摘要：稀土金属以其独特的性质成为新能源、新材料的明星，也成为近年来国际关注的热点。本教学设计是在新课标指导下基于教材“科学视野”栏目，结合时事热点及化学实际进行的课程资源开发，不仅有利于拓展学生知识、提升能力，而且为教师进行有效的课程教学提供了帮助。
关键词：稀土元素，科学视野，教学设计，校本课程
1课程背景
1.1 “用途广泛的稀土元素”是人教版高中化学必修一之“科学视野”栏目的内容。稀土元素是元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系17种元素的总称。因其具有独特的荧光、磁性、催化、吸附等性质，被广泛应用于新能源、新材料、节能环保、航空航天、电子信息等领域。随着科技的进步有“工业维生素”美誉的稀土金属已经成为21世纪国际战略资源之一。当前，中国以23%的稀土资源承担了世界90%以上的市场供应，满足了世界各国特别是发达国家高技术产业发展的需求。然而在稀土行业快速发展的同时，中国也为此付出了巨大代价。如资源过度开发,生态破坏严重,产业结构不合理, 价格严重背离价值等。2011年5月，我国颁布了《关于促进稀土行业持续健康发展的若干意见》，一时间在国际社会引起广泛观注。作为时事热点之一的稀土元素不管是从中学生科学技术普及，还是从高中化学基础知识拓展与能力提升方面都具有重要意义。
1.2 人教版高中化学教材“科学视野”栏目大多为当今化学领域科技含量较高的热点内容,不仅能让学生了解化学在科技发展和社会进步中的重要作用,也对教师的教学和自身专业发展提供了丰富的教材。然而在实际教学中经常把它当作学生课后阅读材料来处理。事实上“科学视野”栏目具有开拓学生视野、拓宽教师命题思路、提高教师教研水平等多方面功能，近几年新能源、新材料已经成为高考命题“基础性、应用性、时代性”特征的新宠。因此，结合化学实际和时事热点设计好“科学视野”课程，不仅符合新课标对校本课程教学资源开发的要求，更体现教师对课程的把握和联系实际进行有效教学的能力。
2.教学目标
2.1知识与能力：了解稀土元素及其化合物的性质，能够结合化学基础知识分析解决一些相关实际问题。
2.2 过程与方法：通过实验及小组讨论法学习稀土元素及其化合物基本性质的学习。通过稀土元素与Ca、Mg及其化合物性质的类比加深对元素周期律的理解。
2.3 情感与价值观：通过学习稀土元素突破解题心理局限，形成节约资源、保护环境的意识，增强学习科技知识振兴民族的责任感。
3.教学重点、难点
稀土元素单质、氧化物、氢氧化物、盐的一般性质。
4.教学方法
多媒体辅助、PPT课件、知识类比、实验探究、分组讨论等
5.教学过程
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教师活动 |
学生活动 |
设计意图 |
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引课 ①录像放映：稀土之争（凤凰卫视） ②解说：中国用约23%的稀土资源提供了全球约90%的稀土供应。作为世界最大的“离子型稀土矿”的赣州——我们的家乡，现在正以“土的价格”消耗比黄金还贵的资源。 ③什么是稀土？它有哪些迷人的性质以至于当年邓小平会称赞“中东有石油，中国有稀土”？ |
观看录像 获取关于稀土资源的时事材料。 了解稀土在现代科技中的重要地位。稀土已经成为国家重要的战略资源之一。 |
通过“稀土之争”录像的片断放映来激发学生的学习热情。 让他们在对稀土的重要性及相关时事有一个基本的认识，从而增强社会责任感和学好科学技术建设秀美家乡的使命感。 |
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阅读指导 一、稀土元素 1.稀土元素 图片和实物展示：单质及氧化物 |
阅读课本： 稀土元素：镧(La)系及钪(Sc)和钇(Y)共17种元素。性质相似，矿物共生、难分离。常用“RE”或“R”表示。 获取直观感性知识。 |
培养学生阅读能力。通过阅读了解稀土元素名称来源，元素符号，元素种类。 通过图片和实物建立“第一认识”。 |
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讲解 2.单质的化学性质 单质比较活泼，与冷水反应稍慢与热水反应快，反应生成碱和氢气。 在加热条件下与氧气反应，一般生成R2O3。 |
知识构建：单质化学性质及方程式书写。 2R+6H2O = 2R(OH)3+3H2↑ 2R+3O2 = R2O3 |
了解稀土元素单质基本的化学性质。通过与所学Ca、Mg的性质进行比较从而增强认识。 |
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讲解，指导实验 二、稀土化合物 1.氧化物：稀土氧化物主要以R2O3的形式存在，也有其它价态氧化物。通常难熔点高、溶于水、易溶于强酸，在空气中易吸收水和CO2。 |
实验一：观察密封完好的La2O3,取少量溶于稀盐酸。 现象及反应：白色粉末，溶解。La2O3+6HCl = 2LaCl3+3H2O 实验二：观察长时放置在空气中的Nd2O3,取少量溶于稀盐酸。 现象及反应：棕色粉末，溶解伴有少量气泡。 小组讨论：为什么有气泡？ 结果: Nd2O3+3CO2＝Nd2(CO3)3 Nd2(CO3)3+6HCl= 2NdCl3+3H2O+3CO2↑ |
激发学生探究热情。 增强学生实验操作能力。 根据信息提示，小组“头脑风暴”讨论法分析实验结果。 练习反应方程式的书写。 与CaO的性质进行类比。 |
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讲解，指导实验 2.氢氧化物R(OH)3 3.稀土草酸盐R2Y3和碳酸盐R2(CO3)3 稀土氢氧化物、草酸盐和碳酸盐均难溶于水，易溶于酸，不稳定受热易分解。工业可用来分离稀土和制备稀土氧化物。 |
实验三：把实验一的溶液分成四份分别滴入①氨水，②氢氧化钠溶液，③碳酸钠溶液，④草酸溶液。观察现象。 现象：均产生白色沉淀 思考并写出前三个反应的离子反应方程式： La3++NH3·H2O= La(OH)3↓+NH4+ La3++3OH- = La(OH)3↓ 2La3++3CO32-= La2(CO3)3↓ |
激发学生探究热情。 增强学生实验操作能力。 练习离子反应方程式的书写。 与Ca2+、Mg2+的性质进行类比。 (在实验中也可选择实验二的溶液，生成的粉色沉淀) |
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介绍 三、稀土的萃取分离提纯 图片展示：工厂生产串级萃取分离车间。 |
看图了解稀土的萃取分离提纯的方法。 |
让学生了解我国在稀土萃取分离领域创造的科技成果。 |
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介绍 四、稀土的用途—神奇的金属 相关图片展示 |
说出你所知道稀土的用途。 打火石、磁铁、荧光灯、显示器…… |
激发学生对稀土材料的认识热情。为学生进一步学习播下种子。 |
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作业布置 1.（福建高考题）稀土元素是宝贵的战略资源，我国的蕴藏量居世界首位。（1）铈（Ce）是地壳中含量最高的稀土元素，在加热条件下CeCl3易发生水解，无水CeCl3，可用加热CeCl3? 6H2O和NH4Cl固体混合物的方法来制备。其中，NH4Cl的作用是___________。 （2）在某强酸性混合稀土溶液中加入H2O2，调节pH≈3。 Ce3+通过下列反应形成Ce(OH)4沉淀得以分离。完成反应的离子方程式： Ce3+ + H2O2+ H2O = Ce(OH)4+ 2.根据所学知识设计实验：从钕铁硼磁铁废料中回收稀土氧化物。 |
通过练习巩固所学知识，突破心理局限。 引导学生正确解答热点题，信息题的方法。 |
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6.小结及说明
本教设计以时事热点新闻引出，以稀土单质、氧化物、氢氧化物、盐的性质为主线进行学习。教学过程中通过观看录像图片、实验探究等教学手段，很大程度上激发了学生学习兴趣，拓展元素及其化合物知识，提升运用化学知识解决实际问题的能力。学生为什么对一些与时事热点相关的化学题目难以着手?认知识心理学认为“不是所有的信息都能进入高级分析而被识别”。如果学生对该知识没有相关的知识记忆，必然会产生心理恐惧心理导致学生对信息的加工受到很大程度上的限制。通过对“科学视野”有效教学可让学生有一定的知识贮备、突破心理的局限、提升解决分析实际问题的能力。