基于社会热点的高三化学复习课教学设计

王振芳

摘要：本文以社会热点“碳达峰、碳中和”为情境素材，设计一系列情境问题，旨在了解碳达峰、碳中和提出的背景和意义，掌握二氧化碳转化为甲醇适宜条件的选择、甲醇合成甲酸和乙酸的有机合成路线的设计等核心知识，开展以建模为主的多种探究活动，在解决问题和探究过程中培养学生的化学学科核心素养。

关键词：社会热点；碳达峰；碳中和；化学学科核心素养；高三化学

文章编号：1008-0546（2023）08-0066-05   中图分类号：G632.41   文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2023.08.014

一、教学内容及现状分析

2021年全国理综乙卷第7题考查的是“碳达峰、碳中和”这一社会热点问题。题干信息显示：“碳达峰、碳中和”的时间节点分别是2030年和2060年；目标是改善环境，实现绿色发展；采取的措施是研发催化剂，将 CO2还原为甲醇等。

高考题是依据《中国高考评价体系说明》和《普通高中化学课程标准（2017版2020年修订）》命制的。其中《中国高考评价体系说明》中要求，高考题通过设置真实的问题情境，达到考查学生在信息时代应具有的阅读、获取信息、思辨及分析解决问题的能力，引导学生从“解题”向“解决问题”转变，帮助学生全面发展。[1]《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》中提出，命制试题时需注重联系学生日常生活、国家发展和社会进步等情境素材的设计，在真实的问题情境中考查学生核心素养的发展水平，进一步提升学生的综合素质。[2]因此，利用好高考题对高中教学特别是高三复习具有重要的指导作用。

对于高考题，目前的教学现状是大多数教师只注重做题和讲题，较少教师能进一步深入探究题目的背景，并发挥其对学生化学学科核心素养的落实及育人所起的作用。本文以社会热点“碳达峰、碳中和”的高考题为素材，设计了一节高三化学复习课。

二、教学设计思路

本节课的教学设计思路是以上网查资料、观看视频和漫画来获取“碳达峰、碳中和”的有关信息，以学生已有的模型认知讨论 CO2还原为甲醇的适宜条件，以甲醇为原料制取甲酸和乙酸的合成路线来完成任务，学习任务层层递进，可以更好检测化学学科核心素养的落实情况，最后与学生的生活结合在一起，通过学生思考、表述“我能做什么”，明确努力方向，达到育人目标。

为了解学情，我们利用“问卷星”进行课前问卷调查。教学过程关注了学生关于CO2还原为甲醇的适宜条件的讨论，教会学生通过查阅文献了解研究动态，为将来的大学学习奠定基础。

三、教学目标

1.通过“问卷星”调查学生对“碳达峰、碳中和”的关注情况，再展示“碳达峰、碳中和”的高考试题，引导

学生关注社会热点问题。

2.通过观看视频和查阅资料，让学生了解“碳达峰、碳中和”提出的背景，二氧化碳过多对环境造成的影响，“碳达峰、碳中和”的途径，培养学生的科学态度及社会责任的核心素养。

3.用高考题的信息“利用催化剂将二氧化碳转为甲醇”，让学生从热力学和动力学角度分析选择化学反应的适宜条件，培养学生的科学探究及分析能力。

4.通过讨论以甲醇为原料合成甲酸和乙酸的路线，复习有机合成的思路和方法，培养学生的证据推理与模型认知的核心素养。

5.通过“我要对‘双碳’作哪些贡献”，培养学生的参与意识和社会责任感。

四、教学流程

见表1。

五、教学过程

1.任务一：了解“碳达峰、碳中和”

【教师】课前利用“问卷星”调查了同学们对“碳达峰、碳中和”的关注情况，现将收集问卷统计数据如下：有80%的同学了解“碳达峰、碳中和”提出的时间，有43%左右的同学了解提出“碳达峰、碳中和”的意义，55%左右的同学了解节约用电可以相应减少 CO2的排放等。

【教師】“碳达峰、碳中和”提出的背景是由于全球气候变化导致一系列危害，我国在2020年9月22日向世界宣布了碳达峰目标与碳中和愿景，将采取更有力的政策和措施，争取于2030年前 CO2排放达到峰值、2060年前努力实现碳中和，请同学看一段视频。

【学生】观看视频，视频内容如下：提出“碳达峰、碳中和”目标的重要性。

第一，从全球角度分析，气候变化的危害导致海平面上升、极端天气、生物多样性消失、疾病流行病传播、农业方面损失等，我国是一个排碳大国，有责任、义务承担减排的重担，承诺“碳达峰、碳中和”对全球是一个促进，也是一个里程碑的事件；

第二，从我国发展需要分析，在达到“碳达峰、碳中和”中要求转换生产方式、经济增长方式，把我国建设成为一个人与自然和谐共存的现代化强国。

【教师】什么是“碳达峰”？什么是“碳中和”？

【学生】学生看一组有关“碳达峰、碳中和”的漫画。

小结：“碳达峰”是指2030年前，我国 CO2的排放达到峰值，之后逐步回落。

“碳中和”是指 CO2的排放总量和减少总量相当，实现二氧化碳“零排放”。[3]

【教师】请同学总结漫画中“碳达峰”和“碳中和”的途径有哪些？

【学生】通过上网查资料和观察漫画，回答“碳达峰”和“碳中和”的部分途径。

【教师】根据同学们的回答，可用思维导图归纳如图1和如图2。[4]

【教师】根据高考题信息，请同学们思考：为什么提出将二氧化碳转化为甲醇？

【学生】因为甲醇的用途广泛，上网查资料可知：

①甲醇是重要的有机化工原料，可用来制造甲醛、乙酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲酯等多种有机产品；在纺织、医药、轻工等行业也有广泛的应用。

②甲醇加工后是一种新型清洁燃料。

【教师】通过学习，同学们了解二氧化碳转化的物质必须是用途较广，才可为人类作出重大贡献。

2.任务二：讨论碳转化——研发催化剂将 CO2还原为甲醇

【教师】请同学们根据以下信息，讨论工业上 CO2还原为甲醇的适宜条件。

【教师】请同学们分析该反应的ΔS 的正负。

【学生】该反应的ΔS<0。

【教师】请同学根据已有知识按小组讨论以下问题并得出结论。

【学生】讨论得出结果。

①化学反应的方向判断？为了使该反应的ΔH-TΔS<0，则该反应需在低温下反应；

②化学反应速率的影响因素有哪些？ c（ H2）∶ c（CO2）=3∶1、高温、高压、合适的催化剂；

③化学反应限度的影响因素有哪些？ c（H2）∶ c（CO2）=3∶1、低温、高压；

④适宜条件的选择是什么？c（H2）∶c（CO2）=3∶1、低温、高压、合适的催化剂。

【教师】在工业生产中，浓度、温度、压强的具体数据及使用的催化剂是需要查阅文献才可获取。查阅文献后获知反应的一种条件为：浓度比为c（H2）∶c（CO2）=3∶1～4∶1、温度为315～320℃、压强为5.0 MPa 、催化剂为双金属固溶体氧化物ZnO-ZrO2。[5]

【教师】通过以上学习，也可将以上内容改编成试题，试题部分内容如下：

某学习小组查阅文献后，提出在合成塔中将工厂排出的富含 CO2的废气处理后与 H2反应转变为燃料甲醇，达到降低大气中 CO2含量的“绿色化学”构想。

请回答下列问题：

①合成塔中生成甲醇反应的化学方程式为。

②已知生成甲醇的反应ΔH<0。从热力学角度分析，低温有利于提高原料气的平衡转化率；从动力学角度分析，高温可以加快化学反应速率，请思考在实际生产中，采用的温度除考虑反应速率的影响外，还需考虑什么因素？（实际生产采用的温度为315℃）

【学生】考虑催化剂的活性温度。

【教师】回答非常好，在工业生产中，催化剂对反应速率的影响是非常大的，选择合适的催化剂很重要，目前 CO2还原为甲醇的研究最多的是合适催化剂的选择，这也是同学们将来努力的方向。

3.任务三：讨论以甲醇为原料合成甲酸和乙酸的路线

【教师】请同学根据有机合成的思路和方法，讨论以下两组反应的合成路线（无机试剂自选）：

①甲醇制取甲酸的合成路线；

②甲醇制取乙酸的合成路线。

【学生】经讨论，甲醇制取甲酸的方法有两种，甲醇制取为乙酸方法有一种，合成路线如下：

【教师】同学们能积极思考非常好，但真正的工业生产还需要考虑多方面因素才可得到目标产物。

4.任务四：我要为“双碳”目标作出哪些贡献？

【教师】请同学们讨论：我要为“双碳”目标作出哪些贡献？

【学生】在用电方面，空调的温度夏天设在26℃左右，冬天19℃左右，尽量用节能灯，电器不使用时要关闭电源等；开展垃圾分类活动，将资源再利用；少用或不用一次性物品等。

【教师】提倡“低碳生活”需要我们每一个人从日常生活中去身体力行，积少成多，只要我们有这方面的意识，持之以恒地做下去，“碳达峰、碳中和”的目标一定能够实现。

六、教学思考

1.巧用高考试题，引导学生关注和思考社会热点问题

近几年的高考题非常注重考查社会热点问题，学生在阅读、分析试题中获取试题的相关信息时，一方面学生自然会关注社会热点问题；另一方面可以培养学生获取信息和整合知识的能力。本节课以2021年全国理综乙卷第7题为例设计课堂教学，通过授课，学生对“碳达峰、碳中和”这一社会热点问题有了更进一步的理解，并主动参与到有关的社会实践活动中，真正实现从“做题”到“做人、做事”的转变。

2.善用真实问题情境，提高学生的化学思维及解决问题的能力

教师要善用高考题中的情境素材提出新的真實问题情境，检测学生解决问题的能力。本节课设置的任务二，即选择催化剂将二氧化碳转化为甲醇，从热力学和动力学角度分析化学反应的方向、限度和速率，进而选择适宜的生产条件，让学生进一步理解一个新的化学反应研究的步骤和意义，提高学生解决问题及化学思维的能力。再设置任务三，即以甲醇为原料合成甲酸和乙酸的路线，并通过查阅文献了解国内外最新研究动态，培养学生解决问题的思维方式，落实化学学科核心素养。

3.善于深入学生生活，培养学生的社会责任和担当意识

通过任务一了解“碳达峰、碳中和”和任务四我对“双碳”作贡献，体现了学生也能为社会作贡献，培养学生的社会责任意识和参与意识，通过学习学生了解为了达到“双碳”的目标，应该从自身做起，形成绿色低碳的生活方式，形成节约资源、保护环境的可持续发展意识，真正理解改善环境，实现绿色发展的重要性，从而达到立德树人的目标。

总之，在高三复习过程中，教师要紧扣时代脉搏，站在社会和科学发展的最前沿，时刻关注有关社会热点的高考题并进行教学设计及实施，这样既可以培养学生关注和思考社会热点问题，自觉参与与化学问题有关的社会实践活动中，更能扩大学生视野，全面提升学生的科学探究精神，发展学生的科学探究与创新意识，真正培养学生的化学学科核心素养。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.中国高考评价体系说明[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[3]朱万锋，氢能助推“双碳”目标[J].化学通讯，2021（7）：19-20.

[4]孟琪，碳中和的主角：新能源[J].化学通讯，2021（7）：21-23.

[5]陈景润.催化二氧化碳直接加氢制备甲醇研究新进展[J].山东化工，2018，47（9）：38-39.