“元素及其化合物”章节的教学问题框架设计—以“氮及其化合物”为例

“元素及其化合物”章节的教学问题框架设计—以“氮及其化合物”为例

周红荷

乐清市大荆中学  

摘 要：高中化学人教版必修教材中涉及很多有关“元素及其化合物”的章节内容，知识点突出表现在物质间的相互转化，帮助学生认识物质及其转化的重要性，同时体会化学对社会发展的重要价值，渗透资源合理利用和环境保护的意识。为了增加知识点的内在联系，增强学生的记忆和理解，教学问题框架一般可以整理为：为什么要？要什么？怎么要？要的过程中需注意哪些问题。其中“氮及其化合物”是较为典型的章节，涉及内容可整合成以工业合成氨为基础制造氮肥和制取硝酸两个模块，其中制造氮肥模块的教学问题框架可设计成以下四个任务。任务1:分析讨论氮对各种生物体生命活动的重要性，引出对氮肥的需求，学习氮的固定。任务2:了解氮肥在中国的发展史，体会人类社会发展的一般规律，引出工业合成氨的原理。任务3：了解氨态氮肥、铵态氮肥的生产、更新及氮肥使用过程中的注意事项。结合化学实验，了解氨和铵盐的化学性质，知道“氨”与“铵”的性质差异，感受化学中的“变化观念”。任务4：氮肥工业是以合成氨生产为基础的，分析合成氨工业对社会发展的价值和对环境的影响，有意识地渗透资源的合理利用和环境保护的意识，辅助培养学生的化学学科核心素养。

关键词:问题框架；化学学科核心素养;固氮；合成氨工业；氮肥；社会价值；环境保护

1.问题源起

高中化学人教版必修一、二教材中涉及到很多有关“元素及其化合物”的章节内容，分别有“钠及其化合物”、“氯及其化合物”、“铁及其化合物”、“硫及其化合物”、“氮及其化合物”等。常见无机物这部分内容不仅是中学化学的基础，也是学生在生活中、今后的工作中经常要接触、了解和应用的基本知识。“元素及其化合物”章节的有效教学可以帮助学生了解并逐步掌握研究物质的一般思路和方法，对学生认识化学在促进社会发展、改善人类生活条件等方面起着重要作用。然而，由于缺乏对知识点的内在联系的深入理解，学生在学习这部分知识的过程中普遍认为内容繁琐难于记忆，知识应用难上加难。为了增强学生的记忆和理解、增加知识点之间的内在联系，“元素及其化合物”章节的教学问题框架可以整理成：为什么要？要什么？怎么要？要的过程中需注意哪些问题。结合情境教学，用这四个问题设计来贯穿教学，增加知识点的趣味性和内在联系，加深学生的理解，注重培养学生的化学学科核心素养。       

2.以“氮及其化合物”章节为例，聊教学的问题框架设计。

2.1选材理由

“氮及其化合物” 章节内容涉及物质的组成、结构、性质、变化、用途、制备、检验等方面，是较为典型的“元素及其化合物”章节。

2.2教学问题框架设置

任务1:分析讨论氮对各种生命活动的重要性。

资料收集1:氮（N）是构成蛋白质分子、细胞核的重要组成部分。植物的生长离不开氮元素，缺乏氮元素，植物将无法生长。

资料收集2：氮占地壳总量的0.03%。氮在自然界主要以氮气分子的形式存在于大气中，约占空气体积的78%。

设计意图:引出对氮肥的需求，学习氮气的性质和氮的固定。

自然固氮  N2  + O2           2NO

氮的固定            豆科植物的根瘤菌固氮

          人工固氮  N2 + 3Mg        Mg3N2

任务2:了解氮肥在中国的发展史，知道人类社会发展的一般规律。

资料收集3：中国人最早使用的有机肥是草木灰，到了南北朝时期，中国人开始使用粪肥。1909年，德国科学家哈柏和工程家博施将氮气和氢气混合，透过高温高压加上催化剂合成了氨气，进而制造氮肥。中国最早使用化肥是在1963年，以氮肥为主，最初有用氨水做氮肥，但是氨水运输不方便，而且容易挥发，所以就用其他的固体肥料代替了，主要的品种是硫酸铵和尿素。六七十年代的中国，综合改善环境及经济条件等原因，中国还是以使用农家肥和人畜粪便为主。到了八十年代，中国大量使用化肥，粮食增产，大大缓解了我国人民的吃饭问题。

设计意图：通过了解氮肥在中国的发展史，加深学生对化学、技术与社会的重要关系的体会，激发学生的社会责任感，提高求知欲；引出工业合成氨的原理(N2+3H2              2NH3)。

任务3：氮肥的生产、更新（氨水   铵盐）及氮肥使用过程中的注意事项。

设计意图：以工业合成氨为基础，结合化学实验，了解氨和铵盐的性质、氨气的实验室制法、铵盐的检验方法，知道“氨”与“铵”的性质差异，感受化学的“变化观念”。同时，通过氨水的挥发性和碱性，解决氨态氮肥到铵态氮肥转变的客观原因；通过铵的性质实验，知道使用铵态氮肥时应注意的事项，培养学生学以致用的能力。

任务4：氮肥工业是以合成氨生产为基础的，分析合成氨工业对社会发展的价值和对环境的影响。

合成氨工业的社会价值：氨的生产对农业的发展具有十分重要的作用，合成氨工业是保障国家粮食安全的基石；氨在军事（如：炸药的生产）、化工等发展中起着非常重要的作用。

合成氨工业对环境的影响：气粉尘污染；废稀氨水的排放导致水污染等。

环境保护措施:改进生产技术、改革工艺设备、原料气的净化、污水治理、氨的循环利用等。

设计意图：通过寻求证据参与社会性议题的讨论，分析合成氨工业对社会发展和环境的影响，渗透资源合理利用和环境保护意识，注重培养学生的化学学科核心素养。

以上四个任务具备促进问题思考的驱动力，同时注重培养学生的化学学科核心素养。这种教学问题框架设计，选用合适的问题情境串章节内容，以问题情境贯穿教学，环环相扣，不仅加强了知识点之间的内在联系，也有利于学生对所学知识更好地掌握、理解和应用，值得参考。

参考文献：

[1]孙磊.基于核心素养的高中化学教学整体化策略的设计[J].中国校外教育,2019(31):110-130.

[2]赵惠芬.理解核心素养内涵,改进高中化学课堂教学[J].科教文汇,2019(10):140-142.

[3]朱兆良.农田中氮肥的损失与对策[J].土壤与环境,2000,9(1):1-16.