系统思维在高三化学复习教学中的应用研究

PAGEPAGE4系统思维在高三化学复习教学中的应用研究——“氮元素及其化合物复习”教学实践（奉化高级中学张雅蓓）高三化学复习的重要目的是使学生逐步完善知识结构、熟练掌握学科的基本规律，并学会用学科特有的思维方法解决实际问题。如果在复习过程中能让学生建立完整的知识体系，还能教给学生一种对未来生活有重要作用的思维方式和方法就更好了。系统思维的概念系统思维起源于系统论，是把认识对象作为系统，从各要素的性质以及系统和要素、要素和要素系统和环境的相互作用、相互影响中综合的考察认识对象的一种思维方法。它强调把想要达到的结果、事先该结果的过程、过程优化一级对未来的影响等一系列的问题作为一个整体系统进行研究。二、元素化合物复习教学面临的现状元素化合物是高中化学的重要组成部分，集中在《化学1》中学习。新教材重视学科知识与科技、生产和社会的联系，改变了传统教材以物质结构、性质、制备方法、用途为主线的系统学习物质的方法，从而一定程度的影响了元素化合物知识架构的严密逻辑性。《化学反应原理》是在高二学习的，学生在学习《化学1》中的元素化合物时，尚无多少理论内容支持，导致理论知识与元素化合物处于严重的脱离状态，不能很好的融合。若在复习中依然按照课本专题进行复习，将影响学生知识网络的形成，造成系统思维缺乏的情况，导致学生运用知识的能力较差。高考对元素化合物的考察从实时性知识向综合性应用转变，元素化合物更多的成为考察概念原理，方法与能力的载体。这就要求我们在组织元素化合物知识的教学中，除了帮助学生完成知识网络的构建之外，还承载了一个重要的任务，即将课本中的概念原理、实验、计算等知识进行有机整合，并结合生产技术等应用背景来提高学生对知识的应用能力，使学生能用学科特有的思维方法来解决实际问题。元素化合物复习教学设计思路根据《课程标准》和《教学指导意见》现将相关的知识点进行梳理，结合学情，删选出重难点和易错点作为教学内容。其次从物质的应用角度出发创设与生活生产相关的情境。最后设计问题，使问题覆盖所需复习的知识点，最好能与其他模块进行有机结合。梳理梳理知识点筛选知识点创设情境设置问题形成系统知识网络本文以氮元素及其化合物的复习为例进行阐述。本节课有两条线索，明线是氮元素及其化合物在自然界中的循环，生产技术中的应用和工业生产中氮污染的治理方法。暗线是系统思维方法，将氮元素在不同知识领域中的应用加以展示，利用不同的化学原理知识来解决实际中问题。四、教学过程教学环节教学内容（情境）设计意图、作用自然界中的氮循环[PPT展示]氮元素在自然界中的循环图[讲述]在我们的生产生活中，氮元素的存在具有其举足轻重的作用，而自然界中的氮循环则显示了氮单质和含氮化合物之间微妙的转化关系。请以人工固氮和大气固氮中的物质转化为基础，绘制一张与氮元素有关物质之间的相互转化的关系图，来构建并巩固有关氮元素的知识网络体系。[学生]按要求绘制自己心里的知识网络图（找两位同学板演）[教师]完善学生的板演，并通过PPT展示以下这张知识网络图：[分析]①从物质分类角度体现了“气态氢化物——非金属单质——氧化物——酸——盐”之间的转化关系，该整理方法同样适用于C、S、Cl等非金属元素知识的整理。②从氧化还原反应原理角度，体现了变价元素在不同化合价情况下相互转化的条件。[教师]生物固氮的方法主要体现了氮元素在有机中的循环过程。常见如氨基酸、蛋白质中的氨基形式存在（显碱性，可与羧基形成肽键），还有很多有机中的含氮化合物在医学和制药学上有重要的作用，在这里不做拓展，有兴趣的同学可以自己查阅有关资料。①体会化学与生活息息相关，以氮循环为情境复习巩固有关氮元素化合物之间相互转化的过程和方法。②构建有关氮元素的知识网络体系，内化学科知识。③巩固氧化还原反应的本质原理。④氮元素除了在无机世界中存在，有机世界中也有重要作用，构建无机与有机之间的桥梁。常见含氮化合物的应用常见含氮化合物的应用[教师]部分含氮化合物在科学技术和生产中有重要应用[PPT展示]叠氮化钠（NaN3），无色易溶于水结晶性粉末，用于有机合成和无机、分析化学，汽车安全气囊，也是降压药物的主要成分。叠氮酸（HN3）是无色有刺激性气味的液体，对热十分稳定，受撞击就爆炸，常用于引爆剂。联氨(H2N4)具有很高的燃烧热，可用作火箭和燃料电池的燃料，是一种强还原剂，可用来去除锅水和热水加热系统中的氧，以减少对设备的腐蚀。[教师]当题中出现我们所不熟悉的物质时，我们可以通过认真阅读信息，抓住信息特征，以已有知识为桥梁来解决有关问题。[PPT展示]例1：氮元素可以形成多种离子，如N3-、、、、、等，已知与是由中性分子结合质子形成的，有类似于的性质，另外氮与氢也能形成NH3、N2H4、N3H5、N4H6等物质。（1）的电子式为N2H4的电子式为（2）形成的中性分子的结构式是。（3）写出在强碱溶液中反应的离子方程式：。（4）氨显碱性的原因在于NH3分子中的N原子具有孤对电子，它能通过配位键结合水中的H+，使水电离出OH-，其过程可以表示为NH3+H2ONH4++OH-。试问N2H4与足量盐酸反应的化学方程式：。例2：叠氮化合物应用广泛，如NaN3可用于汽车安全气囊，Hg(N3)2可作雷管的起爆剂。，工业上制备NaN3的化学反应为：a:N2H4(联氨)+HNO2→HN3(叠氮酸)+H2O(未配平)；b:HN3+NaOH→NaN3+H2O（1）上述反应a中氧化剂是与还原剂的物质的量之比为_____，NaN3受撞击时迅速分解为两种单质，该反应的化学方程式为，每生成4.3gHN3时，消耗联氨的物质的量为。知识储备：（2）下图为常温下向25mL、0.1mol/LNaOH溶液中逐滴滴加0.2mol/L的HN3溶液的过程中溶液pH的变化曲线。（溶液混合时体积的变化忽略不计）①D点时溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为②B点时溶液中c(HN3)＝（3）联氨（N2H4）是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。已知在101kPa时，32.0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量624kJ（25℃时），N2H4完全燃烧反应的热化学方程式是：（4）联氨—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%~30%的KOH溶液，联氨—空气燃料电池放电时：负极的电极反应式是下图是一个电化学过程示意图。假设使用肼—空气燃料电池作为本过程中的电源，铜片的质量变化128g，则联氨一空气燃料电池理论上消耗标标准状况下的空气L（假设空气中氧气体积含量为20%）[学生思考解答，教师分析]①以科学技术上含氮化合物的应用为背景创设情境，让学生学习真实有用的化学。②以陌生粒子为信息，复习相关的化学用语的正确表达方法，让学生学会获取有用信息，将已学知识应用到新环境中。③以叠氮化合物的应用为背景创设情境。④巩固并应用氧化还原反应原理进行配平和计算。构建元素化合物与氧化反应原理之间的桥梁。⑤复习酸碱中和滴定及盐类水解原理的知识，并构建该知识与元素化合物之间的桥梁。⑥复习热化学反应方程式的书写、电化学有关知识。构建该知识与元素化合物知识之间的桥梁。氮氧化物污染的治理方法[教师]氮元素在生产生活中的存在于大量的应用，体现了氮元素的重要性，不过在应用过程中也会出现次生问题，如汽车尾气与硝酸工业中废弃对大气造成的污染，如何才能有效的来处理这个问题需要大家的考虑。[PPT展示]例3：氮氧化物进入大气后，不仅会形成硝酸型酸雨，还可能形成光化学烟雾．因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理．

(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：NO2+NO+2NaOH═2NaNO2+H2O，在该反应中，氧化剂是_________，还原剂是__．

(2)汽车尾气中含有一氧化氮和一氧化碳，经过排气管中的催化转化器转化为对大气无污染的物质．写出该反应的化学方程式：．

(3)氮的氧化物是形成光化学烟雾原因之一，工业上可采用它与其氢化物反应生成无毒害物质而除去，请用方程式表示该反应。①从氮元素的循环与利用，到氮元素造成的污染的处理，从生活中认识化学，用化学知识来解决生活生产中的实际问题，体现了化学的实用性。构建化学与环境问题之间的桥梁。归纳提炼[教师]化学中的每一块知识点是相互独立，又存在着相互之间的联系。当把不同的知识点相互连接形成一张完整的化学知识网的是时候，我们将对化学有一个新的认识，在完善化学思维的同时，对大家以后认识分析事物，提高问题的解决能力有很好的作用。对本课进行总结，让学生有意识的去构建各知识点之间的联系。对本课方法有所了解。课后分析1.构建知识网络体系，有利于学生内化学科知识，提高解决问题的能力。当氮元素以单质、氧化物、酸、盐的类别为要素建立知识网络的过程中，能把零碎的知识系统化，混乱的思维条理化。氧化还原反应原理及转化要求可以使元素化合物的知识规律化，不仅有利于学生掌握有关知识，还可以提高对知识的迁移能力及考虑问题的整体能力。2.情境创设社会化，有利于学生应用学科知识，提高化学知识的应用能力。将元素化合物知识的复习在科学应用的情境下来学习，将化学知识与生活科学技术相结合，既能提高学生学习化学的兴趣，同时展示了化学的实用性，建立了化学与社会生产生活之间的桥梁。3.选择例题典型化，问题设置全面化，有利于学生形成更完善的知识系统。问题的设计有意识的涉及氧化还原、电化学、化学平衡、热力学等模块的知识，打破了学科模块的界限，让元素化合物作为载体将零散的知识点与化学理论之间建立桥梁，使学生有关化学的知