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1、基于化学基本观念建构的“氨”的教学设计研究随着化学新课程的实施，中学化学教学正由“知识为本”向“观念为本”转变。高中化学新课程标准明确指出：“从学生的已有经验和将要经历的社会生活实际出发，帮助学生认识化学与人类生活的密切联系”，引导学生“认识化学现象的本质，理解化学变化的基本规律，形成有关化学科学的基本观念”。已有很多研究者开始关注化学基本观念及其教学。【1-4】教学设计是联结教学理论与教学实践的中介和桥梁。只有进行基于化学基本观念建构的教学设计，才能够在化学教学中有效落实化学基本观念。“氨”是高中化学教学中较为重要的内容，本研究将对该课题进行基于化学基本观念的教学设计，以期为进行“帮助学生形
2、成有关化学科学的基本观念”的教学提供参考。一、教学内容分析与化学基本观念的抽提 教材中呈现的是具体知识和概念，基本观念是内隐其中的。【3】化学基本观念并不是孤立和独立的，而是以化学具体知识和概念为依托，因此，我们需要基于具体的知识和概念，抽提化学基本观念，这样可以将化学基本观念与化学具体知识和概念的学习有机的结合起来。氨是我们生活中极为重要的一种无机元素化合物，与我们的生活密切相关，工业合成氨的技术解决了人类生活的温饱问题。氨作为一种含氮化合物，是高中阶段学生需要深入学习和认识的一种重要的、有代表性的无机元素化合物。氨这一节课中，教材内容主要介绍了氨的物理性质、化学性质及其应用，主要包括氨极易
3、溶于水，氨水溶液的碱性，氨能与酸发生反应，氨具有还原性，以及氨在生活和工业生产中的应用。教材将氨的学习安排在氧化还原反应之后，进行深入学习，帮助学生发展基于化合物中的核心元素的化合价预测物质性质的角度，有助于学生学习和研究无机元素化合物知识的一般思路和方法，将学生对元素化合物知识的学习提升到一个新的高度，为后面其他类型的元素化合物知识的学习奠定基础。这也是学生高中阶段元素观的重要内涵之一。本节课的具体内容及其所承载的化学基本观念如下：1、 通过对氨的化学性质的学习，通过探究氨水中存在的微粒，加深对微粒观的理解；2、 基于对氨中-3价氮元素的还原性的认识以及其他含-3价氮元素化合物的还原性的探究
4、，发展学生的元素观；3、 基于对氨制备铵盐和硝酸的认识，发展学生的变化观；4、 通过批判性认识氨的用途，培养辩证地认识和应用物质的意识，发展化学价值观。二、教学设计思路化学对于人类的生活有三个层面的意义：认识物质、改造物质和应用物质。认识物质是改造和应用物质的基础，认识物质和改造物质的目的都是应用物质。本节课通过引导学生对人类生活极为重要的一种物质氨的化学性质的学习，了解氨在社会生活中的应用，深入认识氨水的碱性以及还原性，掌握利用氨制备相关氮肥及其他重要化工原料的方法，学习研究无机化合物的一般思路和方法，体会化学在认识物质、改造物质和应用物质中的作用，加深学生对微粒观、元素观、变化观和化学价值
5、观的理解。具体设计思路描述如下。知识学习是观念建构的基础。但单纯的知识本位的教学并不能有效地帮助学生建构化学基本观念。要建构化学基本观念，还需要通过构建一定的学习情景，提出有思考价值的问题，并能驱动学生有效的思考和探究活动。因此，我们的教学从氨的在人类生产和生活中的发挥功能价值的两面性出发，引发学生对科学价值观的思考，同时激发学生对氨这一重要物质性质进行深入探究的愿望。接下来我们主要引导学生深入探究氨的化学性质，本节课中我们共安排三站探究，其中探究第一站主要探究氨溶于水后的碱性，并引导学生深入分析氨水显碱性的微观本质原因，以发展学生的微粒观。第二站探究主要是引导学生认识氨与酸的反应及其本质，了
6、解铵态氮肥制备的化学本质，帮助学生认识氨在制备氮肥方面的重要价值，理解氨在人类生活中正面形象天使。通过第二站探究主要发展学生的转化观。从知识学习来看，前两站探究主要帮助学生认识氨的特性。探究第三站主要引导学生从氨中氮元素化合价出发，预测并证明氨具有还原性，并引导学生扩展认识，进一步了解-3价的氮元素具有还原性，帮助学生发展核心元素观，同时帮助学生了解氨制备硝酸的基本过程，了解氨曾经在人类生活中扮演的魔鬼角色的化学本质。经过三站探究，在学生对氨的性质有了深入认识的基础上，引导学生了解氨的用途，并引发学生对氨的功与过的讨论，帮助学生建立辩证地认识物质用途的科学价值观。最后本课时在小结阶段，通过复习
7、引入从物质类别分析物质化学性质的视角，帮助学生建立完善的从物质类别、物质中核心元素化合价、以及物质本身的特性三个角度研究无机元素化合物性质的一般思路和方法。之后通过抛出探究亚硝酸的性质这一探究任务，检测并强化学生研究无机元素化合物性质的一般思路和方法，意在进一步整合的基础上，进一步推动化学基本观念的构建，并使其活化和功能化。氨制备硝酸的原理氨及其他含有-3价氮元素的化合物都有还原性分析氨制备硝酸的原理探究-3价氮元素的还原性工业制硝酸变化观生活中氨为何要转化成铵盐？化学价值观微粒观化学观念氨与酸能够反应生成相应的铵盐化学知识氨极易溶解于水，氨溶于水的反应及其中的有关的微粒氨的实际用途氨与不同种
8、类的酸反应制备铵盐学生活动思考天使与魔鬼的角色变化的原因分析氨与水反应的产物及其微观组成问题驱动氨为什么可以制备硝酸？氨为何可产生喷泉？其产物的组成是什么为什么氨既是天使又是魔鬼？学习情景天使与魔鬼的双重角色肥料的再加工：铵态氮肥氨喷泉认识物质 改造物质应用物质化学的意义三、教学过程设计教学环节教师活动学生活动设计意图引入【新课引入】角色描述：有一种物质，它既是“天使”，它也是“魔鬼”。这种物质就是“氨”。人们将其奉为天使，主要是因为它为人类带来了香甜的面包，人们又将其称为魔鬼，则是因为它的诞生曾给人类带来过战争的灾难。【过渡】物质的性质决定其用途，下面就让我们一起来研究一下氨究竟具有哪些性质
9、。倾听，思考以“天使”和“魔鬼”这一看似不可能同时用于描述同一事物中角色，激发学生好奇心，使学生对这一物质产生想要一探究竟的心理。同时以此作为培养学生的化学价值观的铺垫。探究第一站 氨喷泉【情景】氨具有非常优秀的“品质”“滴水之恩，涌泉相报”。下面我们来观赏一下氨的这一品质。【探究实验】与学生共同演示氨的喷泉实验。请学生描述实验现象，同时呈现问题组，引导学生思考。【问题组】1、氨的喷泉实验说明了什么？2、氨溶解于水仅仅是物理变化吗？3、氨溶解于水后得到的溶液（氨水）中都存在哪些微粒？【板书】1、氨气的物理性质2.氨气的化学性质氨与水反应【思维升华】1、喷泉实验的原理及操作要点？2、装置中如果没
10、有胶头滴管，喷泉实验怎么完成？【启发】 如果没有胶头滴管，可以用热毛巾或用双手捂住烧瓶。也可引发喷泉。观察实验现象，思考相应问题。讨论解决问题：根据氨的喷泉实验概括氨的物理性质：氨气为无色、有刺激性气味的气体，极易溶于水。氨气极易溶于水，水溶液显碱性。氨溶解于水发生了化学变化。根据教师提供的方程式，分析氨水的微观组成：氨水中含有氨分子、水分子、一水合氨分子、铵根离子、氢氧根离子讨论回答：氨气极易溶于水，使用胶头滴管挤出水以后，使瓶里的气压迅速减小，外界气压把水压上来形成喷泉。喷泉实验成功的关键是：装置气密性好且干燥；气体要收集满通过对喷泉实验形象化的描述以及喷泉实验的真实情形，进一步激发学生意
11、欲深入探究该物质性质的兴趣。通过一组问题提示学生思考的路径，使其思维有序且深入。引导学生分析氨水的微观组成，帮助学生深入理解氨溶于水显碱性的本质原因，培养学生从微观视角深入认识物质的意识，发展学生的微粒观。喷泉实验是中学非常重要的一个实验，体现了化学与物理学科的综合，有利于培养学生的综合能力，深入思考和分析喷泉实验有助于深化学生对喷泉实验基本原理的认识。探究第二站 铵态氮肥的制备【提问】氨水中含有铵根离子，植物是可以吸收铵根离子的，为什么现代农业中不直接使用氨水作为肥料？应该如何对氨进行改造，从而制成使用更加方便的肥料（氨能与哪些物质发生反应）？【演示实验】用一玻璃棒蘸取浓氨水靠近另一根蘸有浓
12、盐酸的玻璃棒，观察现象。【板书】氨与酸的反应反应化学方程式为：NH3+HCl = NH4Cl【思考】氨气能与硝酸、硫酸等酸反应吗？如果可以，请写出化学方程式。【总结提升】氨能与很多种酸发生反应，生成相应的铵盐。实质均可用离子方程式表示为NH3+H= NH4这就是铵态氮肥的制备原理。思考观察并描述实验现象：可观察到冒白烟，思考解释现象：由于氨水和浓盐酸都容易挥发，氨气和氯化氢气体反应，产生白色的氯化铵。学生练习书写方程式：NH3+HNO3NH4NO3；2NH3+H2SO4(NH4)2SO4激发学生的认知冲突，引导学生深入认识氨与酸反应的化学性质，补充认识氨的易挥发的物理性质，了解氨制造氮肥的基本
13、原理，回扣氨作为天使角色的解释，同时深化对物质转化观的理解。探究第三站 工业制硝酸与-3价氮元素的还原性【探究问题】氨中氮元素的化合价是多少？从化合价的角度分析，氨还可能有什么性质？【展示】提供工业制备硝酸的事实。【讲授】这个反应是工业上制备硝酸的基础，叫氨的催化氧化法制硝酸，硝酸是制备炸药的重要原料。也正是这个反应在第一次世界大战中让德国得以大量生产炸药。板书】氨的催化氧化【问题】是否所有含有-3价氮元素的物质都具有还原性？【活动探究】设计并实施实验方案，证明-3价的氮元素具有还原性。说明分组情况及具体要求；与学生交流实验方案。最终确定学生分组实验的实验方案。实验方案：氨水、氯化铵、硫酸铵、
14、碳酸铵等分别与酸性高锰酸钾反应，酸性高锰酸钾都褪色。总结：总结-3价氮元素的还原性思考分析：氨中氮元素的化合价是-3价，是氮的最低化合价，只有还原性，它可以与具有氧化性的物质反应。展开小组讨论。设计出合理方案。交流各组设计的实验方案。分小组进行实验探究。体会-3价氮元素都具有还原性通过设置问题提示学生分析物质化学性质的另一角度核心元素的化合价。通过氨的催化氧化实验证明学生的预测是正确的，强化学生对基于物质中核心元素化合价预测物质性质的角度的建立。通过深入探究，让学生体会-3价氮元素的还原性，帮助其构建核心元素观，建立基于物质中核心元素化合价预测和研究物质性质的角度。【思考讨论】展示氨的用途，并
15、引导学生讨论氨的功与过。辩证地思考、讨论，形成科学的认识。通过批判性认识氨的用途，培养辩证地认识和应用物质的意识，发展化学价值观。概括整合【小结】引导学生回顾总结本节课所学的主要内容。主要从氨的性质以及研究无机元素化合物性质的一般思路和方法两个方面整合提升学生的认识。并在综合层次上回扣本节课涉及的四个化学基本观念。总结整理本节课所学内容，进一步体会科学应用物质的重要意义，同时形成研究无机化合物性质的一般思路和方法，并进一步理解四个化学基本观念。帮助学生形成整体认识，有助于学生对本节课内容的掌握。同时回扣导入环节，发展学生的科学价值观，同时形成研究无机化合物性质的一般思路和方法，发展学生对四个化
16、学基本观念的认识。迁移应用【探究思考】请预测HNO2具有哪些化学性质？请谈谈你对某物质的认识？思考并从物质类别和化合价两个角度预测HNO2的化学性质。通过设计一个类似情景的问题，检测学生研究无机化合物性质的思路和方法的掌握情况，并促进这一方法的迁移，应用中进一步强化观念。四、本教学设计的特色反思本教学设计，可以看出本教学设计具有以下特色。首先，坚持以“观念为本”的教学设计理念，围绕观念来设计和组织教学 。本设计基于“氨”相关的具体内容的分析抽提出微粒观、元素观、变化观和化学价值观四个化学基本观念，并自始至终围绕这四个化学基本观念设计和组织教学。其次，设计中特别重视设计以问题为引导的探究活动，通
17、过问题来调动学生的积极思维和探究。设计中通过设计“氨的喷泉实验说明了什么？氨溶解于水仅仅是物理变化吗？氨溶解于水后得到的溶液（氨水）中都存在哪些微粒？氨为什么要转化成铵盐？氨为什么可以制备硝酸？是否-3价是否所有含有-3价氮元素的物质都具有还原性？”等一系列有思考价值的问题，驱动学生进行了三站探究，有效地调动了学生的积极思维，从而有效地落实了帮助学生构建化学基本观念的目标。另外，设计中还注意尊重学生的认知特点与学习兴趣,紧密结合学生的已有知识经验和社会生活常识，创设了“天使与魔鬼”、“氨喷泉”、“ 肥料的再加工：铵态氮肥”、“ 工业制硝酸”、等学生喜欢和容易接受的学习情景，有效地吸引了学生的注
18、意力，激发了学生的学习兴趣，并未探究性问题的提出提供了有效的支撑。参考文献1、 毕华林，卢巍.化学基本观念的内涵及其教学价值.中学化学教学参考.2011（6）：3-62、 毕华林，辛本春.促进“观念建构”的化学教学策略. 中学化学教学参考.2011（7）：3-53、 毕华林，崔素芳.促进“观念建构”的化学教学设计. 中学化学教学参考.2011（8）：3-64、 梁永平.化学科学理解的基本视角及其核心观念.化学教育.2011（6）：4-75、 吴俊明.化学教学设计的发展和问题.化学教育.2012（4）：4-96、 毕华林，亓英丽.高中化学新课程教学论.北京：高等教育出版社,2005:1437、 刘雄.“第二节 氨 铵盐” 第一课时教学设计.化学教学.2009(12):46-488、 林芳兰.“氨的性质及制法的探究” 教学设计. 化学教学.2009(7):45-47
