從氨氣開始

摘要：復習課怎樣進行才能激起學生學習欲望？才能引導學生從另一角度發現知識？文章以高三化學一輪復習中NH3（蘇教版）的復習為例，打破常規復習課的教學常態，暨知識羅列到習題鞏固的復習方法。創設情境主線，在緊緊相扣的四個環節探究過程中，重獲以NH3為載體的結構與性質關系、從化合價推測可能的化學性質及物質產生途徑與制備方案設計，獲得化學學科結構決定性質，性質決定用途與制備的學科思想。

關鍵詞：微粒觀；結構觀；轉化觀；認知思維；學科本源；學科思想

文章編號：1008-0546（2016）05-0031-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.05.012

隨著化學新課程改革的推進，中學化學教學正由“知識為本”向“觀念為本”轉變[1]，新的教學觀念的建立，其核心是——建立看問題的視角與思想，前提是從學生已有知識（經驗）和可能遇到的生活問題出發，幫助學生認識化學知識的內在聯系。教學設計是教學理念與教學實踐的中介與橋梁。只有基于觀念建構的教學設計，才能促進教師理解并實踐化學教學的觀念，學生才能從知識學習和教師活動中形成學科思想，實現化學教學的本真。

復習課的教學，很多時候被老師誤讀為已有知識的再現過程，教學中有的是知識的完全重復，有的是習題的再練習，有的復習課完全成了新課教學的重復。而教育的真正意義在于，當一些外顯的學科知識都遺忘時，在學生大腦中還保留著那些終身難忘的觀念與思想[2]，復習課就是讓這些觀念和思想再鞏固的過程。學生在《化學1》新課中已經對NH3的結構、性質、制取、銨鹽性質等都有了較好的理解與掌握，那么對于一節高三的復習課，所要做的核心就是——基于這些已有知識（經驗），從深層的微粒觀、結構觀與轉化觀的角度整合、串接科學知識的本源，從知識內在認知順序來發展學生的思維，促進學科思想的形成，這也正是科學教學的核心目標。下面筆者以NH3的復習為例，實踐學生對“結構決定性質、性質決定用途和制備”的理解，同時學會用微粒相互結合（化學變化實質）角度實現對化學反應的理解。

一、教學設計的思考

復習課的三重境界：第一層次僅僅是知識的羅列與再現；第二層次是以情境設計主線，將復習內容有機整合；第三層次則是既對所學知識進行重整、聯系啟后的內容，更是將學科內看似“獨立”的內容從內在本質上進行聯系與整合。怎樣實現對化學本真的理解，幫助學生形成化學學科思想才是教學意義所在。高三復習課怎樣上？如果仍然是平鋪直敘地描述NH3結構、性質、實驗室制法、工業制法、檢驗、收集及氨水成分的討論，這對于同學來說，只是再重復的過程，有的學生已經掌握，雖有遺忘，完全可以自主解決，并沒有真正的學習增量產生；當然也有的直接以習題為例，通過習題來達到復習知識的目的，上述都建立在知識的再現和回憶。而我們要實現的是發現并總結這些科學知識之間內在的聯系，厘清這些性質之間的來龍去脈。當遇到教材中不曾出現的新物質時，學生是否會遷移運用？是否會提出新的可能性設想（如物質、轉化等），同時提出自己的觀點，用科學原理和方法進行判斷可能性和合理性。從提出假設到得出結論就是科學探究的過程，既有科學的假設，又有實證（實驗論證、推理論證和資料論證），論證過程選擇合適的反應條件、物質、裝置，并從現實條件、經濟性的角度解讀。基于上面的思考，我將這一節的課題名稱定為“從NH3開始”。

二、教學環節設計

1. 環節一：從NH3電子式推斷其結合與失去H微粒形成的新微粒及空間構型

為了實現對NH3結構的理解，設計NH3得失H、H+、H-的可能性及形成微粒的空間構型的探索，使得相對抽象難以理解的知識在學生分析與交流中獲得理解，問題設計簡潔明了，如下：

經過高一的學習，學生對NH3的電子式、結構式一定不陌生，但對其構型，總是不容易記住，原因自然是微粒之間相互作用與空間構型之間缺少聯系。復習起點就從NH3的電子式開始，每一位同學都知道，N原子周圍有四對電子，由于電子對之間存在斥力，所以電子云之間有擠壓，為形成穩定的結構，所以出現四面體形的伸展（如圖1）[3]，但三個電子對形成N-H共價鍵，所以必然造成形狀變化，所以形成三角錐形（如圖2），如果結合一個H+形成NH4+，則正好形成四個N-H共價鍵（雖然有一個是配位鍵），但鍵長、鍵能相同，所以此時又形成正四面體（如圖3），并在此基礎上討論了NH3是否能結合H原子、H-離子等微粒。從化學鍵及微粒相互作用認識微粒結合的原因。

如果“NH3失去H”原子形成什么微粒？其電子式怎樣表示？結構又如何？NH3是否可能失去H+、H-？若失去空間結構怎樣？圍繞上述問題，通過電子式書寫后，電子對之間斥力和穩定性分析，讓學生清晰理解NH3、NH4+、NH2-、N3-的空間結構，更理解這些結構變化的原因，更加有意義的是學生對于陌生的微粒NH5、NH2-等微粒的存在、可能結合的其它微粒都有了新的認識，不再囿于學過的幾種物質。

復習教學，不是知識的羅列過程，更不是讓學生沉浸在解題之中，而最可能的是基于學生已有知識經驗，提出自己的觀點，試著進行論證，在證實或證偽過程中實現對知識的理解和學科思想的形成。

2. 環節二：從NH3中N、H元素的化合價推斷可能的性質與反應

基于NH3電子式的分析，由于H不愿意失去最外層的電子，但由于N的非金屬性強，吸引電子對的能力強，所以N-H之間共用電子對偏向N原子一方，導致N原子周圍負電荷偏多，出現負價，而H原子周圍帶正電性，出現正價，根據電子對數量確定價態數量。H（+1）是H元素的最高價，學生答出只具有氧化性，下面是和學生一起研究其氧化性的課堂問題設計：

學生在試題中也許遇到過NH3與Na的反應，也許還進行過氧化還原分析，但對于大部分同學來說，這還是一個陌生的知識情景，或許還有一定的難度，若要用NH3氧化其它物質，學生基本是難以回答，試問為什么？即使了解了NH3能氧化活潑金屬及金屬氫化物，若是N2H4和Na、NaH等物質可能發生反應嗎？產生什么物質？或許對于老師來說也不一定會去嘗試，但我的課堂做到了，而且是學生分析出來的，或許在問題出現過程中，學生也做出過很多錯誤的判斷，但并不會影響學生自主的糾錯，這來源于學生對NH3微觀結構的認識，可見從微粒結構及微粒間相互作用入手，預測并實證其可能的化學性質的重要性。正是基于這樣的設計，學生對NH3的還原性才不會忽視，才不會見到NaNH2、Na2NH、Na3N而懷疑是否有這種物質。有了這樣的基礎，學生在假設、分析、證實N（-3）H3中N的還原性時就輕松簡單的達成。問題設計如下：

在問題解決中，學生發現“NH3+CuO”、“NH3+NOx”和“NH3+O2”的反應都曾經見過。學生的學習越來越主動，越來越輕松，沒有感覺到老師在重復原來的足跡，又不是NH3性質的再羅列，但又實實在在鞏固NH3的性質，這就是有形的知識融入無痕的復習課堂。

復習課中知識的羅列最常見，也是教師最擅長的方法，而對于學生來說，所要做的是配合老師進行知識再現，幫助老師記住課標要求的知識，而我們的同學又獲得了多少？回頭看看我們身邊高三的復習是否一直在讓學生幫助老師復習。

3. 環節三：從NH3的產生到制備

物質教學除了“結構與性質”之間的關系之外，還有我們關心的要點，即物質的產生、制取和保存，所以對NH3的制備教學中，沒有和學生一起來再現其工業制法和實驗室制法，而是從一起探討可能產生NH3的途徑入手，分析每一種產生NH3方法原理、生產過程復雜程度、原料豐富程度，而并沒有限定必須是什么方法。因為制備方法與用量、原料、設備都有關系。現今沒有使用的生產方法不代表未來就不選用，不代表在所有地區就不可以，而要有開放的、發展的眼光看待需要與生產的關系。問題設計如下：

在NH4Cl分解產生NH3和HCl的方案中，后續HCl如何去除？從H2O、NaOH固體、堿石灰、Ca（OH）2、CaO逐步討論認識，研究了選擇什么物質來制取和分離物質的化學原理。在濃NH3·H2O制取NH3的方案中，從直接加熱到間接加熱（NaOH固體），再到加熱并吸水（CaO固體）的分析中，從原理上尋找替代性的物質。

正是基于對NH3及相關微粒的探討，學生才會想到“NH2-+H+”、“NH2-+2H+”、“N3-+3H+”和“NO、NO2、NO3-還原”等方法也能獲得NH3，才會明白為什么Mg3N2遇到水易水解的原因。甚至還有學生想到NH4+

+NH2-■2NH3，這不正是學生真正有效學習的發生嗎？

4. 環節四：NH3微粒間的結合

當上述反應出現后，學生的思路真正打開了，說出了更多陰、陽離子結合。N、H元素形成的陰陽離子：NH4+和NH2-、NH2-、N3-、H-之間結合會形成什么物質？在這些問題之后我的逆向思維把學生帶到了一個新的領域，2NH3■NH4++NH2-，和它相似的2H2O■H3O++OH-的反應，水溶液體系存在很多的化學平衡，液氨溶劑中存在新的平衡體系為化學研究開辟了一片新天地。

NH3微粒間由于N、H間共用電子對的偏移，使得N、H原子出現較強的電極性，導致NH3分子之間的N、H原子之間產生一種相對較強的分子間作用力——氫鍵，這使得NH3容易液化，常用作致冷劑，從新課時知道易液化，可作致冷劑，到為什么易液化，真正實現知其所以然，從科學本質上理解現象產生。

三、教學思考

以NH3為載體，從結構到性質，從微粒間的結合到宏觀物質之間的轉化，微粒間相互作用到化學反應的發生，用氧化還原思想指導氮及其化合物的復習與知識建構，以獲得學生從已知到未知，從假設到證明，從知識羅列到學科思想形成的學習，這樣的復習課能有效達成兩個目標：其一，知識學習到觀念滲透轉化，用學科思想指導學習；其二，找準學生認知的最近發展區，激活學生思維參與的主動性。

1. 知識為本到觀念建構的轉化，學科思想的顯現

因為教的原因，所以對元素化合物的學習，更多的關注知識為本的學習，學習中注重物質的性質、制取，復習中更多關注知識的再現與羅列，而忽視學科觀念、學科思想的建立，所以在復習課中事無具細的進行詳細的重復、識記和訓練。筆者在嘗試對NH3制取的教學中，并沒有這樣進行，而是明確為NH3的產生與獲得，這也是一種新觀念的認同過程，通常教學中會強調工業制法——合成氨，實驗室制法——氯化銨與熟石灰反應，甚至把整個過程、反應條件、裝置、檢驗等再現一遍，對于大多數同學而言是已經會的，與教學觀念中“已經會的知識不講”觀念相矛盾，或者就是經典例題鞏固，也很實際。看似重點內容完整，但換一種新的物質、方法出現，學生就會犯難，學生的視角變窄，思維囿結。甚至用NH4Cl制氨氣過程中換CaO是否可行？換Ba（OH）2呢？用濃氨水制氨氣，除了加熱，是否可能有間接的加熱方式？變通的加熱方式？NH2-是否可能用來產生NH3？Mg3N2是否也可以？學生的學習是知識獲得、認知思維的發展、學科思想形成的過程，而不是單獨的知道某一變化可能還是不可能，某一反應用來做什么？也許未來的一天制取NH3的方法就會是今天學生探究中的某一種，也許是另一種目前還未知的方法，如果我們只注重知識的再現，完全走在當下正確的認知溫水中，就會失去學習和探究的能力，就會失去學科思想建立的可能，而失去對未知世界的求索，學習是發現知識的過程[4]。

2. 以已有知識為起點，促認知思維的提升和思維視角的打開

NH3的電子式書寫對于高三學生相對容易，其空間構型表述就存在一些不足，這源于電子對與空間構型的影響認識，現行教學中要求相對較低，怎么辦？更何況還有NH4+、NH2-、NH2-、N3-又有什么樣的空間構型？這些微粒與空間構型之間存在什么樣的關系，怎樣演變？倘若一定讓學生記住結果，雖然可以達成，但學生會感覺煩、更感覺化學的無趣，我想也不會聯想到NH2-和H2O結構非常相似，更不理解NH4+、CH4和N3-空間構型相似，在上述結構演變中，正是從學生熟知的起點，每一次都踩進學生認知的最近發展區，所以才會有學生積極主動的思維參與，才會有學生回頭感覺到復雜的三維空間結構并不太難理解。

從電子對偏移，到化合價判斷，從化合價相對高低，到可能具有的化學性質，甚至可能會發生的反應，都是學生用氧化還原反應思想進行科學探究，最后證實或證偽了學生的推測，整個過程教師從來沒有否定學生的推測，只是給予必要的引導和肯定，即使是錯誤的假設也是學生自己最后證偽的，如NH3與Na反應生成NaNH2、Na2NH、Na3N和H2，NH4+和NH2-、H-，NH2-+H+、NH2-+H+之間發生的反應，NH4++H+、NH4++H-之間是否反應，產生什么物質等過程都是學生自己的推理得出。這才是運用最近發展區開放思維的學習，在未來的學習、工作中一定會受益，這正是周千紅先生所一直倡導的教學——發掘知識這一偉大事物的內在魅力[5]。

參考文獻

[1] 姜言霞，盧巍.基于化學基本觀念建構的“氨”的教學設計研究[J].化學教育，2015，9（17）：37-41

[2] 陸庭鑾.微粒觀在化學教學中的巧妙運用――以“應用廣泛的酸、堿、鹽”教學難點突破為例[J].化學教育，2015，8（15）：26-28

[3] 江敏.感受自然界的魅力――“共價鍵”教學的實踐與思考[J].中學化學教學參考，2011，8：16-20

[4] 李發順.學習是發現知識的過程[J].教育研究與評論（課堂觀察）[J].2015，7：封二

[5] 李發順.重構學生主體課堂的思考――高中化學新課程教學設計[M].寧波：寧波出版社，2014，11：1-3