黃志清

【摘 要】本文以《氨氣的性質(zhì)》問題探究性教學(xué)設(shè)計為例，例析情境與問題“雙驅(qū)動”助力化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的具體做法，在真實問題情境中借助問題鏈開展教學(xué)實踐活動，即以“化學(xué)的眼光”和“化學(xué)的頭腦”設(shè)置有深層價值、貼近 STSE 發(fā)展、符合學(xué)生心理發(fā)展階段和認(rèn)知發(fā)展水平的驅(qū)動性問題，引導(dǎo)學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)、合作探究、組際交流深刻理解并靈活應(yīng)用知識，不斷提升思維能力和問題解決能力。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)核心素養(yǎng) 問題情境 問題鏈 探究能力

【中圖分類號】G? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2019）06B-0100-03

蘇霍姆林斯基說過，當(dāng)我們的學(xué)生在離開校園的時候，帶走的不應(yīng)該只有知識，更重要的是對理想的追求。宋心琦教授也曾認(rèn)為：“中學(xué)化學(xué)教學(xué)能夠使學(xué)生終身受益的不是具體的化學(xué)專業(yè)知識，而是影響他們世界觀、人生觀和價值觀的化學(xué)思想觀念;不是諸如分類實驗、計算等特殊的方法和技能，而是影響他們思維方式和問題解決能力的、具有化學(xué)特點的認(rèn)識論和方法論?！?/p>

筆者認(rèn)為核心素養(yǎng)視野下的化學(xué)教學(xué)不能局限于具體的化學(xué)知識的掌握，應(yīng)該著力引導(dǎo)學(xué)生對化學(xué)知識的深度理解和靈活應(yīng)用，注重學(xué)生思維能力、問題解決能力、社會擔(dān)當(dāng)意識和科學(xué)探究能力的培養(yǎng)，而這些品質(zhì)是在真實問題情境中、在長期教學(xué)實踐中逐漸培養(yǎng)起來的。因此，在教學(xué)過程中，必須堅持以化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，精準(zhǔn)把握“知識”“情境”“問題”“素養(yǎng)”四個要素的定位與聯(lián)系，立足三維教學(xué)目標(biāo)綜合考量學(xué)生的認(rèn)知水平與即將要達(dá)成的認(rèn)知間的差距，以真實教學(xué)情境為“導(dǎo)火索”設(shè)計深層價值且貼近生活、生產(chǎn)實際的驅(qū)動性問題，讓學(xué)生在自主、合作（組內(nèi)、組際）探究問題、解決問題中體驗和感受知識的發(fā)生、發(fā)展全過程，從而內(nèi)化與價值問題有關(guān)的知識，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、社會擔(dān)當(dāng)意識和科學(xué)探索精神。本文以《氨氣的性質(zhì)》問題探究性教學(xué)設(shè)計為例，例析情境與問題“雙驅(qū)動”助力化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)落地生根。

一、教學(xué)目標(biāo)分析

（一）知識與技能

1.掌握氨氣的物理和化學(xué)性質(zhì)，了解氨氣的用途。

2.提高規(guī)范操作能力、實驗觀察能力及分析歸納的思維能力。

（二）過程與方法

1.通過實驗的觀察和分析，體驗科學(xué)探究的過程，強化科學(xué)探究的意識。

2.培養(yǎng)觀察能力、思維能力和應(yīng)用化學(xué)實驗發(fā)現(xiàn)新知識的學(xué)習(xí)能力。

（三）情感態(tài)度與價值觀

1.通過學(xué)習(xí)合成氨方法的發(fā)明及其對解決人類糧食問題的重大貢獻(xiàn)，認(rèn)識化學(xué)合成在人類社會中的重要地位，體會科學(xué)家對科學(xué)事業(yè)的推動作用。

2.不斷引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮主觀能動性，培養(yǎng)認(rèn)真仔細(xì)、嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度和努力探索的優(yōu)良品質(zhì)，并逐步培養(yǎng)其創(chuàng)新精神。

二、教學(xué)過程

（一）引用的教學(xué)情境

1.氮的使用。遠(yuǎn)古時代—— 自然固氮（“靠天吃飯”）;工業(yè)時代—— 人工固氮，“人類向空氣要面包成功了，合成氨是歷史上最偉大的成就之一”。

2.化學(xué)史?；瘜W(xué)家有關(guān)氨的研究曾獲得三次諾貝爾化學(xué)獎。

3.冷凍廠及冷凍原理。

4.植物生長、人類生存需要氮肥，自然界中氮循環(huán)。

【設(shè)計意圖】通過化學(xué)史及氨在人類發(fā)展史上的作用創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生深刻認(rèn)識到化學(xué)學(xué)科對社會的貢獻(xiàn)與任務(wù)，激發(fā)學(xué)生對氨的好奇心。同時，培養(yǎng)學(xué)生利用化學(xué)知識甚至跨學(xué)科知識解決社會問題，并以此為終身目標(biāo)的意識，增強探究與創(chuàng)新意識，構(gòu)建科學(xué)精神與社會責(zé)任。

（二）問題設(shè)置

1.氨氣能夠直接作為氮肥施用嗎？（分組討論：①直接施用;②轉(zhuǎn)為液態(tài)施用;③制成固態(tài)物質(zhì)施用）

2.如何將氨轉(zhuǎn)化為液態(tài)物質(zhì)？

3.什么叫氮的固定？它有哪些途徑？

4.從中你能總結(jié)出氨氣的哪些物理性質(zhì)？

【設(shè)計意圖】引導(dǎo)學(xué)生體驗科學(xué)探究的過程：問題—假設(shè)—方案—驗證—分析—評價—結(jié)論，提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決實際問題的能力和培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)歸納的能力和語言表達(dá)能力。

思考：如何設(shè)計實驗，證明氨的溶解性？

分組實驗：實驗 1-2（噴泉實驗，如圖 1）。

（三）自主—合作探究

1.探究：噴泉實驗問題分析。

（1）如何引發(fā)噴泉？

（2）噴泉實驗原理是什么？

（3）實驗成功的關(guān)鍵是什么？

（4）噴泉實驗可用于說明什么？

（5）膠頭滴管的作用是什么？

（6）如果用濕潤的紅色石蕊試紙接觸氨，那么它會發(fā)生什么變化？為什么？

（7）燒瓶中所得溶液的物質(zhì)的量濃度是多少？

【設(shè)計意圖】通過實驗教學(xué)和特定情境下的“問題鏈”教學(xué)法，進一步提高學(xué)生觀察、分析能力，形成科學(xué)的實驗觀。而且，組際交流合作探究提升了學(xué)生的認(rèn)知能力，培養(yǎng)學(xué)生的思考能力和推理能力。

2.探究：噴泉實驗深度剖析。

（1）在中學(xué)化學(xué)里，能用圖 1 裝置完成噴泉實驗的氣體有哪些？

（2）能用圖 2 裝置進行噴泉實驗嗎？若能，請說明引發(fā)噴泉的操作？

（3）溶解性較小的 H2S、Cl2、CO2 等氣體也能做噴泉實驗嗎？請設(shè)計 CO2 的噴泉實驗。

（4）奇妙的“雙噴泉”實驗。如圖 3 所示的裝置，實驗前 a，b，c 活塞均關(guān)閉。

①若要在該裝置中產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象，其操作方法是_________________。

②若要在該裝置中產(chǎn)生雙噴泉現(xiàn)象，其操作方法是_________________。

【設(shè)計意圖】使學(xué)生掌握氨的噴泉實驗原理，并找到形成噴泉的常見組合及其組合條件，培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理的能力。

教師：氨是極易溶于水的，1 體積水可溶解 700 體積的氨氣，它的水溶液呈堿性。氨水為什么呈堿性，堿性強弱如何呢？請同學(xué)們帶著這兩個問題閱讀 P 99 的資料卡片。

【設(shè)計意圖】幫助學(xué)生更加牢固地掌握氨的化學(xué)性質(zhì)，在保護學(xué)生好奇心的同時，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)精神。理解氨堿性氣體的獨特性，完善以往的分類觀、元素觀，形成辯證的思維。

思考與交流：氨氣溶于水的溶液是氨水，為何氨水不能成為氮肥的主角？結(jié)合氯水成分的分析原理，對比分析氨水中有哪些分子和離子？

3.探究：氨水成分分析。

討論液氨、一水合氨與氨水的不同，并完成下列表格：

【設(shè)計意圖】引導(dǎo)學(xué)生從微粒觀的角度對比分析，加強學(xué)生的宏觀—微觀—符號三重表征意識，突破教學(xué)難點，培養(yǎng)學(xué)生的變化觀念與平衡思想的核心素養(yǎng)，培育學(xué)生的整合能力和高階思維能力。

4.探究：氨屬于堿性氣體，氨是如何轉(zhuǎn)化為固態(tài)氮肥，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的？

分組實驗：“造煙實驗”。

將蘸有濃氨水的玻璃棒分別和蘸有濃鹽酸、濃硝酸、濃硫酸的玻璃管接近時，能否產(chǎn)生白煙現(xiàn)象？簡述理由并寫出相應(yīng)化學(xué)方程式。

【設(shè)計意圖】提升學(xué)生觀察、分析、解決問題的能力，形成科學(xué)的實驗觀。

思考與交流：（1）三類干燥劑對氨氣的干燥分析？（2）如何檢驗氨氣？

【設(shè)計意圖】培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識和“綠色化學(xué)”思想。

教師：剛才研究氨的性質(zhì)，涉及的反應(yīng)都是非氧化還原反應(yīng)，氨中氮元素的化合價沒有發(fā)生變化，那么，—3 價是否可以改變？變化時氨表現(xiàn)出氧化性還是還原性？

5.探究：從氧化還原反應(yīng)或化合價的角度分析氨氣的性質(zhì)，試用化學(xué)反應(yīng)方程式來解釋氨氣與 Cl2、O2、CuO 反應(yīng)情況。若無催化劑，氨氣在純氧中燃燒，產(chǎn)物是什么？

【設(shè)計意圖】利用氧化還原反應(yīng)原理，從化合價角度推斷氨的還原性。根據(jù)證據(jù)推理與模型認(rèn)知，預(yù)測同一反應(yīng)物在不同反應(yīng)條件的反應(yīng)產(chǎn)物，引發(fā)強烈的認(rèn)知沖突，在思考、師生互助等交流過程中，培養(yǎng)學(xué)生探究與創(chuàng)新意識的核心素養(yǎng)和實事求是的科學(xué)態(tài)度。

思考與交流：閱讀 P 98，工業(yè)上制 HNO3 的流程圖，寫出各步反應(yīng)的化學(xué)方程式。

【設(shè)計意圖】鼓勵學(xué)生成為“化學(xué)人”，走入社會，宣傳、普及化學(xué)知識，幫助民眾了解與化學(xué)相關(guān)的食品、農(nóng)藥、醫(yī)藥等知識，讓民眾由“恨化學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤岸瘜W(xué)”，正確使用化學(xué)物質(zhì)，關(guān)愛環(huán)境。

圖示分析：氮及其化合物二維圖。

圖 4? 含氮物質(zhì)的“價態(tài)—類別”圖

【設(shè)計意圖】利用含氮物質(zhì)的“價態(tài)—類別”圖，可以從不同角度研究含氮物質(zhì)的性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化關(guān)系，以發(fā)展“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念”等化學(xué)核心素養(yǎng)。

6.探究：氨的用途。

將氨的用途與對應(yīng)的性質(zhì)用線連起來。

（1）作制冷劑? ? ? ? ? ? ? A.溶于水呈堿性

（2）制氮肥? ? ? ? ? ? ? ? ?B.與酸反應(yīng)

（3）制硝酸? ? ? ? ? ? ? ? ?C.易液化

（4）制純堿? ? ? ? ? ? ? ? ?D.催化氧化

【設(shè)計意圖】形成“結(jié)構(gòu)—性質(zhì)—用途”微粒觀;緊密聯(lián)系生產(chǎn)生活實際，汲取 STSE 發(fā)展的優(yōu)秀成果，滲透學(xué)以致用的思想，使學(xué)生全面發(fā)展。

【拓展】侯德榜制堿法。

化學(xué)原理：

NaCl + CO2 + NH3 + H2O = NaHCO3↓ + NH4Cl（可作氮肥）

2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O + CO2↑（CO2 循環(huán)使用）

先添加 NH3 而不是 CO2，CO2 在 NaCl 中的溶解度很小，先通入 NH3 使食鹽水顯堿性（用無色酚酞溶液檢驗），能夠吸收大量 CO2 氣體，產(chǎn)生高濃度的 HCO3-，才能析出 NaHCO3 晶體。

【設(shè)計意圖】利用科學(xué)史，讓學(xué)生樹立正確的科學(xué)價值觀，強化“從化學(xué)走進生活，走進社會”的教學(xué)理念，培養(yǎng)學(xué)生社會擔(dān)當(dāng)意識和科學(xué)探究能力。

【總結(jié)】（1）收獲;（2）問題與質(zhì)疑;（3）要求與希望。

三、板書設(shè)計：思維地圖

【設(shè)計意圖】以元素為核心輻射單質(zhì)、化合物等物化性質(zhì)構(gòu)建思維導(dǎo)圖和運用分類觀、轉(zhuǎn)化觀等方式讓學(xué)生掌握學(xué)習(xí)元素化合物知識的方法，幫助學(xué)生理解、掌握相關(guān)內(nèi)容，形成相應(yīng)的知識結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)，使知識條理化。

四、教學(xué)反思

1.新課程標(biāo)準(zhǔn)要求：“學(xué)生具有較強的問題意識，能夠發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的化學(xué)問題，敢于質(zhì)疑，勤于思考?！睘榇?，本節(jié)課以“問題鏈”為主線，貫穿全堂。以具體的事實、實驗探究為依據(jù)，堅持以人文本、立德樹人，激發(fā)學(xué)生的求知欲，鼓勵質(zhì)疑。通過自主學(xué)習(xí)、合作探究，不斷提高學(xué)生邏輯推理能力，分析、解決問題能力和總結(jié)歸納能力，體現(xiàn)探究性學(xué)習(xí)的特點。

2.新課程標(biāo)準(zhǔn)理念之一是“從學(xué)生已有的經(jīng)驗和將要經(jīng)歷的社會生活實際出發(fā)，幫助學(xué)生認(rèn)識化學(xué)與人類生活的密切關(guān)系，關(guān)注人類面臨的與化學(xué)相關(guān)的社會問題，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感，參與意識和決策能力”。在氨的知識學(xué)習(xí)中，我們著眼于現(xiàn)實問題解決，增強學(xué)生社會擔(dān)當(dāng)意識，形成環(huán)保觀，并能不斷實施科學(xué)探究。

3.核心素養(yǎng)是在問題情景中借助問題解決的實踐培育起來的。在教學(xué)過程中，在學(xué)生的腦海中根植了分類觀、元素觀、方法觀、實驗觀、變化觀、微粒觀、平衡觀、對比分析和學(xué)科價值觀等化學(xué)學(xué)科觀念的種子，使其真正體驗“由生活走進化學(xué)，由化學(xué)走向社會”的新課程理念，體現(xiàn)應(yīng)用價值的導(dǎo)向，突出“科學(xué)精神和社會責(zé)任”教育。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]丁秀蘭.一則廣告的思考：化學(xué)史教學(xué)是理解化學(xué)的有效方法[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2016（3）

[3]鐘啟泉.基于核心素養(yǎng)的課程發(fā)展：挑戰(zhàn)與課題[J].全球教育展望，2016（1）

[4]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017）[M].北京：人民教育出版社，2018

【基金項目】廣西教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃 2017 年度 C 類課題“基于科學(xué)素養(yǎng)培育的化學(xué)深層價值問題教學(xué)研究”（2017 C 244）研究成果之一。

（責(zé)編 盧建龍）