［摘 要］文章以“氮的固定”教學(xué)為例，以落實知識目標及核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，嘗試在教學(xué)中將真實情境與生命教育相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生從真實情境出發(fā)初識氮的循環(huán)，并在“初識—了解—建構(gòu)—應(yīng)用”的過程中逐步提升認知水平，落實生命教育；同時通過建構(gòu)含氮物質(zhì)的“價-類”二維圖，學(xué)會從物質(zhì)類別及物質(zhì)所含元素的化合價兩個角度認識氮及其化合物的性質(zhì)。

［關(guān)鍵詞］生命教育；情境化教學(xué)；氮的固定；氮循環(huán)

［中圖分類號］ G633.8 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-6058（2024）26-0060-04

習(xí)近平在2018年的全國教育大會上強調(diào)“要樹立健康第一的教育理念”，并在黨的二十大報告中提出“人民至上、生命至上”的重要理念。十三屆全國人大四次會議上，教育部提出要高度重視中小學(xué)生“生命教育”工作，把廣大學(xué)生的生命安全放在首要位置?；瘜W(xué)，作為一門與人類社會進步、生活質(zhì)量提升及人與自然和諧相處密切相關(guān)的學(xué)科，其教學(xué)不僅僅是傳授知識與技能，更要幫助學(xué)生形成正確的世界觀、價值觀，發(fā)揮化學(xué)學(xué)科的育人功能和價值，強化學(xué)生的生命意識。筆者嘗試以蘇教版高中化學(xué)必修二專題7第一單元“氮的固定”為例，探索如何在化學(xué)教學(xué)中融入生命意識教育。

一、教學(xué)現(xiàn)狀分析

基于課程標準及教材內(nèi)容的編排，教師在教學(xué)“氮的固定”時往往按照“結(jié)構(gòu)—性質(zhì)—用途”的教學(xué)思路開展教學(xué)，或者以情境“雷雨發(fā)莊稼”引入新課，講解雷雨發(fā)莊稼過程中含氮物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化，進而過渡到人工固氮的講解，包括其原理、化肥對人類社會發(fā)展的貢獻以及對生態(tài)環(huán)境的影響，落實“社會責任”素養(yǎng)的培養(yǎng)。而對于“氮的循環(huán)”，因教材中以“跨學(xué)科鏈接”的形式出現(xiàn)在章節(jié)的末尾，教師往往只是簡單講解或布置學(xué)生自行閱讀了解。上述教學(xué)模式未能充分挖掘氮與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系，未能引導(dǎo)學(xué)生樹立化學(xué)與環(huán)境、社會發(fā)展的意識，弱化了學(xué)科的生命教育功能。

二、教學(xué)設(shè)計思路

針對以上問題，筆者對生命教育視域下的情境化教學(xué)進行深入探究，并設(shè)計了“氮的固定”教學(xué)思路（如圖1）。

三、教學(xué)目標

1.了解自然界中的氮循環(huán)，認識氮循環(huán)過程中含有氮元素的物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化，感悟化學(xué)對于社會、生活、生命的價值。

2.認識氮的固定，能列舉自然固氮及人工固氮的過程，了解人工固氮對社會發(fā)展的重要意義及含氮物質(zhì)過量排放對環(huán)境帶來的危害，感受化學(xué)與自然的關(guān)系，樹立可持續(xù)發(fā)展觀。

3.認識氮及其化合物的性質(zhì)，并建構(gòu)“價-類”二維圖；關(guān)注社會熱點問題，并用所學(xué)知識辯證、理性地判斷、解決問題。

四、教學(xué)過程

環(huán)節(jié)一：引入新課，初識循環(huán)

【圖片展示】氮的作用圖片。

【講解】氮是地球上生命體的必需元素，它是蛋白質(zhì)分子、核酸和生物體內(nèi)各種酶的重要組成部分。植物的生長更是離不開氮，氮被用于制造葉綠素分子，缺少氮元素的植物會枯萎死亡。充足的氮能增強植物的光合作用，促進氨基酸和蛋白質(zhì)的形成，使植物枝葉茂盛，從而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量并改善其產(chǎn)品質(zhì)量。

【任務(wù)一】查找資料，調(diào)查分析人類面臨的有關(guān)氮的問題。

【學(xué)生】調(diào)查目前存在的有關(guān)氮的問題，即氮供不應(yīng)求和供過于求的問題。

【資料展示】

供不應(yīng)求——展示糧食短缺地區(qū)饑餓兒童的照片。新中國剛成立時，糧食的緊缺情況還是非常嚴重的。盡管大氣中氮的含量很高，但這些氮氣不能被生物直接利用。直到二十世紀初，隨著合成氨技術(shù)的發(fā)展，氮肥得以生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，這才緩解了產(chǎn)量受限問題。而現(xiàn)今非洲部分地區(qū)由于經(jīng)濟落后等原因，仍然存在糧食短缺問題。

供過于求——展示氮污染引起的光化學(xué)煙霧及赤潮現(xiàn)象致魚類等水生動物死亡圖片。水體富營養(yǎng)化是造成赤潮現(xiàn)象的主要成因，它降低了水的使用價值，并導(dǎo)致魚類等水生動物死亡。據(jù)報道，中國有三分之一的湖泊都出現(xiàn)了藻華，而含有大量有毒藻類的赤潮在東海各個入?？谒蛩奶帞U散。汽車尾氣中的氮氧化物排放到空氣中，與臭氧及一些碳氫化合物在紫外線照射下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生有毒的光化學(xué)煙霧，這些煙霧會刺激眼睛、傷害植物。

【歸納】糧食短缺、光化學(xué)煙霧、赤潮等問題都是因為氮循環(huán)的某一環(huán)節(jié)失衡造成的。由此可見，自然界中必須保持穩(wěn)定、平衡的氮循環(huán)以確保地球上的生命能夠生生不息、充滿生機。

設(shè)計意圖：通過任務(wù)一，讓學(xué)生親身實踐調(diào)查分析社會熱點問題。通過圖片情境和資料展示，引導(dǎo)學(xué)生初識氮的循環(huán)，進而關(guān)注社會，感悟化學(xué)能造福社會，人類活動可以影響環(huán)境，人與自然應(yīng)和諧相處。同時，通過展示饑餓兒童的照片，提升學(xué)生的幸福感知力，增強他們對現(xiàn)有生活的珍惜，并在此基礎(chǔ)上融入愛國主義教育，充分落實“社會責任”核心素養(yǎng)。

環(huán)節(jié)二：創(chuàng)設(shè)情境，建構(gòu)含氮物質(zhì)的循環(huán)

【任務(wù)二】觀看自然界的氮循環(huán)視頻，建立氮循環(huán)模型，構(gòu)建含氮物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程。

【視頻】播放自然界的氮循環(huán)視頻短片（源自科普中國）。

【學(xué)生】基于“價-類”二維圖繪制氮循環(huán)的途徑，并分析轉(zhuǎn)化過程中涉及的反應(yīng)。

【講解】從短片中可知：

1.在生態(tài)系統(tǒng)中，氮單質(zhì)和含氮化合物之間不斷相互轉(zhuǎn)化并被循環(huán)利用的過程稱為氮的循環(huán)。

2.氮在自然界中有多種存在形式?？諝庵屑s70%是氮氣，但氮氣不能被大多數(shù)生物直接利用，因此需將其轉(zhuǎn)化為含氮化合物。這種將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程叫作氮的固定。

【板書】

氮的循環(huán)：[氮的固定][氮氣 含氮化合物] （NH3、NH[+4]、NO[-3]）

設(shè)計意圖：通過應(yīng)用信息技術(shù)，創(chuàng)設(shè)生動有趣的視頻短片情境，讓學(xué)生進一步理解氮氣如何參與到自然界的氮循環(huán)中，真正了解氮循環(huán)中涉及的化學(xué)物質(zhì)及變化，感受化學(xué)與自然的關(guān)系，同時了解氮循環(huán)的重要性，學(xué)會尊重自然，重視可持續(xù)發(fā)展。引導(dǎo)學(xué)生將氮循環(huán)中涉及的含氮化合物標在“價-類”二維圖中，從化合價（氧化還原反應(yīng)）、物質(zhì)類別兩個角度認識元素及其化合物，掌握學(xué)習(xí)元素及其化合物的方法，學(xué)會從復(fù)雜的情境中找出關(guān)鍵要素建構(gòu)模型。

【問題1】氮氣轉(zhuǎn)化為含氮化合物有幾種路徑？

【學(xué)生】兩種：自然固氮和人工固氮。

【學(xué)生】自然固氮：植物把空氣中的氮氣轉(zhuǎn)變?yōu)榛蠎B(tài)的氨；通過閃電、火山爆發(fā)等過程產(chǎn)出含氮化合物。人工固氮：通過人工合成的方式制造氨。

【講解】植物通過自然固氮可以從空氣中獲得化合態(tài)的氮，但不能滿足許多植物生長的需要。豆科植物根部常附有小根瘤，其中含有固氮菌，能把空氣中的游離氮轉(zhuǎn)化為化合物形態(tài)的氨（或銨態(tài)氮肥）作為自身的養(yǎng)分。這種由自然界中微生物種群通過生物化學(xué)過程將空氣中的氮氣轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程稱為生物固氮。目前，科學(xué)家正致力于探索豆科植物實現(xiàn)固氮的機理，模擬生物固氮，爭取實現(xiàn)在溫和條件下固定空氣中的氮，以為人類所用。

【視頻】雷雨發(fā)莊稼。

【講解】自然界并不是所有種類的植物都可以像豆科植物那樣自行固氮，在人類合成化肥之前，植物的肥料除動物糞便之外，主要“靠天賞飯”。

【問題2】“雷雨發(fā)莊稼”“一場雷雨一場肥”等諺語中蘊含哪些化學(xué)原理？

【實驗探究】模擬閃電固氮的實驗。

【學(xué)生】觀察并記錄實驗現(xiàn)象。

【分析】三頸燒瓶內(nèi)一開始無明顯現(xiàn)象，后來變?yōu)榧t棕色，顏色逐漸加深。結(jié)合“拓展視野”欄目中的知識，可分析判斷出生成的紅棕色氣體是NO2 。

【演示實驗】“NO與空氣接觸”實驗。

【講解】通過實驗發(fā)現(xiàn)NO與空氣接觸立即變?yōu)榧t棕色，請同學(xué)們重新分析氮氣與氧氣發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，并在“價-類”二維圖中標出整個過程中含氮物質(zhì)的變化。

【板書】N2+O2＝2NO 2NO+O2＝2NO2

3NO2+H2O＝2HNO3+NO

【分析】二氧化氮與水反應(yīng)最終生成硝酸混于雨水中，雨水降落到土壤中又會進一步形成硝酸鹽，其中的硝酸根離子被植物的根系吸收，轉(zhuǎn)化為植物生長所需的養(yǎng)料，這相當于施用了天然的硝態(tài)氮肥，有助于莊稼成長。

設(shè)計意圖：通過創(chuàng)設(shè)“雷雨發(fā)莊稼”的情境，引導(dǎo)學(xué)生探究含氮物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化，使學(xué)生能夠從化學(xué)的視角出發(fā)，分析并解決生活中的問題，從而提升問題解決能力，體驗解決問題后的成就感；通過引導(dǎo)學(xué)生讀取和分析“拓展視野”欄目中的信息，培養(yǎng)學(xué)生信息提取和加工的能力；通過“觀察實驗現(xiàn)象—對現(xiàn)象作出合理的解釋—用化學(xué)方程式準確表達”這一學(xué)習(xí)過程，培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)探究”核心素養(yǎng)。

【資料展示】跌宕起伏的合成氨歷史以及我國合成氨工業(yè)的發(fā)展。

【問題3】如何看待哈伯發(fā)明的合成氨技術(shù)？

【學(xué)生】哈伯的壯舉讓人類免除了饑荒；合成氨為毀滅性炸藥提供原料……

【講解】合成氨工藝的必要性、技術(shù)難題、危險性及合成氨未來的發(fā)展。

【小結(jié)】通過對以上兩種固氮方式的學(xué)習(xí)，同學(xué)們已經(jīng)建構(gòu)出氮及其化合物的“價-類”二維圖（如圖2）。大氣中的氮氣被轉(zhuǎn)化為銨根或硝酸根離子。大部分植物的根從土壤中吸收銨根離子和硝酸根離子，并經(jīng)過復(fù)雜的生物轉(zhuǎn)化過程將其合成各種氨基酸，最后轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)等有機氮。動物以植物為食物，從而獲取植物蛋白，并將其轉(zhuǎn)化為動物蛋白。

設(shè)計意圖：通過合成氨發(fā)展史實的介紹，讓學(xué)生了解合成氨的研究歷程、原理和意義。同時，引導(dǎo)學(xué)生體會科學(xué)發(fā)展的艱辛，領(lǐng)悟科學(xué)精神，并贊賞化學(xué)對社會發(fā)展所作出的貢獻，培養(yǎng)學(xué)生從理論、經(jīng)濟、技術(shù)、設(shè)備和環(huán)境等角度綜合分析問題并解決問題的意識，促進“社會責任”核心素養(yǎng)的有效落實?；谖覈铣砂惫I(yè)的發(fā)展，幫助學(xué)生了解我國化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，感受當今祖國科技發(fā)展之迅猛，進一步培養(yǎng)學(xué)生的愛國精神。通過哈伯發(fā)明合成氨技術(shù)的簡單介紹，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會理性、辯證地看待問題。

環(huán)節(jié)三：創(chuàng)設(shè)情境，建構(gòu)自然界中的氮循環(huán)

【任務(wù)三】結(jié)合含氮物質(zhì)的“價-類”二維圖，建構(gòu)自然界的氮循環(huán)。

【圖片展示】氮在自然界中的循環(huán)示意圖（如圖3）。

【問題4】結(jié)合“價-類”二維圖，指出含氮物質(zhì)在自然界中所處于的生態(tài)圈。

【學(xué)生】氮氣通過氮的固定被動植物等吸收。動物的排泄物和尸體殘骸以及植物的腐敗物被微生物分解成含氮化合物，又回到土壤、大氣和水體中，部分被植物再次吸收利用，部分轉(zhuǎn)化為氮氣，再次回返到大氣中。

設(shè)計意圖：通過創(chuàng)設(shè)圖片情境，引導(dǎo)學(xué)生觀察分析圖片，并結(jié)合上一環(huán)節(jié)中建構(gòu)的“價-類”二維圖從物質(zhì)轉(zhuǎn)化及自然界兩個角度理解“氮循環(huán)”；基于氮及其化合物在自然界中的存在形態(tài)及其相互轉(zhuǎn)化，建構(gòu)“氮元素在自然界中的循環(huán)”圖，讓學(xué)生了解氮在自然界生態(tài)圈中的循環(huán)路徑。這一過程將化學(xué)物質(zhì)與自然生態(tài)系統(tǒng)有機結(jié)合，進一步說明化學(xué)在促進人與自然和諧相處方面的重要作用，鼓勵學(xué)生從化學(xué)的視角關(guān)注自然，更加理性地了解自然。

環(huán)節(jié)四：氮循環(huán)的應(yīng)用

【任務(wù)四】假如你是環(huán)境科學(xué)家，如何解決氮循環(huán)失衡引起的環(huán)境問題？

【問題5】氮氧化物的排放會破壞生態(tài)環(huán)境并危害人類健康，你們有哪些合理的解決方案？

【學(xué)生】開發(fā)新能源；汽車尾氣進行處理后再排放……

【教師】根據(jù)氮元素“價-類”二維圖推測汽車尾氣中氮氧化物是如何產(chǎn)生的？如何處理？

【學(xué)生】氮氣與氧氣反應(yīng)后產(chǎn)生氮氧化物。減少汽車尾氣的危害有三種措施：（1）安裝汽車尾氣凈化裝置；（2）將NOx轉(zhuǎn)化為無污染的氮氣；（3）使用以液化天然氣或高效燃料電池為動力的新型環(huán)保汽車。

【教師】硝酸工廠廢氣也是產(chǎn)生氮氧化物的主要源頭，如何處理硝酸工廠中產(chǎn)生的氮氧化物？

【資料展示】硝酸工廠利用SCR脫硝技術(shù)、堿液吸收法、物理化學(xué)吸附法等方法處理尾氣。

【教師】調(diào)查分析赤潮產(chǎn)生的原因，并提出解決方案。

【學(xué)生】工業(yè)廢水的排放，農(nóng)藥、化肥殘留物的排放及生活廢水的排放。治理赤潮災(zāi)害主要采取“預(yù)防為主，防治結(jié)合”的策略。赤潮治理方法包括物理法、化學(xué)法、生物法。

【教師】“綠水青山就是金山銀山”，因此，同學(xué)們應(yīng)當從自身做起，不僅要好好學(xué)習(xí)科學(xué)知識，還要愛護環(huán)境。

設(shè)計意圖：通過讓學(xué)生扮演“環(huán)境科學(xué)家”角色，引導(dǎo)學(xué)生以科學(xué)家的態(tài)度、化學(xué)的視角看待問題，讓學(xué)生認識到環(huán)境保護和資源合理利用的重要性，強化學(xué)生的社會責任意識；讓學(xué)生能夠依據(jù)科學(xué)理性、辯證地看待問題，對解決方案作出正確的評估，鼓勵學(xué)生好好學(xué)習(xí)化學(xué)知識，努力為化學(xué)的發(fā)展作出貢獻。

五、教學(xué)啟示

1.充分挖掘教材資源，依托學(xué)科特色實施生命教育。例如，可以利用教材中的“科學(xué)史話”“拓展視野”“生活向?qū)А薄翱鐚W(xué)科鏈接”等內(nèi)容，將其拓展延伸作為情境主線，讓學(xué)生置身在科學(xué)研究中，親身體驗科學(xué)探究過程，增強學(xué)習(xí)的參與感。

2.聚焦社會熱點，發(fā)揮學(xué)科價值，深化生命教育。本節(jié)課以“當今人類面臨的氮問題”為切入點，構(gòu)建以環(huán)境問題為核心的教學(xué)情境，促使學(xué)生關(guān)注化學(xué)與社會、自然之間的關(guān)系，首尾呼應(yīng)，最后用所學(xué)知識解決“氮問題”，理解“人地和諧”的重要性，從而自覺愛護環(huán)境，維護生態(tài)平衡。

3.關(guān)注生活實際，利用學(xué)科功能落實生命教育。本節(jié)課從“雷雨發(fā)莊稼”到人工固氮、化肥的生產(chǎn)，在整個固氮線索的指引下，讓學(xué)生認識到學(xué)習(xí)化學(xué)知識的重要性，并通過親身實驗，獲取直接經(jīng)驗，形成技能，獲得成就感，提升解決實際問題的能力。

總之，教師在教學(xué)中應(yīng)重視生命教育，鼓勵學(xué)生學(xué)以致用，能夠主動運用所學(xué)知識和方法解決實際問題，從化學(xué)的視角觀察生活，辯證地看待化學(xué)與社會、自然的關(guān)系。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 韓梅，秦冰.高中化學(xué)學(xué)科中的社會責任素養(yǎng)內(nèi)涵及課程內(nèi)容指向探析 ：以必修課程為例[J].化學(xué)教學(xué)，2020（2）：9-13.

[2] 丁文.鋪設(shè)化學(xué)史料，整合教學(xué)內(nèi)容，落實核心素養(yǎng)：以“氮的固定”為例[J].化學(xué)教與學(xué)，2023（18）：49-54.

[3] 馬少峰，鄭彥鋒，馮新平.實現(xiàn)元素化合物知識結(jié)構(gòu)化的教學(xué)實踐與探索：以“氮及其化合物”為例[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2023（2）：43-47.

（責任編輯 羅 艷）