基于生活場景的膠體溶液性質學習
——以“水稻氮肥施肥效果設計”為例

夏楓

上海市城市建設工程學校(上海市園林學校) 上海 200232

一、教學主題內容及教學現狀分析

本環節出自中等職業學校公共基礎課程教材《化學(農林牧漁類)》拓展模塊專題一第二節膠體(第三節)。

本環節的主要內容包括：(1)知道膠體的主要性質及沉降方法。(2)知道土壤膠體在農業生產中的應用。

根據《普通高中化學課程標準(2017版2020年修訂)》的要求，在高中階段，膠體相關內容出現在主題2：常見的無機物及其應用這一板塊中，僅需要認識到膠體是一種常見的分散系即可。而在《中等職業學校化學課程標準(2020版)》中，膠體作為農林牧漁類學生選修模塊一的知識點，除了需要認識分散系的概念之外，還需了解膠團結構、知道膠體的主要性質及沉降方法，與高中化學學習要求有一定差異。這也與中職農林牧漁類學生需要“結合生產、生活實際分析膠體溶液在農業生產中的應用”這一教學要求相適應。

圖1 知識結構圖

在元素化合物學習過程中，作為中職農林牧漁類學生，要注重認識這些物質在生產、生活中的應用，對反應原理、制備、提純等傳統高中階段元素化合物學習的重難點反而不作為學習重點。兩者學習重難點的差異決定了運用高中階段“性質—制備—應用”的模式進行元素化合物學習對中職階段學生而言既是不必要的，也是課時不允許的。

而單純布置收集氮肥在農業氮元素在農業、生活中的應用這樣的任務，易造成知識和應用脫節，學生只知其然，不知其所以然，不利于形成知識結構體系，引發深層次思考。

二、教學思想與創新點

借鑒實際生產生活中水稻施用氮肥的生長效果，既能提供生活中的真實場景，又能提升學生學習興趣。

貫行“大思政”理念，將專業知識學習與社會大課堂緊密結合，創設情境，融入節約糧食的傳統美德。

任務引領，結合專業學習，以氮肥的實際應用情景設計任務，通過“任務設計”“任務分配”“任務執行”“任務匯報”“任務評價”五大環節，激發學生自主探究、合作學習的熱情，做到人人參與，人人受益，達到最佳的課堂教學效果。

三、教學目標

知識與技能：能根據土壤膠體帶負電特點，結合銨根與硝酸根特性，分析施用銨態氮肥與硝態氮肥的優劣。

過程與方法：通過農業實例，了解膠體在農業生產中的應用。

情感態度價值觀：通過探究實驗，培養學生由觀察現象到規律認知的意識。

思政育人：結合我國水稻生產真實情景，培養節約糧食的意識。

教學重點：能依據土壤膠體帶負電的特點，推斷使用銨態氮肥或硝態氮肥的條件。

教學難點：理解土壤膠體對選擇硝態氮肥或銨態氮肥的影響。

四、教學流程

教學流程從教學環節、教師活動、學生活動、設計意圖四方面進行分析，如表1所示。

表1 教學流程

五、教學實錄

小結：探討選取銨態氮肥而不選取硝態氮肥的原因。

表2 模擬實驗數據反饋

圖2 模擬實驗數據反饋

師：現在請各小組分享一下組內“水稻”的收獲情況。

生1：我們選取了全部使用銨態氮肥施肥的方式種植，最后水稻成長狀態為940。證明：水稻田中使用銨態氮肥，水稻成長狀態良好。

生2：我們選取了全部使用硝態氮肥的方式種植，最后水稻成長狀態為658。我們組是所有組中成長狀態最差的一組，證明：銨態氮肥效果好于硝態氮肥。

生3：我們選取了混合使用銨態氮肥和硝態氮肥的方式種植，最后水稻成長狀態為846。從結果來看，后期可以使用部分硝態氮肥作為補充。

生4：因為銨態氮肥受熱易分解，我們選取了在晴天使用硝態氮肥、雨天使用銨態氮肥的方式種植，最后水稻成長狀態為778。實驗證明，硝態氮肥同樣也會受到天氣條件影響，晴天使用硝態氮肥并不影響氮元素的流失。

師：同學們已經從結果分析出了兩條結論：第一，水田中更適合施用銨態氮肥；第二，晴天對銨態氮肥和硝態氮肥的使用效果都會造成一定的影響。請同學們結合膠體的特點思考：為什么銨態氮肥和硝態氮肥有這樣的特點？

生1：土壤膠體帶負電，銨根離子是陽離子，可以被土壤吸附；硝酸根離子是陰離子，不易被吸附，因此銨態氮肥的效果比硝態氮肥的效果更好。

師：那為什么是在水田中更適合施用銨態氮肥？結合之前我們學習過的解離條件，有沒有同學能把這個原因說的更完整一些？

生2：不論是銨態氮肥還是硝態氮肥，都屬于鹽，是強電解質，在水溶液中完全解離，生成銨根離子或者硝酸根離子，水田里的水提供是生成離子的條件。

師：再請一位同學完整地分析一下水田中選用銨態氮肥的原因。

生3：在水田中，銨態氮肥以銨根離子的形式存在，銨根離子為陽離子；硝態氮肥以硝酸根離子的形式存在，硝酸根離子為陰離子。因為土壤中的膠體粒子主要帶負電，更易吸附周圍液體中的陽離子，因此，銨根離子比硝酸根離子更易被土壤中的膠體粒子吸附，為水稻提供氮元素。

六、教學效果與反思

(1)膠體概念比較抽象，通過構建生活化場景，以任務引領激發學生學習興趣，搭建教學模型輔助學生思考。近年來，隨著全世界經濟的繁榮發展，環境問題已經成為社會熱門話題，中等職業學校文化基礎課也在改革過程中不斷增加與化學緊密相關的科技發展、 社會熱點問題和生活實際的知識點。膠體作為一種分散系，微觀不可見，概念比較抽象，學生在學習理解過程中存在一定困難。而水稻、氮肥是對學生來說相對更熟悉的生活中的場景，也是與農林牧漁類專業有一定關聯度的素材。依托實際生產生活場景，綜合考量學生的認知規律及職業發展需求，以任務為載體，激發學生學習興趣，發揮學生的學習主動性；搭建模擬教學模型，通過可視化的數據與圖形輔助學生嘗試和理解微粒、溫度等因素對肥效的影響，降低理解難度。

(2)小結教學內容，構筑知識網絡，幫助學生整理相關知識點，形成一定的認知結構。本環節的教學重點是知道銨態氮肥和硝態氮肥對土壤肥效有不同影響，并能運用膠體吸附作用解釋這一現象背后的原因。作為拓展模塊教學內容，學生已在基礎模塊中學習過微粒結構性質、元素化合物等相關內容。因此，在設計教學模型時，并不能只簡單設計膠體知識對施肥效果的影響，還可以利用模擬教學模型，增加影響條件，幫助學生系統梳理微粒結構性質、元素化合物性質、緩沖溶液、滲透現象等知識點。但對學生而言，梳理小結知識點的綜合素質要求較高，僅極個別學生能根據完整提取關鍵信息元素，故采用“小組討論+教師輔助”的方式，師生合作、生生合作，共同完成知識網絡的構筑，一起整理相關知識點，形成認知結構。

(3)實際肥效使用結果與教學模型存在一定區別，后續希望引入更多真實數據，增加數據可靠性。“水稻氮肥施肥效果”模型雖然借鑒了一些實際數據，但模型搭建過程中僅考慮了與教材知識點內容相關的影響因素，并對這些影響因素作了可視化效果模擬，略去了真實生活場景中的其他復雜情況，與實際生產生活條件下的效果尚有一定差距。作為膠體教學最后一小節的教學內容，本環節教學能起到小結、應用的教學效果，并能幫助學生對已學的知識進行梳理，形成記憶網絡，幫助學生更好地理解教學內容，但作為任務模型，模型數據尚待完善。后續希望依托校企合作平臺，收集一塊真實農田施肥效果數據，增加數據的真實性和可操作性，更加凸顯生產生活實際指導意義。