以“合成氨”為中心的大單元教學設計

盛燁鋒

關鍵詞：大單元設計;合成氨;化學反應和能量;復習課

化學學科核心素養能夠引領化學教學，彰顯育人價值，核心素養既關注學生關鍵能力的提升，也注重必備品格的培育。關鍵能力是一種在特定的情境中，調動多種資源，以滿足復雜需要的能力，是個體在解決現實復雜問題過程中表現出來的綜合品質。本文是作者參加直屬高中優質課比賽實錄。

一、化學問題解決的教學模型

二、采用單元整體教學設計

將相關的知識點組織起來，成為有結構的知識體系。備課從知識點到單元，標志著教師備課的站位的提升：立足單元，上接學科核心素養，下連知識點的目標要求。

單元整體教學設計：

三、基于問題解決的教學實施

課堂引入：一個人解決了半個中國的溫飽問題——袁隆平爺爺。一個化學反應解決幾十億人的吃飯問題——合成氨。從兩個角度認識：從能量變化和化學反應速率和限度的視角認識合成氨。

【教師】我們首先來看探析合成氨的熱量變化，請問化學反應的本質是什么？

【學生】舊鍵斷裂，新鍵生成。

【教師】化學反應有吸放熱的原因是什么？

【學生】舊鍵斷裂吸熱，新鍵生成放熱。

【教師】接下來我們來看合成氨的吸放熱，請同學們根據任務一完成能量變化示意圖。

【教師】投影學生完成情況

【教師】請同學點評。

【學生】斷鍵的能量出現了問題，應當是1 mol氮氮三鍵和3 mol氫氫鍵的能量。

【教師】請問該反應的熱效應？

【學生】應當是放熱反應，因為反應物斷鍵所需要的能量小于生成物成鍵放出的能量。

【教師】展示正確答案。

【教師】能否從宏觀的角度解釋放熱反應。

【學生】宏觀上反應物的總能量大于生成物的總能量，因而為放熱反應。

設計意圖：鍵能的角度繪制反應過程和能量的曲線，再從宏觀的角度解釋放熱反應，從兩個角度解釋了反應能量的變化原因，繪制曲線也能提升熱量變化識圖能力，提升學生宏觀辨識和微觀探析的素養。

【教師過渡】我們再來看合成氨的另外一種方法。猶他大學的Minteer教授通過構筑H2/N2生物燃料電池，真的就是以氮氣和氫氣為原料，在合成氨的同時還能獲得電能。

【教師】復習原電池的構成條件，如何判斷該原電池的正負極？

【學生】可以通過氫離子，跑向正極。通過電子移動方向，還可以根據化合物。

【教師】請寫出A、B電極的電極反應式以及總反應，請同學上臺板書。

設計意圖：通過燃料電池的模型復習原電池的工作原理，提高學生的模型建構的化學素養。

【教師過渡】通過生物燃料電池生成氨還只是停留在實驗室，我們還是要工業合成氨，那么如何又快又多的合成氨呢？接下來解決任務三：探析合成氨的速率和限度問題。

【學生】反應速率的計算公式為濃度除時間，因而可以計算出速率。還可以發現速率之比等于系數之比。

【教師】強調單位的正確書寫，請同學回答第二個問題。

【學生】改變溫度可以改變反應速率，升高溫度加快反應速率，降低溫度減慢反應速率。

增大氫氣濃度可以加快反應速率，使用催化劑可以加快反應速率，減小容器體積可以加快反應速率，恒容下充入Ne不改變容器體積，故濃度不變，因而不改變反應速率。

設計意圖：參考學考卷中的題型，利用合成氨中的數據將速率及其影響因素結合其中，利用定義計算化學反應速率，外界條件變化速率變化情況，提升學生變化觀念。

【教師】試判斷10分鐘時，反應是否達到平衡狀態，說出判斷依據。

【學生】因為濃度不變，故已達平衡。

【教師】復習平衡狀態的特征。請完成后續問題。

下列能說明達到平衡狀態的是

（1）H2的正反應速率等于N2的逆反應速率

（2）容器內壓強保持不變

（3）容器內密度保持不變

（4）容器內平均摩爾質量保持不變

【學生】第一個不能，應當成系數之比。第二個能說明，壓強和n成正比。

第三個容器體積和氣體質量都不變，故不能說明。第四個氣體的物質的量在變化，因而可以說明達到平衡狀態。

【教師】總結變量不變因而可以說明達到化學平衡狀態。

設計意圖：根據化學平衡的特征進行平衡狀態的判斷的復習，提升學習的平衡思想。

四、基于問題解決的教學反思

認真準備展示課，對教師的專業成長幫助很大，一線教師不僅要認真學習新課標，更要能將新課標的課程理念落實在每一節的課堂教學中，要具備這種能力就必須將理論學習與實踐研究相結合。

參考文獻：

[1]孫艷霞.高中化學“反應與能量”課題教學目標認識與教學設計[J].數理化解題研究，2019（7）：2.

[2]賀陽.基于項目化學習的化學反應與能量單元復習課--社會性議題“燃油車會消失嗎”[J].化學教與學，2022（2）：3