基于真实情境的高三单元复习实践*——以“氮及其化合物”为例

李美丽 戈益超

(1.合肥新康中学 2.中国科学技术大学附属中学 安徽合肥 230000)

新课程是起点，新教材是过程，新高考是目标。新高考命题的特点是考查关键能力、突出学生核心素养，新高考命题理念决定了化学知识不应碎片化、孤立化，应在真实情境中呈现结构化。教师在设计教学内容时应注重知识间的内在联系，找出各个知识碎片的联系点，整体规划，并通过系统完整的化学教学活动指导学生学习，将化学学科知识和核心素养融合在一起，力图真正完成由“知识为本”到“素养为本”的过渡。

一、“三新”背景下的单元教学设计

(一)确定单元情境

该单元教学立足于新课程、新教材，以新高考为目标，围绕“氮及其化合物”与大气质量、水体质量、土壤质量的关系，将思政元素有机融入课程教学内容中，以习近平新时代中国特色社会主义思想“夯实粮食生产能力基础，保障国家粮食安全，端牢14亿多中国人的饭碗”开启教学，确定核心任务：怎么才能够奠定粮食生产基石，确保我国粮食安全？该单元情境的设计，突出了学科知识与科学、技术、社会、环境(STSE)之间的联系，围绕这一情境，引导学生利用已有知识和经验讨论影响粮食生产和粮食安全的环境因素，从跨学科角度分析大气质量、水体质量、土壤质量等因素对粮食的产量和安全的影响，从而诊断学生对不同学科基础知识的认知水平，加强学科间的横向联系，同时从“最新国家思想指引”诊断了学生对社会、对环境的关注。

(二)明确单元学习目标

为了发展学生关键能力和核心素养，依据新课标，将单元核心任务拆解为3个课时学习内容，明确单元学习目标。

【课时1蓝天保卫战】能从“粮食产量和安全与大气质量的关系”入手，分析“温室效应”“汽车尾气”“酸雨”和“绿氨能源”实际生产生活问题，通过对氮气、氮的氧化物、酸、碱的学习，逐步构建“价—类—用”三维图模型，以此发展学生的价态观、转化观、创新意识、绿色化学和可持续发展思想等核心素养能力。

【课时3净土保卫战】能从“粮食产量和安全与土壤质量的关系”入手，通过分析铵盐、硝酸盐的形成及性质树立科学合理施用氮肥的意识，进一步完善“价—类—用”三维图模型，以此来形成正确的价值观、树立绿色环保责任意识。

(三)单元教学整体规划

基于单元情境和单元学习目标，对单元教学进行整体规划(见图1)。

二、教学实践

以课时1为例，利用任务驱动法引领学生从学科认知层面进阶到思维素养层面。

任务一：粮食产量和安全与大气质量的关系

【小组讨论】温度对海南岛和东北地区粮食的产量有何影响？温室效应引起全球气候变暖，粮食年产量如何变化？

【设计意图】通过对两个地区的粮食产量比较，得出气温影响粮食的产量，让学生认识到温室效应对气候的影响，从而对粮食产量和安全的影响。

【问题1】引起温室效应的气体有哪些？

【展示资料】N2O的温室效应大约是CO2的200～300倍。

【问题2】大气中氮氧化合物NOx(NO、NO2)的主要来源有哪些？

【设计意图】通过问题链引导学生关注社会、关注环境，在学习氮气及其氧化物性质的基础上初建“价—类”二维图模型。

任务二：汽车尾气的处理

【问题3】汽车尾气NOx如何处理？

【展示资料】柴油车为了提高发动机工作效率，通常会吸入更多空气，这使三元催化器催化效果降低，尾气中NOx含量较高。为什么催化效果会降低？

【链接高考】(2017·北京27节选)当燃油中含硫量较高时，尾气中的SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4，使催化剂中毒。那么，如何处理柴油车尾气NOx？

【资料再现】柴油车SCR系统装有尿素罐，尾气先经过颗粒捕捉器后进入排气管，尿素罐接收到尾气信号时喷出尿素液，经催化转化成NH3，NH3与NOx发生氧化还原反应，生成N2和H2O。

【设计意图】通过筛选高考试题，提炼问题情境，引导学生认识化学给人类社会发展带来的利弊，运用正确的化学价值观全面地分析问题。

任务三：工业制硝酸

【问题4】汽车尾气和酸雨形成有无关系？

【设计意图】结合酸雨的形成原理和新教材P13实验5-5绿色微型化针筒实验，引出工业硝酸的生产原理，初建“价—类—用”三维图模型，从化学知识和社会价值角度诊断学生对科学、技术、社会三者关系的认识。

任务四：工业合成氨

【小组讨论】大气中CO2、NOx等气体会引起温室效应，是否有新的绿色能源能达到“双碳目标”，缓解温室效应，提高粮食的产量和品质？学生从氢能源和氨能源燃烧产物无污染的角度分析，总结出能实现零碳的能源是绿氢和绿氨，从二者保存、运输等方面分析绿氨更好。

【展示视频】“双碳目标”下的绿色能源——绿氨

【问题5】氨既然是理想的绿色能源，未来需求肯定比较大，目前也是制氮肥不可或缺的原料，那么工业上如何合成氨？如何提高氨的产量？由于新冠肺炎疫情影响，全球能源成本上升，化肥供不应求，氨的价格不断上涨，工业合成氨条件严苛、能耗大、污染重，如何改善这种局面？

【设计意图】引导学生关注社会热点话题，将工业合成氨与最新科研成果进行对比，培养学生用辩证的眼光分析化学物质的优劣，形成运用化学知识保护环境的意识，同时培养学生科学探究和创新意识。

由实验室如何制备氨？如何检验、收集、验满？引导学生分析氨水中存在的微粒及平衡体系，进一步发展“价—类—用”三维图模型。

【链接高考】(2019·国Ⅰ12)生物燃料电池原理，研究室温下氨的合成。

【小组讨论】氨水作为氮肥存在哪些优劣？除了可用作制氮肥的原料，请你推测氨的发展前景。

【展示资料】新技术：氨高效转化为绿氢、绿氨燃料。

【设计意图】通过分析氨水、氮肥的优缺点，引出氨的前景应用，培养学生的辩证意识和绿色化学观念。

【链接高考】(2021·湖南16节选)方法Ⅱ：氨电解法制氢气利用电解原理，将氨转化为高纯氢气。

三、单元教学反思

“氮及其化合物”单元教学围绕“保障粮食的产量和安全”这一核心任务，从环保的宏观视角设计真实情境问题，通过环境问题引出化学知识体系，再将化学知识应用到环境保护上，有效激活了学生的学习思维和学习经验。通过初建“价—类”二维图，逐步发展并完善进阶为“价—类—用”三维图模型，引导学生认识氮及其化合物间的相互转化。课堂上及时检测学生基础知识掌握情况，通过学生课后绘制的“价—类—用”三维图了解学生认知进阶情况，促进学生化学核心素养的发展，同时通过三大生态环境保卫战的具体实施过程学习培养了学生可持续发展意识和绿色化学观，增强学生的社会责任感。将“三新”理念落实到了“教学评”体系上，引领学生实现从“知识为本”到“素养为本”的转变。