】学生纷纷发言，列举出空气、水、化石燃料（煤、石油、天然气）、金属矿物等资源以及它们的一些应用，如空气可用于动植物呼吸、炼钢等；水可用于淋浴、洗菜、农业灌溉等；化石燃料可用于直接燃烧提供能量；金属矿物可提炼成金属材料用于制造各种物品。
教师展示相关图片，如氦气球、霓虹灯、氢能源电池、火力发电厂等，进一步引导学生认识能源的利用。【讲解】评价、强调：我们生活中常见的能源多种多样，像空气、水、化石燃料和金属矿物都是重要的资源。空气通过分离可得到氮气、氧气、稀有气体等，它们在不同领域有着广泛应用；水经过净化处理后可用于生活和农业；化石燃料虽然能为我们提供能量，但在使用过程中会产生一些环境问题，如形成酸雨、加剧温室效应、产生雾霾等；金属矿物则是提炼金属材料的重要来源。
【学生任务】阅读教材相关内容，思考人们为降低化石燃料对环境的影响采取了哪些措施？
【学生回答】提高燃料质量，如使用脱硫煤、用天然气代替煤；改进使用技术，如使用催化净化装置。
【总结】评价、强调：为了减少化石燃料对环境的影响，我们可以从提高燃料质量和改进使用技术等方面入手。同时，我们也需要开发新的能源来满足社会发展的需求。
设计意图
通过认识能源种类、理解环保影响、分析实际问题并付诸实践，引导学生从知识到行动，培养节能环保的意识和能力。
活动二：新能源的开发与利用
【引入】随着社会的发展，化石能源的储量日益减少，并且其使用带来的环境问题也越来越严重。因此，开发可再生和环境友好的新能源成为了当今社会的迫切需求。下面我们就来了解一下有哪些新能源以及它们的特点和应用。
【问题】请大家阅读教材，找出常见的新能源有哪些，并思考它们与传统化石能源相比有哪些优势？
【学生思考】学生阅读教材后回答，常见的新能源有风能、太阳能、氢能、生物质能、地热能等。
学生讨论并总结新能源的优势，如可再生、对环境友好等。
【讲解】评价、强调：新能源具有可再生、清洁环保等优点。风能可以通过风力发电机转化为电能；太阳能可以通过光伏电池转化为电能；氢能燃烧产物是水，无污染，且能量密度高；生物质能可以通过生物质发电等方式利用；地热能可用于供暖、发电等。这些新能源的开发和利用有助于解决能源短缺和环境问题。
【学生任务】分组讨论新能源在开发和利用过程中可能会遇到哪些困难，并提出一些解决建议。
【学生讨论】各小组代表发言，提出新能源开发和利用可能遇到的困难，如技术成本高、受自然条件限制等，并针对这些困难提出一些建议，如加大科研投入、加强基础设施建设等。
【总结】评价、强调：新能源的开发和利用虽然具有广阔的前景，但也面临着一些挑战。我们需要不断地进行技术创新和政策支持，以推动新能源的大规模应用。
设计意图
通过引导学生认识新能源、分析其优势与挑战并提出解决方案，培养其批判性思维与实践能力，从而激发对可持续发展的责任感。
【对应训练1】下列关于自然资源的说法中，不正确的是（ ）
A．煤、石油和天然气等化石能源不可再生
B．金属矿物的储量有限，因此废旧金属应回收利用
C．一些自然资源在开发和利用过程中会涉及化学变化
D．煤在燃烧过程中会污染环境，增加碳排放，因此应停止使用
【学生回答】D
【讲解】A、煤、石油和天然气属于化石能源，形成时间较长，属于不可再生能源，该选项说法正确；
B、金属矿物储量有限，回收废旧金属可节约资源、减少污染，该选项说法正确；C、一些自然资源在开发和利用过程中会涉及化学变化，如煤的干馏、石油的炼制等自然资源开发利用过程涉及化学变化，该选项说法正确；D、煤燃烧会污染环境，但目前煤在能源领域仍有重要作用，不能停止使用，应采取措施减少污染，该选项说法不正确。故选：D。
【对应训练2】随着全球能源使用量的增长，化石燃料等能源将日趋枯竭。因此，我们一方面要节约现有能源，另一方面要开发新能源。下列属于新能源的是（　　）
①太阳能 ②煤 ③天然气 ④核能 ⑤风能
A．①②④ B．①③④ C．②③⑤ D．①④⑤
【学生回答】D
【讲解】化石燃料主要有石油、煤、天然气等，是当今世界普遍使用的能源，新能源则是不同于化石燃料的新型能源，如：①太阳能、④核能、⑤风能均属新型能源；故选：D。
教学环节三 化学与材料开发
活动一：高分子材料的认识
【引入】在我们的生活中，材料无处不在。随着科技的发展，各种新型材料不断涌现。今天我们就来学习一类重要的材料——高分子材料。大家想一想，在生活中你都接触到了哪些高分子材料呢？
【问题】请大家观察教材上高分子材料的结构示意图，结合生活经验，说一说高分子材料有哪些特点？
【学生思考】学生观察图片，思考并回答高分子材料的相对分子质量比较大（通常在1万以上），有天然高分子材料和人工合成高分子材料之分。
学生列举生活中常见的天然高分子材料，如天然橡胶、棉花、羊毛等，以及人工合成高分子材料，如塑料、合成橡胶、合成纤维等。
【讲解】评价、强调：高分子材料具有相对分子质量大的特点。天然高分子材料是自然界中存在的，而人工合成高分子材料是通过化学方法合成的。这些高分子材料在我们的生活中有着广泛的应用。
【学生任务】阅读教材，了解合成材料的产量和优势。
【学生回答】年产10万吨的合成纤维厂产量相当于约8万公顷棉田一年的产棉量；年产10万吨的合成橡胶厂产量相当于约2000万只绵羊一年的产毛量或约15万公顷橡胶林一年的产胶量。合成材料具有密度小、耐腐蚀、易加工等优点。
【总结】评价、强调：合成材料的产量大，优势明显，在很多领域可以替代天然材料。但同时我们也需要注意合成材料的回收利用，减少对环境的污染。
设计意图
通过引导学生观察、讨论高分子材料的特性与分类，结合生活实例分析其应用与环保问题，培养材料科学认知与可持续发展意识。
活动二：常见合成材料的性能与应用
【引入】我们已经了解了高分子材料和合成材料的一些基本知识，接下来我们重点学习常见合成材料的性能和应用。不同的合成材料具有不同的性能，这决定了它们在不同领域的应用。
【问题】请大家阅读教材，完成下面的表格，总结常见合成材料的主要性能、常见类型和应用举例。
合成材料 主要性能 常见类型 应用举例
塑料
合成橡胶
合成纤维
【学生思考】学生阅读教材后，填写表格内容：
合成材料 主要性能 常见类型 应用举例
塑料 密度小，耐腐蚀，易加工 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯等 绝缘材料、包装材料、农用薄膜、管道、机械零件等
合成橡胶 弹性和绝缘性好 顺丁橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶、硅橡胶等 轮胎、密封制品、防护用品等
合成纤维 强度高，弹性好，耐磨，耐腐蚀 聚丙烯纤维（丙纶）、聚对苯二甲酸乙二酯纤维（涤纶）、聚丙烯腈纤维（腈纶）等 纺织原料、过滤材料、建筑材料等
教师引导学生对表格内容进行交流和讨论，加深对常见合成材料的认识。
【讲解】评价、强调：不同的合成材料具有不同的性能特点，因此在应用上也各有侧重。塑料由于其密度小、耐腐蚀等优点，广泛应用于包装、绝缘等领域；合成橡胶的弹性和绝缘性好，常用于制造轮胎、密封制品等；合成纤维的强度高、耐磨等性能使其成为纺织、建筑等领域的重要材料。
设计意图
通过引导学生自主归纳合成材料的性能与应用，培养其信息整合与分类能力，并理解材料特性与用途的关联性，为后续环保实践奠定基础。
活动三： 区分棉纤维、羊毛纤维和涤纶
【引入】在日常生活中，我们会接触到很多由棉纤维、羊毛纤维和涤纶面料制成的衣物。那么，如何区分它们呢？下面我们通过实验来学习区分这三种纤维的方法。
【问题】请大家阅读教材上的实验操作内容，思考实验的原理是什么？
【学生思考】学生阅读教材后回答，实验原理是利用三种纤维在燃烧时的现象和产生的气味、灰烬的颜色和状态不同来进行区分。教师强调实验的注意事项，如使用坩埚钳夹持纤维、在通风良好的地方进行实验等。
【学生任务】分组进行实验，收集棉纤维、羊毛纤维和涤纶，依次用坩埚钳夹持，将其点燃，观察、记录燃烧时的现象和产物的状态，并完成下面的表格。
实验操作 燃烧情况 产生气味 灰烬颜色和状态 纤维种类
收集三种纤维，依次用坩埚钳夹持，将其点燃，观察、记录燃烧时的现象和产物的状态
【学生实验】各小组进行实验，认真观察并记录实验现象。
实验操作 燃烧情况 产生气味 灰烬颜色和状态 纤维种类
收集三种纤维，依次用坩埚钳夹持，将其点燃，观察、记录燃烧时的现象和产物的状态 燃烧时纤维卷缩，有黄色火焰 无明显气味 灰烬疏松，呈浅灰色 棉纤维
燃烧时纤维卷缩，有黄色火焰和少量黑烟 有烧毛发的焦糊味 灰烬呈黑色，质脆，用手指轻压会变为粉末 羊毛纤维
燃烧时纤维卷缩，熔化，有明亮的黄色火焰和大量黑烟 有烧塑料的气味 灰烬为黑褐色硬块，用手能压碎 涤纶
【讲解】评价、强调：通过实验我们可以看到，棉纤维、羊毛纤维和涤纶在燃烧时的现象和产生的气味、灰烬的颜色和状态有明显的区别。棉纤维燃烧时无明显气味，灰烬疏松；羊毛纤维燃烧时有烧毛发的焦糊味，灰烬呈黑色质脆；涤纶燃烧时有烧塑料的气味，灰烬为黑褐色硬块。利用这些区别，我们可以在日常生活中区分这三种纤维。
设计意图
通过实验观察棉纤维、羊毛纤维和涤纶的燃烧特性差异，引导学生掌握科学鉴别方法，培养观察能力与实验安全意识，并理解材料特性在生活中的应用价值。
活动四：新型材料——复合材料
【引入】随着现代航空航天、信息技术等的发展，对材料性能提出了更高的要求。复合材料作为一种新型材料，具有独特的性能和广泛的应用前景。下面我们就来了解一下复合材料。
【问题】请大家阅读教材，说一说什么是复合材料，常见的复合材料有哪些？
【学生思考】学生阅读教材后回答，复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。常见的复合材料有碳纤维复合材料、玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）、芳纶复合材料等。教师展示复合材料的应用图片，如碳纤维复合材料用于车体零部件、玻璃纤维增强塑料用于玻璃钢座椅、芳纶复合材料用于高端装备制造等，让学生直观感受复合材料的应用。
【讲解】评价、强调：复合材料结合了不同材料的优点，具有优异的性能，如高强度、高模量、耐腐蚀等。在航空航天、汽车制造、高端装备等领域有着重要的应用。
设计意图
通过引导学生认识复合材料的定义、种类及典型应用，理解其“性能优化”的核心价值，培养材料科学思维与技术创新意识。
【对应训练1】2025年央视春晚，人形机器人惊艳亮相。机器人的一些部件用铝合金制造，铝合金属于（　　）
A．复合材料 B．高分子材料 C．无机非金属材料 D．金属材料
【学生回答】D
【讲解】铝合金是铝与其他金属或非金属熔合而成的合金，具有金属特性，因此属于金属材料，选项D正确；故选：D。
【对应训练2】2025年4月24日，我国“神舟二十号”载人飞船成功升空。下列制作航天服的材料中属于天然高分子材料的是（　　）
A．纯棉 B．钛合金 C．合成橡胶 D．合成纤维
【学生回答】A
【讲解】A、纯棉来自农作物棉花，属于天然高分子材料。此选项正确；B、钛合金属于金属材料。此选项错误；C、合成橡胶属于合成高分子材料。此选项错误；D、合成纤维属于合成高分子材料。此选项错误。故选：A。
1．开发和利用新能源已成为人类的迫切需求。下列属于新能源的是（ ）
A．煤 B．石油 C．天然气 D．风能
【答案】D
【解析】煤、石油、天然气属于传统的化石能源，是不可再生能源，且在使用过程中会对环境造成一定污染。而风能是清洁能源，取之不尽、用之不竭，属于新能源，故选D。
2．下图为国家颁布的“城市生活垃圾分类标志”，废弃矿泉水塑料瓶应投入到贴有哪种标志的垃圾箱（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】废弃矿泉水塑料瓶属于可回收物，可回收物是指适宜回收利用和资源化利用的生活废弃物，如废纸张、废塑料、废玻璃制品、废金属、废织物等。所以应投入到贴有可回收物标志的垃圾箱，B选项符合要求。
3．人类对能源的利用经历了柴草、煤炭和石油时期，现正向新能源方向高质量发展，下列有关能源的叙述错误的是（ ）
A．木材与煤均含有碳元素 B．液化石油气属于纯净物
C．光解水制氢是化学变化 D．风能、太阳能属于新能源
【答案】B
【解析】A、木材和煤的主要成分中都含有碳元素，该说法正确；B、液化石油气是由多种烃类组成的混合物，不是纯净物，B选项错误；C、光解水制氢过程中，水分解生成氢气和氧气，有新物质生成，属于化学变化，C选项正确；D、风能、太阳能是清洁的可再生能源，属于新能源，D选项正确。故选B。
4．化学与生产生活密切相关。下列表述不正确的是（ ）
A．氢能属于可再生的新能源
B．人体健康与营养物质摄入量无关
C．鉴别棉花与羊毛可用灼烧的方法
D．环境问题的解决需要化学与其他学科共同参与
【答案】B
【解析】A、氢气可以通过水的分解等方式制取，属于可再生的新能源，A选项正确；B、人体健康与营养物质的摄入量密切相关，营养物质摄入不足或过量都会影响人体健康，B选项错误；C、棉花的主要成分是纤维素，灼烧时有烧纸的气味，羊毛的主要成分是蛋白质，灼烧时有烧焦羽毛的气味，所以可用灼烧的方法鉴别棉花与羊毛，C选项正确；D、环境问题的解决是一个复杂的过程，需要化学与物理、生物等其他学科共同参与，D选项正确。故选B。
在本次教学中，通过丰富的实例和图片展示，学生对化学与可持续发展的相关内容有了较为清晰的认识。在讲解能源和材料知识时，结合生活实际，激发了学生的学习兴趣。但在教学过程中也发现了一些问题，例如在讨论降低化石燃料对环境影响的措施时，部分学生参与度不够，可能是问题设置不够具有启发性。在后续教学中，应更加注重问题的设计，提高学生的参与度。同时，对于一些抽象的概念，如高分子材料的结构，学生理解起来有一定难度，可增加更多的模型展示或动画演示，帮助学生更好地理解。