基于真實情境的高三單元復(fù)習實踐*
——以“氮及其化合物”為例

李美麗 戈益超

(1.合肥新康中學 2.中國科學技術(shù)大學附屬中學 安徽合肥 230000)

新課程是起點，新教材是過程，新高考是目標。新高考命題的特點是考查關(guān)鍵能力、突出學生核心素養(yǎng)，新高考命題理念決定了化學知識不應(yīng)碎片化、孤立化，應(yīng)在真實情境中呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)化。教師在設(shè)計教學內(nèi)容時應(yīng)注重知識間的內(nèi)在聯(lián)系，找出各個知識碎片的聯(lián)系點，整體規(guī)劃，并通過系統(tǒng)完整的化學教學活動指導(dǎo)學生學習，將化學學科知識和核心素養(yǎng)融合在一起，力圖真正完成由“知識為本”到“素養(yǎng)為本”的過渡。

一、“三新”背景下的單元教學設(shè)計

(一)確定單元情境

該單元教學立足于新課程、新教材，以新高考為目標，圍繞“氮及其化合物”與大氣質(zhì)量、水體質(zhì)量、土壤質(zhì)量的關(guān)系，將思政元素有機融入課程教學內(nèi)容中，以習近平新時代中國特色社會主義思想“夯實糧食生產(chǎn)能力基礎(chǔ)，保障國家糧食安全，端牢14億多中國人的飯碗”開啟教學，確定核心任務(wù)：怎么才能夠奠定糧食生產(chǎn)基石，確保我國糧食安全？該單元情境的設(shè)計，突出了學科知識與科學、技術(shù)、社會、環(huán)境(STSE)之間的聯(lián)系，圍繞這一情境，引導(dǎo)學生利用已有知識和經(jīng)驗討論影響糧食生產(chǎn)和糧食安全的環(huán)境因素，從跨學科角度分析大氣質(zhì)量、水體質(zhì)量、土壤質(zhì)量等因素對糧食的產(chǎn)量和安全的影響，從而診斷學生對不同學科基礎(chǔ)知識的認知水平，加強學科間的橫向聯(lián)系，同時從“最新國家思想指引”診斷了學生對社會、對環(huán)境的關(guān)注。

(二)明確單元學習目標

為了發(fā)展學生關(guān)鍵能力和核心素養(yǎng)，依據(jù)新課標，將單元核心任務(wù)拆解為3個課時學習內(nèi)容，明確單元學習目標。

【課時1藍天保衛(wèi)戰(zhàn)】能從“糧食產(chǎn)量和安全與大氣質(zhì)量的關(guān)系”入手，分析“溫室效應(yīng)”“汽車尾氣”“酸雨”和“綠氨能源”實際生產(chǎn)生活問題，通過對氮氣、氮的氧化物、酸、堿的學習，逐步構(gòu)建“價—類—用”三維圖模型，以此發(fā)展學生的價態(tài)觀、轉(zhuǎn)化觀、創(chuàng)新意識、綠色化學和可持續(xù)發(fā)展思想等核心素養(yǎng)能力。

【課時3凈土保衛(wèi)戰(zhàn)】能從“糧食產(chǎn)量和安全與土壤質(zhì)量的關(guān)系”入手，通過分析銨鹽、硝酸鹽的形成及性質(zhì)樹立科學合理施用氮肥的意識，進一步完善“價—類—用”三維圖模型，以此來形成正確的價值觀、樹立綠色環(huán)保責任意識。

(三)單元教學整體規(guī)劃

基于單元情境和單元學習目標，對單元教學進行整體規(guī)劃(見圖1)。

二、教學實踐

以課時1為例，利用任務(wù)驅(qū)動法引領(lǐng)學生從學科認知層面進階到思維素養(yǎng)層面。

任務(wù)一：糧食產(chǎn)量和安全與大氣質(zhì)量的關(guān)系

【小組討論】溫度對海南島和東北地區(qū)糧食的產(chǎn)量有何影響？溫室效應(yīng)引起全球氣候變暖，糧食年產(chǎn)量如何變化？

【設(shè)計意圖】通過對兩個地區(qū)的糧食產(chǎn)量比較，得出氣溫影響糧食的產(chǎn)量，讓學生認識到溫室效應(yīng)對氣候的影響，從而對糧食產(chǎn)量和安全的影響。

【問題1】引起溫室效應(yīng)的氣體有哪些？

【展示資料】N2O的溫室效應(yīng)大約是CO2的200～300倍。

【問題2】大氣中氮氧化合物NOx(NO、NO2)的主要來源有哪些？

【設(shè)計意圖】通過問題鏈引導(dǎo)學生關(guān)注社會、關(guān)注環(huán)境，在學習氮氣及其氧化物性質(zhì)的基礎(chǔ)上初建“價—類”二維圖模型。

任務(wù)二：汽車尾氣的處理

【問題3】汽車尾氣NOx如何處理？

【展示資料】柴油車為了提高發(fā)動機工作效率，通常會吸入更多空氣，這使三元催化器催化效果降低，尾氣中NOx含量較高。為什么催化效果會降低？

【鏈接高考】(2017·北京27節(jié)選)當燃油中含硫量較高時，尾氣中的SO2在O2作用下會形成(NH4)2SO4，使催化劑中毒。那么，如何處理柴油車尾氣NOx？

【資料再現(xiàn)】柴油車SCR系統(tǒng)裝有尿素罐，尾氣先經(jīng)過顆粒捕捉器后進入排氣管，尿素罐接收到尾氣信號時噴出尿素液，經(jīng)催化轉(zhuǎn)化成NH3，NH3與NOx發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成N2和H2O。

【設(shè)計意圖】通過篩選高考試題，提煉問題情境，引導(dǎo)學生認識化學給人類社會發(fā)展帶來的利弊，運用正確的化學價值觀全面地分析問題。

任務(wù)三：工業(yè)制硝酸

【問題4】汽車尾氣和酸雨形成有無關(guān)系？

【設(shè)計意圖】結(jié)合酸雨的形成原理和新教材P13實驗5-5綠色微型化針筒實驗，引出工業(yè)硝酸的生產(chǎn)原理，初建“價—類—用”三維圖模型，從化學知識和社會價值角度診斷學生對科學、技術(shù)、社會三者關(guān)系的認識。

任務(wù)四：工業(yè)合成氨

【小組討論】大氣中CO2、NOx等氣體會引起溫室效應(yīng)，是否有新的綠色能源能達到“雙碳目標”，緩解溫室效應(yīng)，提高糧食的產(chǎn)量和品質(zhì)？學生從氫能源和氨能源燃燒產(chǎn)物無污染的角度分析，總結(jié)出能實現(xiàn)零碳的能源是綠氫和綠氨，從二者保存、運輸?shù)确矫娣治鼍G氨更好。

【展示視頻】“雙碳目標”下的綠色能源——綠氨

【問題5】氨既然是理想的綠色能源，未來需求肯定比較大，目前也是制氮肥不可或缺的原料，那么工業(yè)上如何合成氨？如何提高氨的產(chǎn)量？由于新冠肺炎疫情影響，全球能源成本上升，化肥供不應(yīng)求，氨的價格不斷上漲，工業(yè)合成氨條件嚴苛、能耗大、污染重，如何改善這種局面？

【設(shè)計意圖】引導(dǎo)學生關(guān)注社會熱點話題，將工業(yè)合成氨與最新科研成果進行對比，培養(yǎng)學生用辯證的眼光分析化學物質(zhì)的優(yōu)劣，形成運用化學知識保護環(huán)境的意識，同時培養(yǎng)學生科學探究和創(chuàng)新意識。

由實驗室如何制備氨？如何檢驗、收集、驗滿？引導(dǎo)學生分析氨水中存在的微粒及平衡體系，進一步發(fā)展“價—類—用”三維圖模型。

【鏈接高考】(2019·國Ⅰ12)生物燃料電池原理，研究室溫下氨的合成。

【小組討論】氨水作為氮肥存在哪些優(yōu)劣？除了可用作制氮肥的原料，請你推測氨的發(fā)展前景。

【展示資料】新技術(shù)：氨高效轉(zhuǎn)化為綠氫、綠氨燃料。

【設(shè)計意圖】通過分析氨水、氮肥的優(yōu)缺點，引出氨的前景應(yīng)用，培養(yǎng)學生的辯證意識和綠色化學觀念。

【鏈接高考】(2021·湖南16節(jié)選)方法Ⅱ：氨電解法制氫氣利用電解原理，將氨轉(zhuǎn)化為高純氫氣。

三、單元教學反思

“氮及其化合物”單元教學圍繞“保障糧食的產(chǎn)量和安全”這一核心任務(wù)，從環(huán)保的宏觀視角設(shè)計真實情境問題，通過環(huán)境問題引出化學知識體系，再將化學知識應(yīng)用到環(huán)境保護上，有效激活了學生的學習思維和學習經(jīng)驗。通過初建“價—類”二維圖，逐步發(fā)展并完善進階為“價—類—用”三維圖模型，引導(dǎo)學生認識氮及其化合物間的相互轉(zhuǎn)化。課堂上及時檢測學生基礎(chǔ)知識掌握情況，通過學生課后繪制的“價—類—用”三維圖了解學生認知進階情況，促進學生化學核心素養(yǎng)的發(fā)展，同時通過三大生態(tài)環(huán)境保衛(wèi)戰(zhàn)的具體實施過程學習培養(yǎng)了學生可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學觀，增強學生的社會責任感。將“三新”理念落實到了“教學評”體系上，引領(lǐng)學生實現(xiàn)從“知識為本”到“素養(yǎng)為本”的轉(zhuǎn)變。