左傳鵬 晏曦 喻建軍 楊落星

摘要：以高三復(fù)習(xí)課“氨氣的性質(zhì)與用途”教學(xué)為例，基于元素化合價(jià)一類別二維關(guān)系圖，設(shè)計(jì)“構(gòu)圖”“夯基”“探究”和“遷移”四個(gè)主要環(huán)節(jié)，構(gòu)建高三元素化合物復(fù)習(xí)課模型，以期在復(fù)習(xí)課中促進(jìn)學(xué)生自主建構(gòu)與發(fā)展元素觀、微粒觀、分類觀、轉(zhuǎn)化觀、實(shí)驗(yàn)觀、化學(xué)價(jià)值觀，實(shí)現(xiàn)由“知識(shí)為本”向“觀念為本”“素養(yǎng)為重”的轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：氨：價(jià)一類二維圖：元素化合物：觀念建構(gòu)

文章編號(hào)：1008-0546（2019）05-0046-03

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.05.015

元素化合物知識(shí)是中學(xué)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)概念原理及化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，更是學(xué)生自主建構(gòu)與發(fā)展化學(xué)基本觀念的載體。現(xiàn)行的元素化合物復(fù)習(xí)流程常常是“畫(huà)物質(zhì)轉(zhuǎn)化圖一回憶物質(zhì)性質(zhì)一書(shū)寫化學(xué)方程式一習(xí)題訓(xùn)練一講解習(xí)題”。以這種形式開(kāi)展復(fù)習(xí)條理清楚，但物質(zhì)問(wèn)的脈絡(luò)關(guān)系還是教師直接給出，并不是學(xué)生自己逐步形成的，學(xué)生被動(dòng)接受后很容易遺忘，掌握情況不理想。

以物質(zhì)的類別（氫化物、單質(zhì)、氧化物、酸、堿、鹽等）為橫坐標(biāo)，以某元素的化合價(jià)為縱坐標(biāo)，在二維平面內(nèi)繪制含有該元素物質(zhì)的圖像稱之為元素化合價(jià)一類別二維關(guān)系圖（以下簡(jiǎn)稱價(jià)一類二維圖）。該圖具有直觀、線索清晰、引導(dǎo)性強(qiáng)等特點(diǎn)，基于價(jià)一類二維圖復(fù)習(xí)元素化合物知識(shí)模塊，不僅有利于從物質(zhì)類別和價(jià)態(tài)視角掌握物質(zhì)的通性，優(yōu)化重組物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)整合能力和知識(shí)遷移能力，提升高三復(fù)習(xí)效率，更有利于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)化學(xué)基本觀念的理解，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的全面發(fā)展。

一、課前設(shè)想

氮元素化合價(jià)多樣，物質(zhì)種類繁多，相互轉(zhuǎn)化關(guān)系較為復(fù)雜，而且很多物質(zhì)具有自身的特性，引導(dǎo)學(xué)生自主形成有序的知識(shí)脈絡(luò)很有必要。其中，氨作為一種重要的含氮化合物，內(nèi)容豐富，計(jì)劃安排兩個(gè)課時(shí)完成：第一個(gè)課時(shí)以價(jià)一類二維圖為依托，梳理氨的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與用途;第二課時(shí)以合成氨工業(yè)流程為背景，著重復(fù)習(xí)氨氣的工業(yè)制法和實(shí)驗(yàn)室制法。

筆者于2018年4月在長(zhǎng)沙市普通高中課堂教學(xué)改革優(yōu)秀課例展示研討活動(dòng)中展示了第一課時(shí)“氨氣的性質(zhì)與用途”，融入元素價(jià)一類二維圖，在引導(dǎo)學(xué)生掌握必備知識(shí)，將所學(xué)知識(shí)和方法內(nèi)化為自身能力的同時(shí)，促進(jìn)和發(fā)展學(xué)生的化學(xué)基本觀念?，F(xiàn)就這節(jié)課的教學(xué)過(guò)程及設(shè)計(jì)意圖呈現(xiàn)如下，以期拋磚引玉。

二、教學(xué)過(guò)程

環(huán)節(jié)1：構(gòu)圖——聯(lián)系生活生產(chǎn)，構(gòu)建氮元素價(jià)一類二維圖，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展元素觀和分類觀

【播放微視頻】生命起源;糧食與氮肥;氮氧化物引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題。

【提問(wèn)】含氮物質(zhì)無(wú)處不在，你知道哪些呢？

【學(xué)生活動(dòng)】以物質(zhì)常見(jiàn)類別為橫坐標(biāo)，以氮元素的常見(jiàn)價(jià)態(tài)為縱坐標(biāo)，畫(huà)氮元素價(jià)一類二維圖。

（學(xué)生一例如圖1所示，不少學(xué)生根據(jù)平時(shí)的積累，在圖中一并呈現(xiàn)了N2H4、HN3、NaN3、N2O、KSCN等物質(zhì)。）

設(shè)計(jì)意圖：從含氮物質(zhì)在人類生產(chǎn)和生活中發(fā)揮的功能價(jià)值的兩面性出發(fā)，啟發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)價(jià)值觀的思考，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在動(dòng)機(jī)。鼓勵(lì)學(xué)生自主構(gòu)建氮元素價(jià)一類二維圖，活躍學(xué)生思維的同時(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與熱情，促進(jìn)學(xué)生自主建構(gòu)與發(fā)展元素觀和分類觀。

環(huán)節(jié)2：夯基——深度挖掘教材，夯實(shí)氨基礎(chǔ)知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)與發(fā)展微粒觀、轉(zhuǎn)化觀和化學(xué)價(jià)值觀

【學(xué)生活動(dòng)】1.完成學(xué)案：回顧氨的電子式和分子構(gòu)型;氨的物理性質(zhì)。2.指導(dǎo)學(xué)生，仔細(xì)閱讀課本，并提供資料：NH3沸點(diǎn)為-33.5°C，N2沸點(diǎn)為-195.8°C）

【學(xué)生】閱讀后補(bǔ)充：易液化，可用作制冷劑。

【追問(wèn)】從結(jié)構(gòu)角度分析，為什么NH3比N2易液化？

【學(xué)生】氨分子間有氫鍵，分子間的作用力更強(qiáng)，故沸點(diǎn)比N2高，容易液化，且液氨在常溫下氣化時(shí)能帶走大量的熱。

【拓展】生活中，你聽(tīng)說(shuō)過(guò)冷凍劑——液氮嗎？

【小結(jié)】結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途：氨分子與水分子之間形成氫鍵，故氨極易溶于水;氨分子間形成氫鍵，故氨易液化，可用作制冷劑。

設(shè)計(jì)意圖：回顧氨的分子結(jié)構(gòu)，通過(guò)追問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生深入挖掘教材，并結(jié)合分子結(jié)構(gòu)解釋性質(zhì)，由性質(zhì)分析用途，培養(yǎng)學(xué)生從微觀視角深入認(rèn)識(shí)物質(zhì)的意識(shí)，發(fā)展學(xué)生的微粒觀和化學(xué)價(jià)值觀。

【過(guò)渡】請(qǐng)同學(xué)們觀察氮元素價(jià)一類二維圖，找一找NH3能轉(zhuǎn)化為哪些物質(zhì)？

【學(xué)生】從類別看，氨呈堿性，可轉(zhuǎn)化為氨水、銨鹽;從化合價(jià)看，氨中氮元素顯-3價(jià)，為最低價(jià)，有還原性，可轉(zhuǎn)化為NO……（有學(xué)生講是NO2）

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合氮元素價(jià)一類二維圖分析氨的化學(xué)性質(zhì)，采用同桌PK賽方式訓(xùn)練化學(xué)方程式書(shū)寫，并設(shè)計(jì)了學(xué)生互評(píng)環(huán)節(jié)，活躍了課堂氣氛，激發(fā)參與熱情，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范的學(xué)習(xí)習(xí)慣，在落實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)和提高基本技能的同時(shí)，促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)與發(fā)展微粒觀、轉(zhuǎn)化觀和化學(xué)價(jià)值觀。

環(huán)節(jié)3：探究——針對(duì)認(rèn)知沖突，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)與發(fā)展實(shí)驗(yàn)觀、轉(zhuǎn)化觀和化學(xué)價(jià)值觀

【提問(wèn)】（回顧學(xué)生發(fā)言）NH3被O2催化氧化，氧化產(chǎn)物是NO還是NO2？

【活動(dòng)】1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證氨催化氧化產(chǎn)物為NO。要求：（1）畫(huà)簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)裝置圖;（2）描述預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

2.展示實(shí)驗(yàn)裝置圖，介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)想，師生互動(dòng)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案。

【播放微視頻】筆者完成氨催化氧化實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖2所示）。

【提問(wèn)】在視頻中，你觀察到什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，結(jié)論是什么？

【學(xué)生】持續(xù)通O2，硬質(zhì)玻璃管中氣體無(wú)明顯顏色變化，說(shuō)明氨催化氧化產(chǎn)物為NO;廣口瓶中收集了紅棕色氣體，說(shuō)明NO冷卻后，遇O2轉(zhuǎn)化為NO2;裝有紫色石蕊溶液的瓶中溶液變紅色，說(shuō)明產(chǎn)生了硝酸;在停止通氧氣，持續(xù)通氨氣后，集氣瓶中紅棕色慢慢褪去，產(chǎn)生大量白煙，說(shuō)明產(chǎn)生了NH4NO3。

【學(xué)生】反應(yīng)過(guò)程中，催化劑局部出現(xiàn)紅熱狀態(tài)，并在停止加熱后能維持，說(shuō)明氨催化氧化反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

【提問(wèn)】結(jié)合氮元素價(jià)一類二維圖中氨的轉(zhuǎn)化關(guān)系，想一想，氨有哪些重要用途？（制冷劑;制氨水、硝酸、銨態(tài)氮肥。）

設(shè)計(jì)意圖：針對(duì)學(xué)生的認(rèn)知沖突，鼓勵(lì)學(xué)生不迷信權(quán)威，敢于質(zhì)疑，用思考和實(shí)驗(yàn)代替口訣（“4546”），通過(guò)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和分享，鍛煉了學(xué)生的口頭表達(dá)能力。引導(dǎo)學(xué)生深入認(rèn)識(shí)由氨制備硝酸及氮肥的轉(zhuǎn)化原理，學(xué)生在該環(huán)節(jié)通過(guò)觀察、辨識(shí)宏觀現(xiàn)象，培養(yǎng)用對(duì)立統(tǒng)一、聯(lián)系發(fā)展的觀點(diǎn)分析反應(yīng)規(guī)律，深化對(duì)實(shí)驗(yàn)觀和轉(zhuǎn)化觀的理解。加深了學(xué)生對(duì)氨在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要用途的認(rèn)識(shí)，也讓學(xué)生了解到氮的氧化物對(duì)環(huán)境的影響，培養(yǎng)學(xué)生辯證地認(rèn)識(shí)和應(yīng)用物質(zhì)的意識(shí)，促進(jìn)化學(xué)價(jià)值觀的形成。

環(huán)節(jié)4：遷移——運(yùn)用價(jià)一類二維圖，轉(zhuǎn)化學(xué)習(xí)任務(wù)，促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)與發(fā)展分類觀和轉(zhuǎn)化觀

【提問(wèn)】請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合氮元素價(jià)一類二維圖，談一談你對(duì)化合物N2H4的認(rèn)識(shí)。

【學(xué)生活動(dòng)】思考，從物質(zhì)類別和該物質(zhì)中元素化合價(jià)兩個(gè)角度預(yù)測(cè)N2H4的化學(xué)性質(zhì)。

【練習(xí)】[2016·全國(guó)卷II·26題節(jié)選]聯(lián)氨（又稱聯(lián)肼，N2H4，無(wú)色液體）是一種應(yīng)用廣泛的化工原料，可用作火箭燃料，回答下列問(wèn)題：

（1）聯(lián)氨分子的電子式為_(kāi)__，其中氮的化合價(jià)為_(kāi)__。

（4）聯(lián)氨為二元弱堿，在水中的電離方式與氨相似。聯(lián)氨與硫酸形成的酸式鹽的化學(xué)式為_(kāi)__。

（5）聯(lián)氨是一種常用的還原劑。向裝有少量AgBr的試管中加入聯(lián)氨溶液，觀察到的現(xiàn)象是___。

【課堂總結(jié)】學(xué)生心得：（1）化學(xué)反應(yīng)因條件不同，產(chǎn)物會(huì)不一樣，書(shū)寫化學(xué)方程式時(shí)反應(yīng)條件不能漏;（2）不能盲目接受課本知識(shí)，要多想為什么，可以通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;（3）復(fù)習(xí)要建立一個(gè)體系，形成方法，如借助元素價(jià)一類二維圖實(shí)現(xiàn)氨向肼的遷移……

設(shè)計(jì)意圖：呈現(xiàn)一種與氨類似的物質(zhì)的高考試題，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行任務(wù)轉(zhuǎn)化——運(yùn)用價(jià)一類二維圖預(yù)測(cè)陌生物質(zhì)的性質(zhì)并解決相關(guān)問(wèn)題，形成復(fù)習(xí)元素化合物性質(zhì)的一般思路和方法，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，并進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生化學(xué)基本觀念。

三、教學(xué)反思

1.堅(jiān)持“觀念為本”，精心設(shè)計(jì)和組織教學(xué)

宋心琦教授指出：“學(xué)生能否牢固地、準(zhǔn)確地、哪怕只是定性地建立起基本的化學(xué)觀念，應(yīng)當(dāng)是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的第一目標(biāo)?！被瘜W(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)科教育中重要的組成部分，旨在培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)，而化學(xué)基本觀念作為化學(xué)素養(yǎng)的核心要素，是學(xué)生通過(guò)化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，深入理解化學(xué)學(xué)科特征的基礎(chǔ)后，即使遺忘了大部分的化學(xué)知識(shí)，在頭腦中形成的對(duì)化學(xué)的總體看法和概括性的認(rèn)識(shí)。以“觀念建構(gòu)”指導(dǎo)化學(xué)教學(xué)，有利于精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，增進(jìn)對(duì)知識(shí)的理解和運(yùn)用，提升科學(xué)素養(yǎng)。筆者基于“氨”內(nèi)容，抽提出元素觀、微粒觀、分類觀、轉(zhuǎn)化觀、實(shí)驗(yàn)觀、化學(xué)價(jià)值觀等6個(gè)化學(xué)基本觀念，圍繞這6個(gè)化學(xué)基本觀念設(shè)計(jì)和組織教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生自覺(jué)地用化學(xué)視角觀察社會(huì)生活現(xiàn)象、理解化學(xué)科學(xué)的研究方法、認(rèn)識(shí)化學(xué)技術(shù)對(duì)發(fā)展人類文明的強(qiáng)大動(dòng)力。堅(jiān)持“觀念為本”的教學(xué)理念，是對(duì)“從生活走進(jìn)化學(xué)，從化學(xué)走進(jìn)社會(huì)”理念的最好詮釋。

2.構(gòu)建“價(jià)一類二維圖”，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力

誠(chéng)如李政道所言：“真正的學(xué)習(xí)是培養(yǎng)自己在沒(méi)有‘路牌的地方也可以走路的能力，最后能走出來(lái)。這才是學(xué)習(xí)最本質(zhì)的東西。”價(jià)一類二維圖蘊(yùn)含著“分類的方法”和“研究物質(zhì)性質(zhì)的思想和方法”，它可以幫助學(xué)生構(gòu)建一個(gè)完整的轉(zhuǎn)化框架，把零散的元素化合物知識(shí)結(jié)構(gòu)化。筆者在本節(jié)課中指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建和運(yùn)用氮元素價(jià)一類二維圖，學(xué)生的認(rèn)識(shí)過(guò)程是有序的，認(rèn)識(shí)思路是有邏輯的，這種教學(xué)可以幫助學(xué)生對(duì)氨乃至其它含氮化合物的性質(zhì)形成系統(tǒng)化、條理化的認(rèn)識(shí)，有利于減輕高三學(xué)生過(guò)重的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。要注意的是，基于價(jià)一類二維圖促進(jìn)“觀念建構(gòu)”開(kāi)展高三化學(xué)教學(xué)，應(yīng)考慮具體內(nèi)容的特點(diǎn)，杜絕教學(xué)形式化、刻板化，在教學(xué)中要從學(xué)生實(shí)際出發(fā)，引領(lǐng)學(xué)生通過(guò)積極思考，從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)和理解所學(xué)的化學(xué)知識(shí)，形成化學(xué)學(xué)科的思想、觀點(diǎn)和方法。

3.挖掘教材實(shí)驗(yàn)資源，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)

在高三復(fù)習(xí)階段，不少學(xué)生為了克服遺忘，進(jìn)行了大量的習(xí)題訓(xùn)練，可往往收效甚微，其根源在于學(xué)生通過(guò)被動(dòng)接受和機(jī)械記憶，學(xué)習(xí)停留在淺層階段，知識(shí)是零散的。因此，提升學(xué)生的高階整合思維、培養(yǎng)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)能力在高三復(fù)習(xí)備考中至關(guān)重要。在本堂課中，筆者挖掘人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)中第99頁(yè)“思考與交流”素材型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，拋出了問(wèn)題“NH3被O2催化氧化，氧化產(chǎn)物是NO還是NO2？”，指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)方案，預(yù)計(jì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并在互動(dòng)中完善了實(shí)驗(yàn)方案。這不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且促進(jìn)了學(xué)生的深度思考與交流，使實(shí)驗(yàn)成為了化學(xué)課堂效率提升的“催化劑”。