曹旭琴
摘要:分析了兩版《普通高中化學課程標準》中課程結(jié)構(gòu)的差異,提出新高考方案下元素化合物的復習應考慮與“原理”、“結(jié)構(gòu)”等模塊進行融合。從結(jié)構(gòu)和原理的層面深入理解物質(zhì)的性質(zhì)與應用,在此基礎上進行遷移,解決陌生情境下的問題。
關鍵詞:模塊融合;元素化合物;氨的復習
文章編號:1008-0546(2020)06-0002-04 中圖分類號:G632.41 文獻標識碼:B
doi:10.3969/i.issn.1008-0546.2020.06.001
一、模塊融合復習方式提出的背景
2014年《國務院關于深化考試招生制度改革的實施意見》正式頒布,上海和浙江首批啟動新高考試點;2017年,北京、天津、山東和海南啟動試點,采用3+3高考方案;2019年江蘇、湖北、福建、遼寧、廣東、重慶、河北和湖南進入高考綜合改革,采用3+1+2高考方案。2018年1月《普通高中化學課程標準(2017年版)》正式出版,與《普通高中化學課程標準(實驗)》相比,課程結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,見圖1。
《普通高中化學課程標準(實驗)》中明確高中學生高考化學要求:化學1、化學2是基本組成部分,報考人文學科或社會科學專業(yè)的學生,最多不超過3個模塊;報考理工類專業(yè)的學生,最多不超過4個模塊;報考化學及其相關專業(yè)的學生,最多不超過6個模塊。以2019年各地高考化學試題為例,化學1、化學2均是基本組成部分,全國I、Ⅱ、Ⅲ卷和海南卷“原理”模塊必考,“結(jié)構(gòu)”和“有機”模塊選考其一;北京卷、天津卷“原理”和“有機”模塊必考,無選考;江蘇卷“原理”和“有機”模塊必考,“結(jié)構(gòu)”和“實驗化學”模塊選考其一。浙江選考在學考的基礎上加試“原理”、“有機”和“實驗化學”各一題。由于“原理”模塊的必考,與元素化合物相關的試題或多或少地與化學反應原理進行了融合。
《普通高中化學課程標準(2017年版)》明確高中學生高考化學要求:在必修課程基礎上再修習選擇性必修課程全部3個模塊的內(nèi)容,獲得6個學分。即3+3或3+2+1的高考方案中“原理”、“有機”和“結(jié)構(gòu)”模塊均必考。那就意味原本只是“原理”與“元素化合物”可以融合,以后“結(jié)構(gòu)”可與“元素化合物”甚至是“有機化學”融合。故新高考方案下的元素化合物復習可以嘗試多模塊融合的復習方式。
以下是多模塊融合的“氨的復習”設計思路和教學過程。本課借用烴的衍生物概念,課中涉及的“氨的衍生物”是指NH3中的一個氫原子被其他原子或原子團替代后的產(chǎn)物。
二、教學目標
學業(yè)水平考試命題的原則是以核心素養(yǎng)為測試宗旨,以真實情境為測試載體,以實際問題為測試任務,以化學知識為解決問題的工具。即在真實、陌生的情境中考查學生用結(jié)構(gòu)化知識解決實際問題的能力。首先學生的相關知識、認識思路和核心觀念應結(jié)構(gòu)化。氨只是載體,復習時應將氨納入氮及其化合物的相互轉(zhuǎn)化中,從宏微結(jié)合、變化觀念的角度理解物質(zhì)性質(zhì)及變化的本質(zhì),從而做到舉一反三。其次是要認識含氮物質(zhì)性質(zhì)及轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)中的應用和對生態(tài)環(huán)境的影響,貼近生活或生產(chǎn)實際,讓學生充分認識化學學科的價值。故本節(jié)課的教學目標如下:
通過對合成氨工業(yè)和硝酸工業(yè)相關問題的交流討論,建構(gòu)氮及其化合物相互轉(zhuǎn)化的網(wǎng)絡,從能量和平衡的角度深入理解化學反應,提升變化觀念和平衡思想的素養(yǎng)水平。
通過對氨及其衍生物結(jié)構(gòu)分析,預測肼可能的性質(zhì)、應用及制備方法,學習宏微結(jié)合的思維方式,體會化學學科的應用價值。
三、教學流程
課堂教學流程如表1所示。
[教師]圖4為工業(yè)制備硝酸的流程。①熱交換器作用是什么?②演示NO與空氣中O2反應實驗。從熱交換器頂端進入的氣體成分是NO、O2、N2等,下端出來的氣體成分是NO2、O2、N2等,思考造成氣體成分差異的原因是什么?③吸收塔中出來的氣體為什么要循環(huán)?硝酸工業(yè)的尾氣如何處理?
3.[環(huán)節(jié)三]尋找氨的衍生物并預測其可能的性質(zhì)及應用
[教師]氨氣的性質(zhì)主要是由其氮原子上的孤對電子和氮元素的強電負性所致,NH3可拆分為H-NH2,只要保留-NH2,則衍生出的其他物質(zhì)性質(zhì)也有相似之處,試尋找氨的衍生物。
4.[環(huán)節(jié)四]預測肼的制備
[教師]①比較NH3、CO(NH2)2與N2H4中氮元素化合價的差異,以NH3或CO(NH2)2為原料生產(chǎn)肼需加入哪一類物質(zhì)?②若加入試劑為NaClO,寫出反應的方程式,如果是實驗室模擬CO(NH2)2溶液與NaClO溶液生產(chǎn)水合胼的實驗,加料方式應該如何?
由于水合肼本身有強還原性,所以加料時應將NaClO溶液邊滴加邊攪拌地加入CO(NH2)2溶液中。如果將CO(NH2)2溶液加入NaClO溶液中,則生成的水合肼會被過量的NaClO氧化為更高價的含氮物質(zhì)。
[教師]氨的衍生物由于在結(jié)構(gòu)中保留了-NH2,與NH3具有許多相似性。抓住物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征能幫助我們認識物質(zhì),預測未知物質(zhì)的性質(zhì)和應用?;瘜W反應原理可以幫助我們調(diào)控反應,如從熱力學角度思考反應是否能發(fā)生、反應進行的限度及反應的能量變化等,從動力學的角度可以進行反應速度的調(diào)控等。
五、多模塊融合的元素化合物復習教學反思
1.從原理和結(jié)構(gòu)層面加深對已有知識的理解
2003版課程標準對應的高中化學教材,元素化合物基本在《化學1》中,有關結(jié)構(gòu)和原理的內(nèi)容在《化學2》中,系統(tǒng)全面地學習結(jié)構(gòu)和原理要到選修課程。高一年級只能發(fā)揮氧化還原反應、離子反應這兩個核心概念在元素化合物教學中的作用。雖然在選修模塊教學時可用已有元素化合物為載體,加深對物質(zhì)性質(zhì)的理解,但涉及元素化合物內(nèi)容較少。高三復習階段是從原理和結(jié)構(gòu)層面加深對已有元素化合物知識理解的良好時機。有了對物質(zhì)性質(zhì)的本質(zhì)理解,紛繁復雜的物質(zhì)世界在學生眼中才會變得有規(guī)律可循。
2.培養(yǎng)學生陌生情境下解決問題的能力
元素化合物復習,學生在形成結(jié)構(gòu)化知識后,應該在教師的引領下進行遷移,解決實際問題,把握學科的本質(zhì)和思想方法,逐步形成觀念的結(jié)構(gòu)化。如本節(jié)課復習完氨的相關內(nèi)容后,讓學生遷移解決與肼相關的問題。當然也可以選擇其他的物質(zhì)作為載體,如苯胺或是帶氨基的其他有機物。問題可以設置成“帶氨基的藥物為什么通常制成鹽類”“氨基為什么在有機合成時常需要保護”“對苯二胺為什么可用來保護(NH4)2SO3等”。
3.多模塊融合的復習需考慮適切度
多模塊融合的復習課綜合性強,對學生的能力要求較高。除了要求學生從原理和結(jié)構(gòu)兩個層面認識物質(zhì)性質(zhì)的本質(zhì),還要求學生會遷移應用。須視學生的基礎而設置合適的教學目標,選擇情境的陌生度、綜合度要適當。高三不同教學時段難度也應有所不同,前期以對已學元素化合物加深其原理和結(jié)構(gòu)上的理解為主,后期可以加大問題陌生度和復雜度。