元素化合物认识模型在氮及其化合物复习课中的应用策略分析

摘 要：基于無机元素化合物知识结构特点、2017新课标的教学要求以及学生规律，利用元素化合物认识模型，从类别和价态两个角度发现化学问题、分析解释实际化学问题。并利用《氮及其化合物》单元复习教学实践，引导学生从两个角度更好地认识物质并预测其相关性质。

关键词：含氮化合物;尾气处理;认识模型;单元复习;二维认识

一、 问题的提出

基于元素化合物知识的结构特点和复习课的基本要求，利用元素化合物认识模型，尝试解决元素化合物单元复习课中：（1）缺少贯穿主干知识的核心问题链。（2）课堂内容缺少真实情境，枯燥乏味不易激发学生的思维能力培养，学生的思维停留在表层，课堂活动过于机械化。

二、 问题解决的指导思想与理论依据

（一）利用《普通高中化学课程标准》明确教学要求

2017版《普通高中化学课程标准》明确指出，学生能掌握氮及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。

（二）利用认识模型系统设计教学活动

1. 利用认识模型系统概括知识结构。

2. 利用认识模型系统培养学生的思维能力和推理能力。

3. 利用不同认识模型满足不同层面学生的发展。

4. 利用认识模型提高课堂教学及评价的实效性。

三、 基于认识模型理论指导《氮及其化合物》单元复习的教学设计

（一）教学目标

让学生在课堂活动参与中，进一步巩固含氮化合物的相关性质和转化关系。让学生在系列化、递进式的问题解决中进一步巩固分类观点和氧化还原理论。让学生逐步掌握元素化合物的认识方式。

（二）教学实施

教学环节教学思路任务类型学生发展意图

环节一：复习原有知识，帮助学生建立二维认识模型。

1. 课前任务：让学生从熟悉且容易的知识点“雷雨发庄稼”出发，绘制含氮物质的转化关系图和硝酸生产流程图，并标出每种物质中氮元素的化合价。

2. 基于课前的准备，指导并和学生一起绘制，基于类别转化和价态变化的二维认识的含氮物质分类图。

观察记忆概括关联

引导学生从物质类别和价态两个认识角度发现分析含氮物质的性质。

通过指导学生绘制含氮物质二维图，初建模型。让学生形成系统认识。

环节二：

尝试运用模型，引导学生分析一些简单问题，并解释相关原理。

问题讨论1：让学生分析汽车尾气中氮氧化物是如何产生的，对环境有哪些危害？

N2NONO2……

问题讨论2：将汽车尾气中的氮氧化物转化为硝酸是否合适？

概括关联分析解释

利用模型对含氮物质转化关系以及相关物质的性质进行分析解释。

提高学生利用模型，分析、解释具体问题的能力。

环节三：

引导学生尝试运用模型（二维图）进行分析推理。

问题讨论3：同学们还有哪些处理汽车尾气中氮氧化物的办法？（引导学生从价态、类别两个角度分析）

有同学提出将氮氧化物转化为NaNO3或NaNO2是否可行？

问题讨论4：同学们还有哪些处理汽车尾气中氮氧化物的办法？具体操作时需要注意哪些事项？

分析解释推论预测辩证分析

提高学生利用模型及相关物质的性质进行分析解释实际问题的能力。

利用模型特别是从价态角度对物质陌生性质进行推论预测。

环节四：

引导学生尝试运用模型（二维图）进行分析推理。

问题讨论5：柴油车为提高工作效率，通常会吸入更多空气，尾气中的NOx如何被还原？为什么柴油车不直接将氨气通入到尾气处理系统中？

问题讨论6：柴油车尾气处理中使用尿素溶液需要注意哪些事项？

分析解释综合问题

提高学生通过阅读信息，获取相关知识解释相关问题的能力。

N02O2放电N+2OO2N+4O2H2OHN+5O3硝酸盐

【材料一】

柴油车为了提高发动机工作效率，通常会吸入更多空气，尾气中的NOx如何被还原？化学家发现向NO中通入NH3，调整合适的温度利用合适的催化剂，NO高效的转化为N2。

【材料二】

排气管上安装有尿素计量喷射装置，在温度达到300℃～500℃时喷入尿素溶液，在催化剂的作用下尿素（H2NCONH2）立刻转化为NH3和CO2，NH3与NO反应，生成氮气和水排出。车用尿素溶液在催化还原反应中，需要非常精细控制用量。

四、 教学反思

本节课我利用汽车尾气中氮氧化物的处理为真实背景，引导学生在应用旧知识探讨新问题中感受到成功体验。特别是在分析污染如何产生、运用化学知识降低氮氧化物污染的学习讨论中，引导学生建立从类别和价态两个角度，去分析和解决问题的观念。借助二维认识模型，让学生学会建构系统化、结构化的知识网络让零散、孤立的知识变得有序、清晰。

除了让学生感受到氧化还原理论解释解决实际问题之外，我设置变废为宝的生产情境，（这也是工业处理氮氧化物尾气的一个思路）。我和学生进一步利用氧化还原反应中得失电子守恒，进行定量的计算，说是计算，主要是在特定情境中，从宏观角度把握氧化还原反应，及各物质的关系。进一步强化氧化还原理论在化学学习以及在生产生活中的指导作用。

本节课的设计，我试图体现化学是一门有用的学科，一门离生活很近的学科。将鲜活的知识用于生活实际，学以致用，从而深化对知识的理解运用。本课通过创设问题情境，围绕问题展开教学，激发了学生学习的积极性，在获取信息的同时提高了学生的思维品质和解决问题的能力，从而提高了化学教学的实效性。

参考文献：

[1]2017版普通高中化学课程标准.

[2]房喻.2017版普通高中化学课程标准解读.

[3]王晶.元素化合物教学研究.

作者简介：

洪宁宁，江苏省无锡市，无锡市大桥实验学校。