基于落实化学学科核心素养的教学设计 论文

基于落实化学学科核心素养的教学设计

——以《“空气”制造“面包”、“天使”与“魔鬼”—

—氨气的生成与转化》为例

摘要以《“空气”制造“面包”、“天使”与“魔鬼”——氨气的生成与转化》为例，通过教学内容分析、学情分析，确定了基于化学学科核心素养的教学目标。通过实验探究氨气的

化学性质，引导学生初步建构氨气与酸反应的认识模型，引导学生建立物质性质与物质用途的关联，体验科学探究的一般过程，培养学生科学精神与社会责任素养。通过设计“空气”

制造“面包”、“牡丹花开”、“魔棒生烟”、“天使”与“魔鬼”等活动，增强学生将化学知识应用于生产、生活实践的意识，培养求真务实的科学态度，提高参与科技活动的热情。

关键词化学学科核心素养氨气科学探究普通高中化学新课程标准指出，化学课程教学以发展学生化学学科核心素养为主旨，倡

导真实问题情境的创设，开展一系列的实验探究活动，旨在激发学生的化学学习兴趣，实施[1]

素养为本”的教学。弗里茨·哈伯，由“空气”制造出“面包”，让人们摆脱了对天然“[2]

氮肥的依赖。通过《氨气的生成与转化》课例，设计“空气”制造“面包”、“牡丹花开”、“魔棒生烟”、“天使”与“魔鬼”等活动，渗透化学学科核心素养，将化学学科核心素养落地生

根。1教学背景分析

1.1教学内容分析

本节内容选自山东科技出版社高中化学必修第一册《氮的循环》的第二课时。此部分内容涉及到氨的转化与生成的相关知识和概念，通过研究氨的转化及性质和用途，深化我们从

元素价态-物质类别的价-类二维图视角认识含氮元素物质间的转化关系，强化对含氮物质及其相互转化的认识。

1.2学情分析

首先，在知识层面上学生已经学习了氯气及其化合物、钠和钠的化合物、碳和碳的化合物的知识，对元素化合物的内容并不陌生，并且已经掌握了氮的固定、铵盐性质、氧化还原

等相关知识；在能力层面上学生已经具备了基本的实验探究能力，且具有一定的分析问题和解决问题的能力；在心理层面上学生有着较强的好奇心和求知欲，能够在教师的引导下积极

思考和回答问题。教学与评价目标

基于教材分析和学情分析，以及《普通高中化学课程标准（2017版）》的要求，确定本节内容的教学与评价目标如下：

2.1教学目标:

通过设计不同实验探究氨气的化学性质，引导学生形成基于元素价态-物质类别对物质的性质进行预测的认识模型；通过设计“空气”制造“面包”、“牡丹花开”、“魔棒生烟”、“天

使”与“魔鬼”等活动，深入认识氨的生成及其转化关系，在化学学习中体验科学探究，同时培养学生科学精神与社会责任素养，增强学生将化学知识应用于生产、生活实践的意识，

培养求真务实的科学态度，提高参与科技活动的热情。.2评价目标:

通过对“牡丹花开”、“魔棒生烟”的实验设计方案的交流与点评，发展学生实验探究设计的水平；通过对氨气转化关系的讨论和点评，诊断并发展学生对物质及其转化思路的认识

水平。通过设计“空气”制造“面包”、“牡丹花开”、“魔棒生烟”、“天使”与“魔鬼”等活动，提升学生利用理论知识解决实际问题的水平及其对化学价值的认识水平。

3教学策略

为了更好地突出重点，突破难点，本节课采用情境激发、问题驱动、实验探究、交流研讨的教学策略，将实验探究、问题讨论及实际应用相结合，以促进学生自主学习、合作学习

和探究学习，如图1所示。Fig.1Teaching

Strategyof

"Generation

and

Transformation

of

Ammonia"

图

1

“氨气的生成与转化”教学策略4教学过程

本节课以“科学探究与创新意识”为素养主线，采用问题驱动、科学探究与合作学习策略构成策略线，通过“牡丹花开”、“魔棒生烟”兴趣实验讲述“氨的发现史”构成兴趣线，

让学生采取组内、组间互评的评价方式构成评价线，落实素养为主的“教、学、评”一体化，如图2所示，具体环节如下。

Fig.2Teaching

Process

of

"Generation

and

Transformation

of

Ammonia"图

2

“氨气的生成与转化”教学过程

环节一：创设情境，激发兴趣教师活动

学生活动设计意图通过“弗里茨·哈伯，成为第一个从空认真聆听、积极思考,积

气中制造出氨的科学家，使人类摆脱依极踊跃回答问题

通过“氨气的发现史”靠天然氮肥的被动局面，获得1918年

诺贝尔化学奖”这一科学史实引入本节课的学习。赞扬哈伯的人说：他是天使，

为人类带来丰收和喜悦，是用空气制造导入新课，引起学生兴

趣，激发学习热情，把学生的注意力集中到

课堂上，并且引出课题[2]

面包的圣人。请同学们思考：如何由空气制造面包呢？

引导学生回顾氮的循环中人工固氮原回忆旧知，完成课内探究通过回忆旧知，以旧带理，讲述氨气的工业制备方法，让学生案探究一，书写反应方程新，了解工业合成氨的

高温高压‡ˆˆˆˆˆ†

ˆˆˆˆˆ书写相关原理的化学方程式。式：

N+

3H2催化剂

方法，培养学生自主学习、获取信息、分析问

题和总结整理的能力。2NH3

2环节二：交流合作，设计方案

教师活动学生活动设计意图

根据氨气的工业制备过渡到实验室制学生设计实验方案如下：将

通过设计“牡丹花备，让学生们结合初中所学的铵盐的塑料杯盖子倒置后把花形滤

开”活动，提升学生

性质，并结合所给的实验器材，设计纸与其紧密贴合，用胶头滴

利用理论知识解决[3]

实验方案，并写出实验原理。

管滴加几滴酚酞试液于花型

实际问题的水平，在实验器材：透明塑料杯（含盖子）、玻滤纸上使其完全浸润，将氯化学学习中体验科

璃棒、提前剪好的花形滤纸、喷壶化铵固体和氢氧化钙固体起

学探究，培养学生科倒入塑料杯中，盖上塑料盖学精神与社会责任

子，然后用玻璃棒快速搅拌，素养。观察并记录实验现象。

Ca(OH)+2NHCl==CaCl+2422NH↑+2HO

32环节三：动手实践，验证方案

教师活动学生活动设计意图

引导学生依据所设计的实验方案，分各组成员积极配合，进行分组通过设计“牡丹花组进行实验，通过动手实践，学生进实验。

开”活动，实现

一步验证设计方案的有效性。考虑到实验现象:生成

预测(Predict)—课堂时间限制，该环节的学生实验，无色有刺激性

观察(Observe)—

提前做好准备，事先将花型滤纸固定气味气体、滴

解释(Explain)的在杯盖上。记录实验现象，并追问：有酚酞的花型滤纸变红

POE教学策略，诊断请同学们根“牡丹花开”实验，分析根据现象学生进行分析：a、氨并发展学生解决实

氨气的物理性质和化学性质以及“牡气是无色、有刺激性气味、易际问题的能力水平，丹”为什么会“开花”（变红）？溶于水的气体

b、氨气是一种

培养学生科学精神

讲述氨气与水的反应碱性气体，与水发生反应生成

与社会责任素养。溶于水的碱性物质c、氨水中

存在氢氧根离子环节四：学以致用，问题解决

教师活动学生活动设计意图

资料显示：工业合成的氨中多于八成氨可与盐酸反应，思考是不是可用于制氮肥。氮肥的使用大大提高氨可以与酸反应制得相应的氮

了人类的粮食产量，解决了地球上因肥？模拟并改进实验使

学生能够生动又直粮食不足而导致的饥饿和死亡问题。

氯化铵、硝酸铵是常用的氮肥，工业观地观察到实验现

[4]中怎样生产这些肥料呢？

模拟并改进氨与氯化氢反应之“魔棒生烟”，让学生观察现象，写出反应

原理。同时，氨还可以与其他酸如硝酸反应，引导学生建构氨气与酸反应

的模型。象，加深学生对实验

的印象。建立氨与酸反应的模型，并能运

用模型来预测物质及其可能的变化，培

当浓盐酸和浓氨水靠近时，有养

学生实验创新意白烟生成。

识和绿色化学意识。NH+HCl=NHCl

34NH+H

=

NH4+

+3高温

==氨还可以发生催化氧化反应生成

4NH+5O2

催化剂

4NO+6H

O32NO，用于工业制备硝酸，请各小组2NO+O

=2NO+H

O

=

2HNO

+

NO

322同学展开讨论，如何以

NH

为原料

3NO

322制备

HNO

？

3环节五：概括总结，知识迁移

教师活动学生活动设计意图

问题：根据上述所学性质，概括总结制备氮肥、硝酸的原料；

引导学生客观评价氨气的用途。制冷剂等氨泄漏可向现场喷

科学带来的利弊，既

河南平顶山中鸿煤化公司发生合成水或雾状盐酸

要赞赏哈伯为人类氨泄露，造成了20人中毒，其中5

所做的贡献，也要批判利用化学手段危

人较为严重。当地各部门进行了抢救，险情已经得到了控制。请同学们

思考，发生氨气泄漏时，如果你是现场指挥，你会怎么做？（写出相关反

应原理）害人类的行为

赞扬哈伯的人说：他是天使，为人类带来丰收和喜悦，是用空气制造面包

的圣人。诅咒他的人则说：他是魔鬼，给人类带来灾难、痛苦和死亡。请同

学们思考，我们应该怎样看待事物？概括总结，巩固练习，布置作业，画

出思维导图辨证的观点看待事物，分析哈

伯的功与过5结束语

本节课以《“空气”制造“面包”、“天使”与“魔鬼”——氨气的生成与转化》作为一个学科主题，以“科学探究与创新意识”为素养主线，采用问题驱动、科学探究与合作学习

策略构成策略线，通过“牡丹花开”、“魔棒生烟”兴趣实验讲述“氨的发现史”构成兴趣线，让学生采取组内、组间互评的评价方式构成评价线，落实素养为主的“教、学、评”一体化

的《氨》的

PCK教学设计。通过开展以实验为主的多种探究活动，在解决问题的同时，培养学生的实证思维，提升科学探究能力，以促进学科核心素养的发展。

参考文献[1]

中华人民共和国教育部.

普通高中化学课程标准(2017年版).北京:人民教育出版社,2018

[2]杜艳艳.基于化学史的教学设计——重走氨气发现合成之路.中学化学教学参考.2019(5):37-38

[[3]

陈慧媛.基于化学学科核心素养的高中化学

PCK教学设计案例研究.湖北黄石:湖北师范大学硕士论文,2019

4]姜言霞,卢巍.基于化学基本观念建构的“氨”的教学设计研究.化学教育,2015,36(17):37-41.TeachingDesignBasedontheImplementationofCoreLiteracyintheDiscipline

ofChemistry——《Taking"Air"toMake"Bread","Angel"and"Devil"-theGenerationandTransformationofAmmonia》

Abstract

Taking

"Air"tomake"bread","angel"and"devil"-thegenerationand

transformationofammoniagas,asexamples,thecoreliteracybasedonthesubjectofchemistrywasdetermined

throughteachingcontentanalysis,andacademicsituationanalysis.Teachinggoals.Exploringthechemicalnatureofammoniagasthroughexperiments,guidingstudentstoinitiallyconstructan

understandingmodelofammoniagasandacidreaction,guidingstudentstoestablishtherelationshipbetweenmaterialpropertiesandmaterialuses,experiencingthegeneralprocessof

scientificinquiry,andtrainingstudents'scientificspiritandsocialresponsibilityliteracy.Bydesigning"air"tomake"bread","peonyblossom","magicrodsmoke","angel"and"devil"and

otheractivities,students'consciousnessofapplyingchemica