基于真實情境的高三單元復習實踐*
——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鍵能力、突出學生核心素養，新高考命題理念決定了化學知識不應碎片化、孤立化，應在真實情境中呈現結構化。教師在設計教學內容時應注重知識間的內在聯系，找出各個知識碎片的聯系點，整體規劃，并通過系統完整的化學教學活動指導學生學習，將化學學科知識和核心素養融合在一起，力圖真正完成由“知識為本”到“素養為本”的過渡。

一、“三新”背景下的單元教學設計

(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”與大氣質量、水體質量、土壤質量的關系，將思政元素有機融入課程教學內容中，以習近平新時代中國特色社會主義思想“夯實糧食生產能力基礎，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：怎么才能夠奠定糧食生產基石，確保我國糧食安全？該單元情境的設計，突出了學科知識與科學、技術、社會、環境(STSE)之間的聯系，圍繞這一情境，引導學生利用已有知識和經驗討論影響糧食生產和糧食安全的環境因素，從跨學科角度分析大氣質量、水體質量、土壤質量等因素對糧食的產量和安全的影響，從而診斷學生對不同學科基礎知識的認知水平，加強學科間的橫向聯系，同時從“最新國家思想指引”診斷了學生對社會、對環境的關注。

(二)明確單元學習目標

為了發展學生關鍵能力和核心素養，依據新課標，將單元核心任務拆解為3個課時學習內容，明確單元學習目標。

【課時1藍天保衛戰】能從“糧食產量和安全與大氣質量的關系”入手，分析“溫室效應”“汽車尾氣”“酸雨”和“綠氨能源”實際生產生活問題，通過對氮氣、氮的氧化物、酸、堿的學習，逐步構建“價—類—用”三維圖模型，以此發展學生的價態觀、轉化觀、創新意識、綠色化學和可持續發展思想等核心素養能力。

【課時3凈土保衛戰】能從“糧食產量和安全與土壤質量的關系”入手，通過分析銨鹽、硝酸鹽的形成及性質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、樹立綠色環保責任意識。

(三)單元教學整體規劃

基于單元情境和單元學習目標，對單元教學進行整體規劃(見圖1)。

二、教學實踐

以課時1為例，利用任務驅動法引領學生從學科認知層面進階到思維素養層面。

任務一：糧食產量和安全與大氣質量的關系

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

【設計意圖】通過對兩個地區的糧食產量比較，得出氣溫影響糧食的產量，讓學生認識到溫室效應對氣候的影響，從而對糧食產量和安全的影響。

【問題1】引起溫室效應的氣體有哪些？

【展示資料】N2O的溫室效應大約是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？

【設計意圖】通過問題鏈引導學生關注社會、關注環境，在學習氮氣及其氧化物性質的基礎上初建“價—類”二維圖模型。

任務二：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】柴油車SCR系統裝有尿素罐，尾氣先經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，經催化轉化成NH3，NH3與NOx發生氧化還原反應，生成N2和H2O。

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

任務三：工業制硝酸

【問題4】汽車尾氣和酸雨形成有無關系？

【設計意圖】結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，引出工業硝酸的生產原理，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、社會三者關系的認識。

任務四：工業合成氨

【小組討論】大氣中CO2、NOx等氣體會引起溫室效應，是否有新的綠色能源能達到“雙碳目標”，緩解溫室效應，提高糧食的產量和品質？學生從氫能源和氨能源燃燒產物無污染的角度分析，總結出能實現零碳的能源是綠氫和綠氨，從二者保存、運輸等方面分析綠氨更好。

【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，那么工業上如何合成氨？如何提高氨的產量？由于新冠肺炎疫情影響，全球能源成本上升，化肥供不應求，氨的價格不斷上漲，工業合成氨條件嚴苛、能耗大、污染重，如何改善這種局面？

【設計意圖】引導學生關注社會熱點話題，將工業合成氨與最新科研成果進行對比，培養學生用辯證的眼光分析化學物質的優劣，形成運用化學知識保護環境的意識，同時培養學生科學探究和創新意識。

由實驗室如何制備氨？如何檢驗、收集、驗滿？引導學生分析氨水中存在的微粒及平衡體系，進一步發展“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劣？除了可用作制氮肥的原料，請你推測氨的發展前景。

【展示資料】新技術：氨高效轉化為綠氫、綠氨燃料。

【設計意圖】通過分析氨水、氮肥的優缺點，引出氨的前景應用，培養學生的辯證意識和綠色化學觀念。

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

三、單元教學反思

“氮及其化合物”單元教學圍繞“保障糧食的產量和安全”這一核心任務，從環保的宏觀視角設計真實情境問題，通過環境問題引出化學知識體系，再將化學知識應用到環境保護上，有效激活了學生的學習思維和學習經驗。通過初建“價—類”二維圖，逐步發展并完善進階為“價—類—用”三維圖模型，引導學生認識氮及其化合物間的相互轉化。課堂上及時檢測學生基礎知識掌握情況，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的發展，同時通過三大生態環境保衛戰的具體實施過程學習培養了學生可持續發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，引領學生實現從“知識為本”到“素養為本”的轉變。