我家该使用那种能源教学设计.docx

《我家该使用那种能源》教学设计
作者： 刘冬梅 石家庄市第四十二中学
我家该使用那种能源这个问题，是在学生学习了燃烧的知识并学习了天然气、石油、煤等化石燃料，知道这些燃料完全燃烧的重要性以及在使用过程中给环境带来的危害等知识以后，刘教师设计的一节讨论课的主题。学生们可以利用上网、查阅参考资料等方法，了解家庭使用燃料的发展过程，在不同阶段各种燃料的价格、以及污染情况。分析今后燃料的发展方向如何，目的是培养学生对自然、社会的责任感和正确的价值观，有助于学生了解化学在解决人类社会面临的问题上所发挥的重要作用，激发学生学习化学的积极性。
本课题属于课程标准中“化学与社会发展”主题的，安排在学生学习了“化学与能源”和“资源的利用”内容之后。
一、 设计背景与定位
课型：
本课题采用课内课外相结合的、资料与生活体验相接的探究课。课前一周布置给学生课题，让学生利用课余时间翻阅资料，上网查阅，及向家长了解家庭使用燃料的发展情况，每一阶段燃料的特点、价格及污染情况，今后燃料的发展方向如何。了解这些知识后写出课题报告，刘教师批阅后再发给学生，并利用一节课的时间讨论交流，
学生信息：
刘老师任教的该班学生的特点是：一半学生来自城市，一半学生来自郊县。刘老师认为，不同的生活和家庭背景，可以为本节课提供丰富的讨论内容，这是其它班级所不具备的优势。本班共有 63名学生，男生 33人，女生30人。学生整体的素质较高，能认真学习，平时课上认真学习，课下主动完成作业并有时间做些其他作业，学生独立学习的自觉性较强，平时可利用校园网，校图书馆等补充知识。学习成绩为正态分布。
二、 教学的相关资料：
教师参考书：
杜长宝编《永不衰竭的能源》，新华出版社
林崇德编《中国少儿百科全书——自然环境》，浙江教育出版社
王国忠编《漫游科学——气象》，新蕾出版社
斯蒂芬·霍金著《时间简史》，湖南科技出版社
登陆的网站：www.china5E.com；； life/
学生查阅的资料：
《沼气综合利用成果汇编》、《大学化学》、《时间在空间中》、《燃烧二氧化硫控制技术手册》、《环境保护与清洁生产》、《环境保护与绿色技术》、《我们的地球》、《家庭环保知识问答》。
登陆的网站：； life/；；
三、 设计方案

具体设计
设计意图
教学目标设计
知识与技能：
认识燃料完全燃烧的重要性，了解使用沼气、石油液化气、煤气和煤等燃料在使用过程中对环境的影响，懂得选择对环境污染较小的燃料。
过程与方法：
通过学生查阅资料的过程，培养学生查阅资料的能力，并初步学会运用调查、资料查阅等方式收集解决问题所需要的证据。
态度情感与价值观：
通过分析目前家庭使用燃料的污染情况，来探索今后燃料的发展方向，从而认识化学科学为开发洁净、高效的能源所起的作用。

教学内容和教学情景设计
·目前家庭燃料的使用情况：通过让学生回家调查了解目前家庭燃料的使用情况，分析这些燃料的价格情况及对环境造成的污染情况，来对比归纳出：哪种燃料价格对于自己的家庭是能承担的；哪种燃料对环境污染少；如何减少燃料燃烧时有害气体和烟尘的排放，减少对环境的污染。
·今后家庭燃料的发展方向：通过对比目前家庭燃料的优缺点，分析今后哪种燃料能代替目前的燃料，标准是：价格合理；对环境污染小。

学习任务和学习活动设计
通过对此课题的研究，能了解燃料在燃烧过程中的放热及污染情况，并通过上网等查阅方式学会收集解决问题所需要的证据。并通过比较、分类、归纳、概括等方法认识知识之间的联系，形成合理的认知结构。
学生要广泛了解目前家庭燃料的使用情况及污染情况，根据所学的知识预测今后家庭燃料燃烧的发展方向。
在课前一周布置得到此课题后，利用课余时间，通过与家长交谈、上网、查阅资料等方式，解决本课题内容，最后集中讨论得出结论。

学习活动组织与评价设计
活动的组织：
·课前：学生自己准备资料，可访问家长、环保人士、上网、查阅资料等方式。主要依学生自己的能力不同，因此获取的资料不同。
·课上：先小组交流：按学生座位，每8人一个小组，男女生各半，上课开始交流。交流分专题。学生根据自己课前的准备的资料展开交流，并有纪录。然后集中交流：由每组推选出一名代表，就关于刚才交流的专题逐个交流。由于学生是小组推荐的，因此语言流畅，有说服力。
评价主要安排在交流后进行，教师提出下列评价建议：
·通过组内交流，你认为你的调查完善吗？与其它同学相比有哪些优缺点？
·通过此次活动，你在哪些方面的能力有所提高？
·你对此活动感兴趣吗？你怎样看待这次活动？

教学过程流程图：
1. 目前你家使用的燃料是什么？
2. 通过与家长交谈，了解家庭燃料使用的发展变化？
3. 它给环境带来的污染情况？如何减少有害气体和烟尘的排放？
4. 今后燃料的发展方向如何？
教师向学生
提出问题

通过调查、上网、查阅资料等方式解决上述问题。
学生准备资料

学生讨论的问题：
1. 目前家庭使用燃料的价格及实际情况，选出较合理的燃料。
2. 煤气与煤在燃烧时的区别。
3. 木柴与沼气在燃烧时的区别。
4. 液化石油气的优缺点。
5. 开发新能源的可行性。

课上学生先
分组讨论

通过全班交流，进一步解决上述问题，得出结论。
各组选出代表
参与全班交流

四、课堂实录：
创设情景，组织教学。
上课了，刘老师走进了教室，开始组织教学活动：
“在日常生活中，每家都要使用能源供我们生活，如做饭、烧水、洗澡、取暖等要用到燃料，电视、冰箱、洗衣机等要用到电能。由此可见，我们离不开能源。那么，家里到底选用哪种能源合适？通过我们的调查，请同学们发表意见，选出最适合我们目前使用的能源。并预测今后的高效环保的能源是什么”。
“现在请同学们按座位的前后顺序，每8人一组，推选出一名组长，然后交流以下几个问题，每组有一人负责纪录”。
刘老师用多媒体投影打出了：1.煤与煤气在燃烧时的区别；2.木柴与沼气的燃烧有何不同？3.石油液化气燃烧的优缺点？4.氢气及太阳能等新能源使用的可行性有多大？
学生小组交流活动。
随后学生利用20分钟的时间展开交流。交流过程中，学生们拿出早已准备好的资料，争先恐后地发言，主动把自己调查的结果告诉大家。
小组代表在全班交流。
组内交流结束后，刘老师组织每组推荐一名代表在班内的发言，并要求本组其他成员随时补充。“首先我们根据目前家里使用燃料的价格情况与家庭的实际情况相结合，选出较合理的燃料。”
话音未落，李团同学立即站起来，抢先说“我问过我爸爸，它告诉我说我家用过煤、液化气、电能和煤气，从价钱上说，煤是220元/吨，液化气是30元/月，电是0.4元/度，煤气是40元/月，目前我家使用的是煤气。但据我调查市里利用液化气的占多数。”
“但是我们农村还使用煤和干柴，因为它方便和便宜”这是葛新辉说的。
这时刘老师请同学们举手告诉老师各家使用燃料的情况，经过统计城市学生：主要以液化气为主（平均每一个半月用一罐液化气），煤气用户只有五家。县里学生：以煤为主，兼用干柴（一年中大约用八个月）。沼气只有一家使用（曾有另外两家使用过，但由于不安全已停用）。
刘老师突然问来自农村的同学李成：“你知道煤在燃烧时能对环境造成那些污染吗？”
李成不慌不忙地说“煤的主要成分是碳，此外还包括大量的杂质，主要是硫，其次是硅、钙、铁、砷、氟等，其含量因煤的品种而定。因此煤燃烧后会产生大量的二氧化硫和粉尘，此外还有CO、CO2、氮氧化物及其他多种产物。煤在燃烧时，可以产生含有砷、铅、镉、铁、锰、钙等多种金属和非金属的氧化物，其中大多数为有毒物质，具有致癌性。在我国贵州省部分地区曾发生过高砷煤中毒。”
李成同学话音刚落，“我有补充”，另一位也来自农村的同学韩斌一边说着一边走到了教室的实物投影前，把自己记录到的部分数据打了出来，他解释到：“煤在燃烧时，还可以产生铀、钍、镭226、镭228和铅210等放射性物质。这些放射性颗粒可吸附很多有害物质，它们粒径很小，可以直接粘在人的呼吸道上，危害人体健康。此外，由于含硫煤的燃烧，产生大量的二氧化硫气体，造成严重的污染。目前我国煤炭的消耗量为12亿吨，二氧化硫的排放量为2000千万吨。在二氧化硫污染的严重情况下，导致酸雨，酸雨危害的面积占国土总面积的40%，每年以10×104Km2 面积递增，酸雨对我国农作物、森林影响巨大。仅江苏、浙江等7省而造成的农田减产约为1.5亿亩。经济损失约37亿元，森林受损128万公顷。据重庆市研究表明民用燃煤对城市近地空气二氧化硫的贡献率为80%左右。与此同时排放的二氧化碳，使得地球表面的温度上升。造成海水的增加，使一些城市消失。不仅如此，煤还是不可再生资源。”
“韩斌，既然你知道这么多有关煤燃烧所带来的缺点，那么我想问一下你家使用煤吗？”刘老师问道。
“我家也用，因为煤作为燃料有它自身的优点，价格便宜；燃烧持续时间长；火势较猛。特别是对于我们北方来说冬天取暖，它是必不可少的。但是我们可以减少它的污染，比如采用脱硫煤等”。
“那么，李团你家使用煤气有哪些优点哪？你查到了哪些有用的知识和信息？”
李团站起来说：“一般煤炉的有效利用率仅为10%--20%左右。而煤气炉的有效利用率为50%左右，而且比较清洁。因此我国和世界上的一些发达国家都在研究煤的气化和液化问题。虽然在煤的气化和液化过程中，会有一部分煤的潜在能量受到损失，但由于加工后得到的气态和液态燃料的热利用率高，而且污染小，因此从总体来看，将煤气化或液化后再使用，还是比较合理的。再说据我调查，目前烧煤主要是为了取暖，而市里基本上是集中供热，因此烧煤的少。”
刘老师总结到，“通过这三个组同学代表的发言，我们大家对煤和煤气燃烧的区别有了进一步的认识。但木柴与沼气在燃烧时有何区别哪？为什么使用沼气的只有一家哪？那位同学发表一下意见？”
这时来自平山县的学习状元康彦朝站起来，他讲到“木柴燃烧时尽管烟尘多，对环境污染严重，且热效率很低，但价格便宜，基本不花钱，因此在山区使用者很多。如果转化成沼气当然很好。但在农村的普及还需要一个过程，建沼气池也需要一部分资金投入。我们村目前只有两家使用，我家是其中之一。”
一听到这儿同学们立即兴奋起来，一起大声喊到，快给我们讲一讲沼气是怎么制出来的。
“首先要建一个沼气池，距地面大约两至三米，直径大约十米。然后在上面建一个猪圈，利用猪粪、垃圾、杂草和秸秆等放在密闭的发酵池里，在沼气细菌的作用下，温度保持在25℃~30℃经过3~5天发酵，就有甲烷、二氧化碳以及氮气和少量硫化氢气体生成，其中甲烷的相对含量为65%左右。这种沼气可以用来发电、点灯、烧饭。”
“那需要养几头猪哪？”不知是谁问了一句。
“一般养三到四头猪就可以供一家使用。并且剩余的沼气废液还可以喂猪、养鱼及浸种；废渣还可以作为肥料。”
“那建一座这样的沼气池需花费多少钱哪？”刘老师问道。
“目前我们县建一座标准化的、综合性的沼气池，国家补贴1000元，县、乡补贴400元。”
“由此可见，哪位同学想在自家建沼气池，可马上找他联系。”刘老师边开玩笑边总结，“看来沼气的综合利用是我国大力开发和提倡的，这主要是因为沼气主要成分为甲烷，燃烧后产物为水和二氧化碳，比煤的污染小，比木柴的污染更小，且利用率高。有资料显示，我国沼气由小型到大中型集体供气化的举措得到了国际上的肯定，……”
“我从网上看到”，一位同学突然插嘴道，“河北省迁安县新能源示范村90%以上用沼气炉，每年为国家节约煤270吨，节省资金2.7万多元。”
刘老是微笑着冲这位同学点点头，继续说到：“因此开发和利用沼气是解决农村能源问题的一种有效途径。我相信不久的将来广大农民就可以‘做饭拧开关，烧锅不用炭，照明不用电，粮多猪满圈’。”
“现在农村的同学已经找到了比较好的燃料，哪市里的同学你们对液化石油气的优缺点了解吗？”
老师的话音刚落，五组的代表王天石同学站起来说“液化气是石油炼制中的一种副产品，主要成分是可燃性的丁烷以及戊烷、乙烷和微量硫化氢等。”
边说着王天石同学边走到计算机前，将他要发言的要点用多媒体投影打了出来。原来，课前他已把这些储存在了教师的计算机中。他指着屏幕上的条款接着说：
“将这种混合气体经过降温、加压、压缩到耐压钢瓶中，使之变成液态，便于运输和使用。它具有高热值、基本上无毒性，但在存放和使用时要十分小心，当它在空气中的含量达到2%~10%时，遇到明火就会爆炸。同时它燃烧后Nox含量通常较高，CO和甲醛也较多，并且可吸入颗粒物占93%以上，而且粘稠度大，在肺内不易被清除，对肺局部组织损伤较大，且颗粒物潜在致癌性较强，有害身体健康。但总体讲液化石油气仍是一种较好的燃料。”
教师组织，使讨论进一步深化。
“以上大家对目前使用的主要燃料分析得很清楚，这些燃料在使用过程中或多或少的都会产生污染，并且煤还是不可再生资源，因此开发新的能源十分必要。下面我们对新能源进行一下展望，希望各组把你所在的组的主要意见讲给大家，供大家交流。哪组先发言？”
“我先说。”七组的代表郝林山讲道，“我从大学化学书上查到一种大家没怎么听说的新型燃料，这种燃料的名字叫二甲醚，作为燃料二甲醚的各种污染指标大大低于现有燃料。在同等温度下，二甲醚的饱和蒸汽压低于液化气，其运输、储藏等比液化气更方便；…… ，近年来，我国实现了用合成气直接合成二甲醚的新技术，使我国在二甲醚应用和开发方面居世界领先地位。”
李雷同学也站起来说发言：“他讲得很好，但我们认为开发使用氢能源更好。首先氢的储量极为丰富。它在大气中虽然只占5‰，但若按原子个数计算，……。其次，氢燃烧只生成水，没有污染。且能继续使用。第三，氢能源的发热量高。并且氢的制备过程正在研制过程中，而且一直在不断地发展。前不久，中国科学家利用糖类物质发酵后可产生氢气的特点，成功驯化天然气氢菌群，获得了较高的产气量。另外国外的生命工程科学家正在利用‘克隆羊’技术，研制可以合成产氢放能高的细菌，来产生大量的氢能源。目前科学家还提出‘太阳能---氢能’计划。由于氢的制取造价很高，所以目前还不能被广大用户使用，但随着科学的不断进步，氢能源一定会被广泛使用的。”
“刚才听以上两位同学讲的都非常好，我组也提到了氢能源问题，除此之外还谈到了太阳能”，这是化学课代表在发言，“太阳能应该是最有开发价值的能源，太阳每秒发出的能量相当于1.3亿亿吨标准煤燃烧放出的全部热量，其中能达到地球的是其总辐射量的22亿万分之一。……太阳能安全，清洁，开发利用太阳能不会给环境带来污染。但是，其造价过高，影响推广。并且，目前太阳能的转换效率很低，对光热转换只能达到 50%~60%，因此，在直接广泛应用太阳能方面，还需要继续大力开展研究工作。”
“我想介绍一下我个人的观点”，这时一个清脆的声音传出来，她是张怡同学，她讲到“第一能量是可以转化的。具体设想是①当前社会流行减肥热，人们想方设法使自己瘦下来，从而制造许多小型机器，供人们操纵，达到减肥的效果。我想可以在社会上建立一个大的系统，把人们为减肥而提供的这部分能量储存起来。再经过处理转化为热能，供人们所用。②夏日，炎日当头，我们可在天空足够高处为太阳建立一个足够大的“护面纱”，吸收一定的热能、光能，并把它提供给人类。第二利用昼夜温差或极地与赤道温差获取能量。总之，我认为燃料不仅由实物充当，而且还可直接应用能量转化为热量的方法，用特殊的工具做饭、照明等。”
她的话音刚落，同学们立即为她的想法而鼓掌。
这时下课的铃声响了，看到同学们意犹未尽的样子刘老师说“通过同学们的调查和交流交流，大家对燃料的使用及发展都有了一个比较全面的认识，如果同学们有兴趣，课下还可以继续交流。”
五、教师的课后反思
这节课结束后，刘老师在教案上写下了如下的课后回忆：
这节课上完后，我心里很愉快，感到自己在教学的生涯中又取得了一次成功的跨越。而这正是自己参加的新课程教学改革实验所带来的。
第一次组织这样的课，我的收获很大。我感到这节课的主要目标都达到了，同学们在整个的走访家长、资料查阅、课前的整理准备和课上的交流过程中，在认识燃料完全燃烧的重要性，了解使用沼气、石油液化气、煤气和煤等燃料在使用过程中对环境的影响等方面所获得的指示原是我所不能估量的；在查阅资料、社会调查等能力的培养上，也有不同程度的收获；通过课堂上同学们的热情、表情，我感到他们更喜欢化学了。
另外学生通过这次活动，了解到了许多平时不关心的问题，他们得到了家长、朋友、同学的帮助，体现了集体的智慧、合作的愉快，初步尝试了成功的滋味。
在课堂上，同学们争先恐后地发言，发表自己的观点，特别是一些平时学习成绩不太好的同学，他们从网上查阅了大量的资料，发挥了他们的特长，使得他们的才华得以在同学们的面前展示，获得了一种成就感，建立了信心，为今后的学习打下了基础。
在课的进行中，我确实体会到了我班不同背景同学在学习上的互补性，他们在对能源问题的了解上，各有自己的优势和观点，是他们丰富的生活经验使讨论内容多样化，使得出的结论更有普遍性。
第一阶段结束后，通过阅读同学写的资料综述报告，发现一部分学生还不会深入地研究问题，只是表面上从书上或网上找一些资料抄写下来，没有进行深入地思考和分析。但有一部分学生能比较深入的研究某一方面的问题，提出自己的见解，达到了预期的目的。由此可见，在探究能力上，班内学生的水平程度还不一致，多组织一些这样的活动，培养全体同学独立研究问题的能力，是很有必要的。
第二阶段的课堂交流，同学的发言还没有形成我设想的“激烈的争论”，多数同学还是在罗列资料，有的资料过分冗长或数据太多，再加上单纯的叙述，有时其他同学听得不耐烦了，影响了交流的效果。这样发言如何组织还需要我继续研究。
另外，就目前的实际情况来看，有部分同学对这些研究性的问题还是不感兴趣，认为这是在耽误时间，因此参加的积极性不够。还有同学的资料来源不同，有些同学还不会上网，有些同学找不到合适的资料，有的材料没有参考价值。这些都对这一活动的总体效果构成了影响。我计划在初三学习结束前，再安排一次类似的主题活动，研究解决上述问题。