基于“宏观辨识与微观探析”的元素化学教学

2021-12-23胡盈盈

家庭教育报·教师论坛 2021年42期

胡盈盈

【摘要】以氨和铵盐的教学为例，探讨元素化学教学中培育“宏观辨识和微观探析”的教学实践;通过内容设计上体现：元素组成，微粒种类，实验探究，性质变化，用途。学科观念上体现：元素观，微粒观，实验观，转化观，学科价值观。尝试建立起“宏观辨识和微观探析”的教学流程。

【关键词】宏观辨识;微观探析;教学设计;氨和铵盐;核心素养

高中化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、实验探究与创新意识、科学精神与社会责任”共五项素养[1]。但化学核心素养的培养不是一蹴而就的，需要貫穿在整个高中的学习中。元素化合物的教学是高中化学教学的一大重点，也是最能渗透化学核心素养教学的一块内容。

一、教学目标定位

氨和铵盐是新版人教版必修2第五章第二节的内容，在进行氨和铵盐的学习之前，学生已经学习了氯、硫等典型非金属的性质，也基本具备了微粒观念;也学习的氮的氧化物的性质，对于氮元素的常见的化合价也有了一定的认知水平;然而受限于学科知识和学习经验，学生对氨的认知不足[2]，所以本节课作为面对高一学生的新授课，在学生已有的知识基础上，进一步探讨氨的性质及用途，形成氨的知识网络，从氨气到铵盐，从铵盐到新型氮肥，实现学科教学与人文教学的融合，发展学生的化学核心素养，提升学科能力。

二、教学过程和意图

环节一：科学史话——氮肥的发现应用

在平时生活中，熟人遇见都很习惯问一句：“吃饭了吗？”俗话说：“人是铁，饭是钢，一顿不吃饿得慌。”米饭来源于水稻，提到水稻，大家肯定会想起一个科学家：袁隆平，杂交水稻之父。但是今天我要给大家介绍的是在化学中的明星元素：氮。

【图片展示】两盆水稻（一盆正常;一盆缺氮）

【教师提问】植物缺氮会造成植株瘦弱，叶片发黄，水稻缺氮就会造成产量降低。但是空气中有71%N2，为什么水稻会缺氮吗？

【学生回答】N2不能被植物吸收，植物能吸收的是化合态的氮元素

【教师补充】由于氮分子内两个氮原子间以共价三键（N≡N）结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定，通常情况下难以与其他物质发生化学，无法被大多数生物体直接吸收。

【教师讲解】将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫做固氮。

【教师提问】请同学来讲讲你知道的固氮的形式。

【学生回答】自然固氮：豆科植物的根瘤菌;闪电释放放热能量将空气中的氮气转化为含氮的化合物。

【教师讲解】但这两种固氮形式的固氮能力十分有限，远远不够植物生长需求，那大家觉得要想什么办法呢？

【学生回答】人工合成

【教师夸奖】非常好，大家和科学家们想的一样，都有成为科学家的潜质。

【科学史话】由于氮气的化学性质很不活泼，以氮气和氢气为原料合成氨的工业化生产曾是一个较难的课题。1909年，德国化学家哈伯经过反复实验发现合成氨的催化剂和条件，使其具备了工业化生产的可能性。德国工程师博施则将哈伯合成氨的实验室方法转化为规模化的工业生产。哈伯和博施都因此获得了诺贝尔化学奖。这个反应的发现和应用非常的伟大，也有很多科学家称这个反应为“将空气转化为面包”。2008年中国最高科学奖获得者徐光宪说：“如果没有哈伯在1909年发明的用锇作催化剂的高压合成氨技术，世界粮食至少要减半，60亿人口有30亿要饿死。”

【合理过渡】今天这节课我们学习的主角就是哈伯合成氨的产物：NH3。

设计意图：课堂教学中，学生产生认知冲突是很好的教学契机，这种认知冲突能使学生产生迫于需要探索问题的内在需求，能将学生迅速带入本课的研究情景。通过科学史的介绍学习，有利于提升学生的人文素养。

环节二：宏观辨识——氨气水溶性的研究

【教师演示】展示一瓶氨气

【学生展示并回答】请同学上来观察氨气的颜色和状态，扇闻氨气的气味。

氨气是无色、有刺激性气味的气体，密度比空气的小。

【教师补充】氨气在常温下加压条件下很容易液化，液化时放热。得到液氨（纯净物），液氨汽化时要吸收大量的热，使周围温度急剧降低，因此，液氨可用作制冷剂。

【教师提问】为什么氨气在常温下加压易液化？

【教师补充】将气体液化常有两种方法，一种是降温，将温度降到沸点以下，气体可以变成液体。一种是加压。例如氧气，常压下，将温度降低至零下183℃以下，氧气能变成液氧，但是氧气在常温下加多大压力都不能变成液氧。而氨气，常压下，温度降低至零下33.35℃，即可变成液氨，或者常温下，加压即可液化。

【教师进一步细化问题】为什么氨气的沸点比氧气等一些普通的气体要高呢？

【学生回答】结构决定性质

【教师夸奖并继续提问】很好，这个思想是化学中非常重要的理念。那请同学写出氨气的电子式和结构式。