元素化合物認識模型在氮及其化合物復習課中的應用策略分析

摘?要：基于無機元素化合物知識結(jié)構(gòu)特點、2017新課標的教學要求以及學生規(guī)律，利用元素化合物認識模型，從類別和價態(tài)兩個角度發(fā)現(xiàn)化學問題、分析解釋實際化學問題。并利用《氮及其化合物》單元復習教學實踐，引導學生從兩個角度更好地認識物質(zhì)并預測其相關(guān)性質(zhì)。

關(guān)鍵詞：含氮化合物;尾氣處理;認識模型;單元復習;二維認識

一、 問題的提出

基于元素化合物知識的結(jié)構(gòu)特點和復習課的基本要求，利用元素化合物認識模型，嘗試解決元素化合物單元復習課中：（1）缺少貫穿主干知識的核心問題鏈。（2）課堂內(nèi)容缺少真實情境，枯燥乏味不易激發(fā)學生的思維能力培養(yǎng)，學生的思維停留在表層，課堂活動過于機械化。

二、 問題解決的指導思想與理論依據(jù)

（一）利用《普通高中化學課程標準》明確教學要求

2017版《普通高中化學課程標準》明確指出，學生能掌握氮及其重要化合物的主要性質(zhì)，認識其在生產(chǎn)中的應用和對生態(tài)環(huán)境的影響。

（二）利用認識模型系統(tǒng)設(shè)計教學活動

1. 利用認識模型系統(tǒng)概括知識結(jié)構(gòu)。

2. 利用認識模型系統(tǒng)培養(yǎng)學生的思維能力和推理能力。

3. 利用不同認識模型滿足不同層面學生的發(fā)展。

4. 利用認識模型提高課堂教學及評價的實效性。

三、 基于認識模型理論指導《氮及其化合物》單元復習的教學設(shè)計

（一）教學目標

讓學生在課堂活動參與中，進一步鞏固含氮化合物的相關(guān)性質(zhì)和轉(zhuǎn)化關(guān)系。讓學生在系列化、遞進式的問題解決中進一步鞏固分類觀點和氧化還原理論。讓學生逐步掌握元素化合物的認識方式。

（二）教學實施

教學環(huán)節(jié)教學思路任務類型學生發(fā)展意圖

環(huán)節(jié)一：復習原有知識，幫助學生建立二維認識模型。

1. 課前任務：讓學生從熟悉且容易的知識點“雷雨發(fā)莊稼”出發(fā)，繪制含氮物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖和硝酸生產(chǎn)流程圖，并標出每種物質(zhì)中氮元素的化合價。

2. 基于課前的準備，指導并和學生一起繪制，基于類別轉(zhuǎn)化和價態(tài)變化的二維認識的含氮物質(zhì)分類圖。

觀察記憶概括關(guān)聯(lián)

引導學生從物質(zhì)類別和價態(tài)兩個認識角度發(fā)現(xiàn)分析含氮物質(zhì)的性質(zhì)。

通過指導學生繪制含氮物質(zhì)二維圖，初建模型。讓學生形成系統(tǒng)認識。

環(huán)節(jié)二：

嘗試運用模型，引導學生分析一些簡單問題，并解釋相關(guān)原理。

問題討論1：讓學生分析汽車尾氣中氮氧化物是如何產(chǎn)生的，對環(huán)境有哪些危害？

N2NONO2……

問題討論2：將汽車尾氣中的氮氧化物轉(zhuǎn)化為硝酸是否合適？

概括關(guān)聯(lián)分析解釋

利用模型對含氮物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系以及相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)進行分析解釋。

提高學生利用模型，分析、解釋具體問題的能力。

環(huán)節(jié)三：

引導學生嘗試運用模型（二維圖）進行分析推理。

問題討論3：同學們還有哪些處理汽車尾氣中氮氧化物的辦法？（引導學生從價態(tài)、類別兩個角度分析）

有同學提出將氮氧化物轉(zhuǎn)化為NaNO3或NaNO2是否可行？

問題討論4：同學們還有哪些處理汽車尾氣中氮氧化物的辦法？具體操作時需要注意哪些事項？

分析解釋推論預測辯證分析

提高學生利用模型及相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)進行分析解釋實際問題的能力。

利用模型特別是從價態(tài)角度對物質(zhì)陌生性質(zhì)進行推論預測。

環(huán)節(jié)四：

引導學生嘗試運用模型（二維圖）進行分析推理。

問題討論5：柴油車為提高工作效率，通常會吸入更多空氣，尾氣中的NOx如何被還原？為什么柴油車不直接將氨氣通入到尾氣處理系統(tǒng)中？

問題討論6：柴油車尾氣處理中使用尿素溶液需要注意哪些事項？

分析解釋綜合問題

提高學生通過閱讀信息，獲取相關(guān)知識解釋相關(guān)問題的能力。

N02O2放電N+2OO2N+4O2H2OHN+5O3硝酸鹽

【材料一】

柴油車為了提高發(fā)動機工作效率，通常會吸入更多空氣，尾氣中的NOx如何被還原？化學家發(fā)現(xiàn)向NO中通入NH3，調(diào)整合適的溫度利用合適的催化劑，NO高效的轉(zhuǎn)化為N2。

【材料二】

排氣管上安裝有尿素計量噴射裝置，在溫度達到300℃～500℃時噴入尿素溶液，在催化劑的作用下尿素（H2NCONH2）立刻轉(zhuǎn)化為NH3和CO2，NH3與NO反應，生成氮氣和水排出。車用尿素溶液在催化還原反應中，需要非常精細控制用量。

四、 教學反思

本節(jié)課我利用汽車尾氣中氮氧化物的處理為真實背景，引導學生在應用舊知識探討新問題中感受到成功體驗。特別是在分析污染如何產(chǎn)生、運用化學知識降低氮氧化物污染的學習討論中，引導學生建立從類別和價態(tài)兩個角度，去分析和解決問題的觀念。借助二維認識模型，讓學生學會建構(gòu)系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的知識網(wǎng)絡讓零散、孤立的知識變得有序、清晰。

除了讓學生感受到氧化還原理論解釋解決實際問題之外，我設(shè)置變廢為寶的生產(chǎn)情境，（這也是工業(yè)處理氮氧化物尾氣的一個思路）。我和學生進一步利用氧化還原反應中得失電子守恒，進行定量的計算，說是計算，主要是在特定情境中，從宏觀角度把握氧化還原反應，及各物質(zhì)的關(guān)系。進一步強化氧化還原理論在化學學習以及在生產(chǎn)生活中的指導作用。

本節(jié)課的設(shè)計，我試圖體現(xiàn)化學是一門有用的學科，一門離生活很近的學科。將鮮活的知識用于生活實際，學以致用，從而深化對知識的理解運用。本課通過創(chuàng)設(shè)問題情境，圍繞問題展開教學，激發(fā)了學生學習的積極性，在獲取信息的同時提高了學生的思維品質(zhì)和解決問題的能力，從而提高了化學教學的實效性。

參考文獻：

[1]2017版普通高中化學課程標準.

[2]房喻.2017版普通高中化學課程標準解讀.

[3]王晶.元素化合物教學研究.

作者簡介：

洪寧寧，江蘇省無錫市，無錫市大橋?qū)嶒瀸W校。