基于社會熱點的高三化學復習課教學設計

王振芳

摘要：本文以社會熱點“碳達峰、碳中和”為情境素材，設計一系列情境問題，旨在了解碳達峰、碳中和提出的背景和意義，掌握二氧化碳轉化為甲醇適宜條件的選擇、甲醇合成甲酸和乙酸的有機合成路線的設計等核心知識，開展以建模為主的多種探究活動，在解決問題和探究過程中培養學生的化學學科核心素養。

關鍵詞：社會熱點；碳達峰；碳中和；化學學科核心素養；高三化學

文章編號：1008-0546（2023）08-0066-05?? 中圖分類號：G632.41?? 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2023.08.014

一、教學內容及現狀分析

2021年全國理綜乙卷第7題考查的是“碳達峰、碳中和”這一社會熱點問題。題干信息顯示：“碳達峰、碳中和”的時間節點分別是2030年和2060年；目標是改善環境，實現綠色發展；采取的措施是研發催化劑，將 CO2還原為甲醇等。

高考題是依據《中國高考評價體系說明》和《普通高中化學課程標準（2017版2020年修訂）》命制的。其中《中國高考評價體系說明》中要求，高考題通過設置真實的問題情境，達到考查學生在信息時代應具有的閱讀、獲取信息、思辨及分析解決問題的能力，引導學生從“解題”向“解決問題”轉變，幫助學生全面發展。[1]《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》中提出，命制試題時需注重聯系學生日常生活、國家發展和社會進步等情境素材的設計，在真實的問題情境中考查學生核心素養的發展水平，進一步提升學生的綜合素質。[2]因此，利用好高考題對高中教學特別是高三復習具有重要的指導作用。

對于高考題，目前的教學現狀是大多數教師只注重做題和講題，較少教師能進一步深入探究題目的背景，并發揮其對學生化學學科核心素養的落實及育人所起的作用。本文以社會熱點“碳達峰、碳中和”的高考題為素材，設計了一節高三化學復習課。

二、教學設計思路

本節課的教學設計思路是以上網查資料、觀看視頻和漫畫來獲取“碳達峰、碳中和”的有關信息，以學生已有的模型認知討論 CO2還原為甲醇的適宜條件，以甲醇為原料制取甲酸和乙酸的合成路線來完成任務，學習任務層層遞進，可以更好檢測化學學科核心素養的落實情況，最后與學生的生活結合在一起，通過學生思考、表述“我能做什么”，明確努力方向，達到育人目標。

為了解學情，我們利用“問卷星”進行課前問卷調查。教學過程關注了學生關于CO2還原為甲醇的適宜條件的討論，教會學生通過查閱文獻了解研究動態，為將來的大學學習奠定基礎。

三、教學目標

1.通過“問卷星”調查學生對“碳達峰、碳中和”的關注情況，再展示“碳達峰、碳中和”的高考試題，引導

學生關注社會熱點問題。

2.通過觀看視頻和查閱資料，讓學生了解“碳達峰、碳中和”提出的背景，二氧化碳過多對環境造成的影響，“碳達峰、碳中和”的途徑，培養學生的科學態度及社會責任的核心素養。

3.用高考題的信息“利用催化劑將二氧化碳轉為甲醇”，讓學生從熱力學和動力學角度分析選擇化學反應的適宜條件，培養學生的科學探究及分析能力。

4.通過討論以甲醇為原料合成甲酸和乙酸的路線，復習有機合成的思路和方法，培養學生的證據推理與模型認知的核心素養。

5.通過“我要對‘雙碳’作哪些貢獻”，培養學生的參與意識和社會責任感。

四、教學流程

見表1。

五、教學過程

1.任務一：了解“碳達峰、碳中和”

【教師】課前利用“問卷星”調查了同學們對“碳達峰、碳中和”的關注情況，現將收集問卷統計數據如下：有80%的同學了解“碳達峰、碳中和”提出的時間，有43%左右的同學了解提出“碳達峰、碳中和”的意義，55%左右的同學了解節約用電可以相應減少 CO2的排放等。

【教師】“碳達峰、碳中和”提出的背景是由于全球氣候變化導致一系列危害，我國在2020年9月22日向世界宣布了碳達峰目標與碳中和愿景，將采取更有力的政策和措施，爭取于2030年前 CO2排放達到峰值、2060年前努力實現碳中和，請同學看一段視頻。

【學生】觀看視頻，視頻內容如下：提出“碳達峰、碳中和”目標的重要性。

第一，從全球角度分析，氣候變化的危害導致海平面上升、極端天氣、生物多樣性消失、疾病流行病傳播、農業方面損失等，我國是一個排碳大國，有責任、義務承擔減排的重擔，承諾“碳達峰、碳中和”對全球是一個促進，也是一個里程碑的事件；

第二，從我國發展需要分析，在達到“碳達峰、碳中和”中要求轉換生產方式、經濟增長方式，把我國建設成為一個人與自然和諧共存的現代化強國。

【教師】什么是“碳達峰”？什么是“碳中和”？

【學生】學生看一組有關“碳達峰、碳中和”的漫畫。

小結：“碳達峰”是指2030年前，我國 CO2的排放達到峰值，之后逐步回落。

“碳中和”是指 CO2的排放總量和減少總量相當，實現二氧化碳“零排放”。[3]

【教師】請同學總結漫畫中“碳達峰”和“碳中和”的途徑有哪些？

【學生】通過上網查資料和觀察漫畫，回答“碳達峰”和“碳中和”的部分途徑。

【教師】根據同學們的回答，可用思維導圖歸納如圖1和如圖2。[4]

【教師】根據高考題信息，請同學們思考：為什么提出將二氧化碳轉化為甲醇？

【學生】因為甲醇的用途廣泛，上網查資料可知：

①甲醇是重要的有機化工原料，可用來制造甲醛、乙酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲酯等多種有機產品；在紡織、醫藥、輕工等行業也有廣泛的應用。

②甲醇加工后是一種新型清潔燃料。

【教師】通過學習，同學們了解二氧化碳轉化的物質必須是用途較廣，才可為人類作出重大貢獻。

2.任務二：討論碳轉化——研發催化劑將 CO2還原為甲醇

【教師】請同學們根據以下信息，討論工業上 CO2還原為甲醇的適宜條件。

【教師】請同學們分析該反應的ΔS 的正負。

【學生】該反應的ΔS<0。

【教師】請同學根據已有知識按小組討論以下問題并得出結論。

【學生】討論得出結果。

①化學反應的方向判斷？為了使該反應的ΔH-TΔS<0，則該反應需在低溫下反應；

②化學反應速率的影響因素有哪些？ c（ H2）∶ c（CO2）=3∶1、高溫、高壓、合適的催化劑；

③化學反應限度的影響因素有哪些？ c（H2）∶ c（CO2）=3∶1、低溫、高壓；

④適宜條件的選擇是什么？c（H2）∶c（CO2）=3∶1、低溫、高壓、合適的催化劑。

【教師】在工業生產中，濃度、溫度、壓強的具體數據及使用的催化劑是需要查閱文獻才可獲取。查閱文獻后獲知反應的一種條件為：濃度比為c（H2）∶c（CO2）=3∶1～4∶1、溫度為315～320℃、壓強為5.0 MPa 、催化劑為雙金屬固溶體氧化物ZnO-ZrO2。[5]

【教師】通過以上學習，也可將以上內容改編成試題，試題部分內容如下：

某學習小組查閱文獻后，提出在合成塔中將工廠排出的富含 CO2的廢氣處理后與 H2反應轉變為燃料甲醇，達到降低大氣中 CO2含量的“綠色化學”構想。

請回答下列問題：

①合成塔中生成甲醇反應的化學方程式為。

②已知生成甲醇的反應ΔH<0。從熱力學角度分析，低溫有利于提高原料氣的平衡轉化率；從動力學角度分析，高溫可以加快化學反應速率，請思考在實際生產中，采用的溫度除考慮反應速率的影響外，還需考慮什么因素？（實際生產采用的溫度為315℃）

【學生】考慮催化劑的活性溫度。

【教師】回答非常好，在工業生產中，催化劑對反應速率的影響是非常大的，選擇合適的催化劑很重要，目前 CO2還原為甲醇的研究最多的是合適催化劑的選擇，這也是同學們將來努力的方向。

3.任務三：討論以甲醇為原料合成甲酸和乙酸的路線

【教師】請同學根據有機合成的思路和方法，討論以下兩組反應的合成路線（無機試劑自選）：

①甲醇制取甲酸的合成路線；

②甲醇制取乙酸的合成路線。

【學生】經討論，甲醇制取甲酸的方法有兩種，甲醇制取為乙酸方法有一種，合成路線如下：

【教師】同學們能積極思考非常好，但真正的工業生產還需要考慮多方面因素才可得到目標產物。

4.任務四：我要為“雙碳”目標作出哪些貢獻？

【教師】請同學們討論：我要為“雙碳”目標作出哪些貢獻？

【學生】在用電方面，空調的溫度夏天設在26℃左右，冬天19℃左右，盡量用節能燈，電器不使用時要關閉電源等；開展垃圾分類活動，將資源再利用；少用或不用一次性物品等。

【教師】提倡“低碳生活”需要我們每一個人從日常生活中去身體力行，積少成多，只要我們有這方面的意識，持之以恒地做下去，“碳達峰、碳中和”的目標一定能夠實現。

六、教學思考

1.巧用高考試題，引導學生關注和思考社會熱點問題

近幾年的高考題非常注重考查社會熱點問題，學生在閱讀、分析試題中獲取試題的相關信息時，一方面學生自然會關注社會熱點問題；另一方面可以培養學生獲取信息和整合知識的能力。本節課以2021年全國理綜乙卷第7題為例設計課堂教學，通過授課，學生對“碳達峰、碳中和”這一社會熱點問題有了更進一步的理解，并主動參與到有關的社會實踐活動中，真正實現從“做題”到“做人、做事”的轉變。

2.善用真實問題情境，提高學生的化學思維及解決問題的能力

教師要善用高考題中的情境素材提出新的真實問題情境，檢測學生解決問題的能力。本節課設置的任務二，即選擇催化劑將二氧化碳轉化為甲醇，從熱力學和動力學角度分析化學反應的方向、限度和速率，進而選擇適宜的生產條件，讓學生進一步理解一個新的化學反應研究的步驟和意義，提高學生解決問題及化學思維的能力。再設置任務三，即以甲醇為原料合成甲酸和乙酸的路線，并通過查閱文獻了解國內外最新研究動態，培養學生解決問題的思維方式，落實化學學科核心素養。

3.善于深入學生生活，培養學生的社會責任和擔當意識

通過任務一了解“碳達峰、碳中和”和任務四我對“雙碳”作貢獻，體現了學生也能為社會作貢獻，培養學生的社會責任意識和參與意識，通過學習學生了解為了達到“雙碳”的目標，應該從自身做起，形成綠色低碳的生活方式，形成節約資源、保護環境的可持續發展意識，真正理解改善環境，實現綠色發展的重要性，從而達到立德樹人的目標。

總之，在高三復習過程中，教師要緊扣時代脈搏，站在社會和科學發展的最前沿，時刻關注有關社會熱點的高考題并進行教學設計及實施，這樣既可以培養學生關注和思考社會熱點問題，自覺參與與化學問題有關的社會實踐活動中，更能擴大學生視野，全面提升學生的科學探究精神，發展學生的科學探究與創新意識，真正培養學生的化學學科核心素養。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.中國高考評價體系說明[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[3]朱萬鋒，氫能助推“雙碳”目標[J].化學通訊，2021（7）：19-20.

[4]孟琪，碳中和的主角：新能源[J].化學通訊，2021（7）：21-23.

[5]陳景潤.催化二氧化碳直接加氫制備甲醇研究新進展[J].山東化工，2018，47（9）：38-39.