从一节课的打磨感悟化学学科育人的实施策略

王海霞

摘要：为落实立德树人根本任务，作为化学学科需要更进一步研究化学学科核心素养的培养与落实。而培养的根本阵地在课程，落实在课堂。所以可以从课堂的设计与打磨入手进一步研究化学学科育人的实施策略。第一，师生转变教与学的观念，从学生思维的培养与发展角度来落实知识点的教学与考查目标，第二，从学科发展史、学生生活实践角度挖掘学科的育人价值。第三，借助数字化实验、微型化实验等辅助，丰富课堂活动形式，增强学生自主体验。

关键词：学科育人；设计理念；活动形式

文章编号：1008-0546（2022）02-0070-02中图分类号：G632.41文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.02.015

为更好地落实立德树人的根本任务，化学学科需要更进一步研究化学学科核心素养的培养与落实。而培养的根本阵地在课程，落实在课堂。所以一线工作者更需要响应课程改革，参与课堂改革的实践，从课堂教学的设计与打磨入手进一步研究化学学科的育人策略。下面结合对“氮及其化合物”这节课学校老师群体的教研打磨历程，谈几点化学学科育人的实施策略。

一、转变设计理念，服务育人目标

日常课堂教学目标的设定往往锁定本节课知识与能力目标，重点难点突破，更多的是侧重于知识点的掌握、知识体系的构建，对于学科观念的提升，知识与技能的自主探究、主动构建往往可能被削弱。其实并非一线化学教师不用心参与到课程课堂改革，而是传统授课模式的惯性使然，表现为在课堂设计时主要注意实验的探究与合作、问题的讨论与解决。相对来讲对于人文底蕴和社会担当部分会比较欠缺。下面以“氮及其化合物”一课三次设计理念上的变化来说明设计理念先行的重要性。

第一次设计，课堂内容定位为氮的固定和NO、NO2的性质以及污染处理方法，强调知识体系的完整。实验设计的亮点和焦点放在创新采用微型化针筒实验进行NO与O2、NO2与水的性质实验，注重学生的自主探究与合作生成。实际课堂实践后发现，知识容量偏大，学生探究有限，属于常规呈现。

第二次设计，保留微型化实验，以氮肥的缺乏和氮氧化物污染原理及处理方法为两条线索，强调主线。谐音“氮氮的忧伤”为题，用提出问题再解决问题的方式呈现，线索简洁明了。忧伤一：氮肥缺乏-三种固氮方式-人工合成氨-解决问题，忧伤二：氮氧化物空气污染-碱处理-盐处理-氧化还原处理等-解决问题，课堂实践效果有提升，但整体仍然局困于具体的知识点范畴。

第三次设计，回归化学是一门实用的中心的学科的特点，感悟氮在社会发展中的重要作用与地位，体现学科育人。课堂主线氮是生命元素，生命的健康与成长离不开氮元素，从而将内容缩减锁定为氮的固定。保留NO与O2、NO2與水的微型实验，增加基于证据与推理思路模拟大气放电设计并推证其产物，增加科学家关于固氮的研究方向与最新进展等，让学生感受到一个真实的关于氮的固定的发展历程和发展方向。在获得知识的进化与思维启发的同时，更让学生感受到一种力量的支撑、精神的鞭笞和创造的信念，而这正是化学核心素养培养的目标所在。

本次集体打磨氮及其化合物这一课三级跳的设计理念变化，给化学学科育人一点启示，学科课程的开设是为育人这个终极目标服务的，化学学科课程的开设是为了更好地培养学生的化学核心素养，而化学源于人类生活又服务于人类生活，所以设计课堂教学时应该放在自然和社会这个真实的大背景下去考虑问题。

二、融入自然史实，挖掘育人价值

在自然与社会的大背景下去设计课堂教学，知识目标还是落实知识点的教学与考查目标，但同时更多的是让学生从相关知识的人类探索史实出发，感受到历史真实的脉络，以研究者、科学家的视角去学习，以人的培养与发展为目标来思考与设计。本节课的设计定位提升为氮是一种生命元素，让学生体会到氮的重要性，感受到真实的关于氮的固定的发展历程和发展方向，达到学科育人的目的。如何落实，可以从下面三个角度来挖掘素材。

1.向自然界寻找例证，挖掘育人价值。自然固氮两条途径：高能固氮、生物固氮，在自然界雷电完成氮气向氮氧化物的转变，在实验室课堂上能不能重现自然界高能固氮的过程呢，能不能对过程中发生的反应进行论证呢。有了思路和方向就可以查阅资料，论证并实践，可增加通过三颈烧瓶模拟空气放电并对产物进行分析，这里参考了王保强等老师《模拟雷雨条件下氮气和氧气反应的数字化实验探究》[1]。

2.向历史发展史实材料寻找例证，挖掘育人价值。学科发展历史就是一本好的德育范本。从氮是生命元素的视角，放眼整个生命的起源，在引入上通过《米勒实验》视频引出通过氮气等无机小分子可以合成有机物氨基酸，而氨基酸是构成蛋白质的基石，得出氮是生命元素这个主线。过程中让学生学会批判质疑，感受到科学的探索永无止境。

人工合成氨部分，通过资料呈现史实：18世纪，人们就发现氨是由氮和氢元素组成的，之后许多化学家投入到N2和H2合成氨的研究中，经历了近100年的漫长探索，人们逐步发现这个反应具有可逆……等特征，直到20世纪初，哈伯首先在550℃、1.75×107Pa、用锇Os作为催化剂，得到了氨。之后，德国工程师博施又进行了两万多次实验，找到了廉价的催化剂（铁触媒），同时采用加熟铁内衬解决了高压带来的装置易膨胀问题，从而真正地使合成氨从实验室走向生产。其中“100年”“两万多次”“锇Os与廉价铁触媒”等对学生顽强奋斗的科学精神、坚强意志的形成都是无形的影响与榜样。

另外，学生耳熟能详的民俗谚语，比如“雷雨发庄稼”，“庄稼一枝花，全靠肥当家”等等，其实很多时候不知其深意，通过化学的专业解释可以让学生感受到化学的魅力，同时感受到历史文化积淀的深厚，增强民族自豪感。

3.向前沿文献寻找实例，挖掘育人价值。寻找人工固氮的方法，向自然界、生物界发生的事实去寻找可能。比如模拟固氮酶和仿生光催化（参考肖瑶等老师的《仿生光电催化固氮》[2]一文）：

人工模拟固氮酶：1977年，美国加州大学第一个报道了在紫外光照射下，Fe掺杂TiO2产生……可以还原N2形成NH3。

光催化固氮：目前，科学家在研究常温常压下以水为氢源，用光催化使空气中的氮直接转化为氨。……中国科学院王文中等报道了碳载WO3·H2O具有较高效的光催化固氮作用。2016年，电子科技大学的李小飞等提出了……，有望在常温常压条件下实现还原氮成氨。

不需要很详细，简单的介绍就可以给学生一束光，一种方向的指引。让学生感受到中国的科学家在世界舞台自有一席之地，各领风骚，从心底增强文化自信。也让学生感受到科学的魅力，产生好好学习的社会责任感，对未来充满希望和期待。

三、创新实验辅助，丰富育人形式

化学实验是学生最为喜爱的课堂活动，日常化学课堂应尽可能多的增加课堂演示实验，开发学生分组合作实验探究。创设真实的问题情境、设计实验探究、小组合作交流、化学应用实践等等，这样对于学生的学习兴趣激发，自主发展、科学精神的培养非常有帮助。本节课在常规实验保留的基础上，有毒有污染的微型化无害化设计，现象不直观实验的数字化辅助都是很好的尝试。

1.实验微型化，减少环境污染。本节课教材没有出现演示实验或者学生实验，因为相对实验难度有点大，且氮氧化物有污染。本着科学探究与证据推理原则，采取微型化实验设计，将污染降到最低。注射器事先收集NO，后期抽空气使与氧气反应观察现象，抽滴有紫色石蕊试液的水使NO2與水反应再观察试液变色，抽氢氧化钠溶液进行尾气处理，所有实验在同一装置进行，分析现象，推断反应产物，一气呵成。而这些实验设计不仅提升了学生的学习兴趣，更是让学生在体验探究中培养了理性思维，学会质疑、学会学习。

2.实验数字化，数据处理更直观。在遇到一些实验现象不能直接说明反应原理的时候，可以借助数字化实验辅助，来丰富课堂活动形式，增强学生自主体验。本节课在模拟空气中氮气和氧气放电实验中，只能观察到无色变成浅红色，并不能说明是氧气直接参与反应，更不能说明生成的是一氧化氮。但借助数字化实验传感器，定量测定随着放电实验的进行，氧气含量、体系压强前后的变化情况，可以从电脑端直接读到随时间增加两者变化的可视化图表。引导学生对可视化图表进行分析，根据氧气浓度的变化趋势说明氮气确实和氧气发生了反应，根据停止放电后，氧气的浓度进一步减小说明氧气继续和一氧化氮发生了反应，反推放电产物是一氧化氮，有效的辅助了教学，也培养了学生数据处理和分析推理能力。

总之，对于全面落实立德树人根本任务，发展素质教育，化学学科核心素养是学生必备的科学素养，是学生终身学习和发展的重要基础，具有不可替代的作用。作为主阵地的化学课堂，我们更应该思考如何更好地融入育人理念，从社会发展史实和科技发展的数字化手段多个角度挖掘育人素材与育人价值，真正发挥学科的育人作用。

参考文献

[1]王保强，刘方云，李增坤.模拟雷雨条件下氮气和氧气反应的数字化实验探究[J].化学教育（中英文），2019，40（5）：68-70.

[2]肖瑶，胡文娟，任衍彪，康旭，刘健.仿生光电催化固氮[J].化学进展，2018，30（4）：325-337.

3941500338256