國家安全觀融入高中化學課堂教學的實踐困境與實施路徑

胡天嬌 王后雄

摘要： 化學領域蘊含多類型國家安全教育的元素，化學教學是實現國家安全教育的重要載體，將國家安全觀融入高中化學教學有利于彰顯化學學科的立德樹人價值。論述了國家安全與高中化學課堂教學融合的必要性及可行性，以“氮及其化合物之間的轉化與應用”主題為案例探討了國家安全觀融入高中化學教學的實施路徑。

關鍵詞： 國家安全； 高中化學； 氮及其化合物

文章編號： 1005-6629（2023）09-0029-07???中圖分類號： G633.8???文獻標識碼： B

國家安全是國家穩定、政治進步、經濟發展、文化繁榮、社會和諧、人民幸福的基本保障。黨的二十大報告提出“堅決維護國家安全，牢牢掌握我國發展和安全主動權”，可見在當前復雜、嚴峻的時代背景下，國家安全得到了前所未有的重視。2014年習總書記提出構建總體國家安全觀，2020年教育部印發《大中小學國家安全教育指導綱要》（以下簡稱“綱要”），提出了“科技安全、資源安全”等國家安全的13個重點領域［1］，化學領域蘊含多類型國家安全教育的元素，化學教學是實現國家安全教育的重要載體。國家安全觀融入化學教學不僅是一個重要的理論，更是一個典型的實踐問題，將對化學學科的育人價值提升到歷史新高度。

1? 國家安全觀融入高中化學教學的可行性分析

1.1? 國家安全觀融入高中化學教學的必要性

2015年我國通過的《中華人民共和國國家安全法》指出：國家安全是指國家政權、主權、統一和領土完整、人民福祉、經濟社會可持續發展和國家其他重大利益處于沒有危險和不受內外威脅的狀態，以及保障持續安全狀態的能力。“綱要”明確指出了大中小學系統、規范、科學地開展國家安全教育的要求，闡釋了不同學段開展國家安全教育所要達成的目標，最終實現教育“立德樹人”根本任務。

高中階段是學生個性品質、道德素養、三觀塑造的關鍵期，此階段迫切需要教師對學生進行正確的價值觀引導。《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》指出修訂工作要堅持加強國家安全、生態文明等方面的教育，同時課程目標也指出學生應具有安全意識和嚴謹求實的科學態度，認識環境保護和資源合理開發的重要性［2］。國家安全觀融入化學教學可以有效提升學生的思想認知和價值判斷能力，提升其熱愛國家勇于擔當的責任意識，拓寬化學知識學習的教育價值，為培養堪當民族復興大任的社會主義建設者和接班人奠定基礎［3］。

1.2? 國家安全觀融入高中化學教學的可行性

現代復雜的國際形勢和多變的世界格局下，我國面臨眾多挑戰，新時代國家安全教育以總體國家安全觀為統領，以人民安全為宗旨和價值追求。普通高中化學新課標和新教材加強了對學生生命安全的教育，這與總體國家安全觀在價值追求上是一致的。“綱要”中的國家安全與化學相關的領域包括社會安全、科技安全、生態安全、資源安全、核安全和新型領域安全等，可見化學學科教學是實現國家安全教育的重要載體。從知識層面對國家安全領域與高中化學的關系梳理如下：

（1） 社會安全：包括社會治安、輿情、公共衛生等方面的安全。例如近年來對人類社會生活造成巨大影響的新冠疫情，消毒殺菌涉及氯及其化合物的性質、用途、84消毒液不能與潔廁靈混用；過氧化氫、酒精的消毒殺菌作用等；疫苗注射涉及生物大分子蛋白質的組成、性質、功能等；病毒及核酸檢測涉及生物大分子核酸的組成與結構、性質、功能；醫用口罩、防護服等涉及高分子合成、高分子材料等知識；治療新冠的藥物涉及有機合成等知識。

（2） 科技安全：指科技自身和科技支撐保障相關領域的安全。例如最近美國對中國芯片的制裁行為對中國企業造成了巨大損失，在此嚴峻形勢下，高中化學中的硅及其化合物就發揮著重要的國家安全教育作用。再如，化學中形形色色的新型材料，是推動國家科技進步和提高人民生活質量的基石。當然，這一切都以高科技人才作為支撐，需要國家供應設施設備、舉辦科技活動、培養科技人才與應用科技成果。

（3） 生態安全：包括水、土地、大氣、生物物種的安全等方面。例如大氣污染涉及霧霾的主要成分及來源、二氧化硫、氮氧化物的性質、硫酸型酸雨和硝酸型酸雨的形成過程及危害、臭氧層空洞、燃煤脫硫脫硝、汽車尾氣處理等；水污染治理涉及化肥和農藥的合理使用、赤潮、水華、明礬凈水、鐵鹽凈水、自來水殺菌消毒等化學知識；土地污染防治涉及垃圾及廢棄物的分類、回收處理與循環利用，可降解塑料（如聚乳酸）的使用等。

（4） 資源安全：包括可再生資源、不可再生資源的安全等方面。例如從沙子到單晶硅、新型能源如氫能、太陽能分解水制氫氣。自然資源的開發利用中涉及海水、礦產資源及化石能源的利用。開發新型化學電源、新能源等是解決能源危機的重要途徑。

（5） 新型領域安全：包括太空、深海、極地、生物等發展探索、保護利用的安全等。例如太空探索中航天員的呼吸問題涉及過氧化鈉的性質與用途、航天員的生活問題涉及電解水等知識；航天器上天所用燃料涉及物質的還原性、氧化性、燃燒的能量變化問題；航天器的材料需要具有一定的耐高溫性能，涉及化學中的金屬、合金、新型無機非金屬材料、合成高分子材料等知識。

（6） 核安全：包括核材料、核設施、核技術、核擴散的安全等方面。例如同位素、核素、放射性元素、原子結構的發現史、原子結構；元素周期表；能量的轉化及能量守恒；核能的開發利用、核泄漏的危害等，都是學生了解核安全的基礎知識。

化學不僅與經濟發展、社會文明的關系密切，也是能源科學、材料科學、環境科學、生命科學和信息科學等現代科學技術的重要基礎，在促進人類文明可持續發展中發揮著舉足輕重的作用。化學核心素養是化學學科育人價值的集中體現，培養學生具有節約資源、保護環境的可持續發展意識。可見，高中化學在知識內容和素養培育層面都蘊含著豐富的與國家安全相關的素材與思想方法。國家安全觀與高中化學教學目標、素材、內容和方法等均可深度融合，從而使國家安全教育全方位、多角度、立體化地滲透于化學教學中。

2? 國家安全觀融入高中化學教學的實踐困境

2.1? 在目標認知上存在“誤解”

在實際化學教學中，許多教師不了解國家安全相關文件，沒有明確的國家安全意識，部分教師不能準確把握化學學科核心素養與國家安全教育目標的內在聯系，導致在目標認知上存在“誤解”。一是窄化國家安全教育目標，只重視傳統國家安全領域目標，忽視新領域國家安全目標。二是缺乏國家安全憂患意識，對總體國家安全觀的理解不夠深刻，認為國家安全僅僅是思政課堂要完成的教育任務，與化學學科教學無關。三是將國家安全教育目標視為單一的化學知識目標，缺乏國家安全意識與情感培養層面的目標［4］。

2.2? 在內容把握上存在“誤差”

總體國家安全觀與化學直接相關的領域有6個，許多教師對相關內容把握存在“誤差”。一是窄化與化學相關的國家安全教育內容，對國家安全的認知多憑借經驗局限在國土、軍事等傳統領域，而對生態安全、資源安全等領域認識較為模糊。二是對學段間的銜接關注不夠，“綱要”明確劃定了不同維度安全知識教育的對應階段，國家安全知識具有很強的進階性，在具體實踐中教師卻往往把握不好國家安全知識內容的廣度與深度。三是內容的生活化不夠，國家安全與每個人的生活息息相關，教師對國家安全內容的教育應該滲透在生活中，而不是空談理論和口號，難以真正深入學生的內心。

2.3? 在教學實施上存在“誤區”

國家安全教育應該依托知識傳授、價值引導和能力提升三個動態的、互相聯系的維度，但在實際教學中，許多化學教師存在三個“誤區”。一是教學實施形式單一，國家安全相關內容以知識講授為主，缺少相關教育活動，難以形成學生個性化素質。二是化學教學融入國家安全教育缺乏有效組織方法，導致相關內容的簡單添加和生硬聯系。三是傳統的教學評價體系對國家安全教育缺乏聚焦，難以滿足國家安全教育的針對性和實效性等評價要求。

基于上述問題，系統梳理“綱要”中與高中化學相關的內容，選定氮及其化合物作為教學案例，探討國家安全觀融入高中化學的實踐路徑。選擇該主題的原因有三點：一是其內容與生態安全高度契合，與社會安全、資源安全聯系緊密，涉及多領域國家安全。二是其內容凸顯了化學與可持續發展的觀念，有利于正確的化學與社會觀念養成。三是其內容滲透了“變化觀念與平衡思想”“科學態度與社會責任”等核心素養的培育［5］。

3? 國家安全觀融入高中化學教學的案例實踐

以2019年人教版“氮及其化合物之間的轉化與應用”主題作為教學案例，探討國家安全觀融入高中化學教學的實施路徑，以期為一線教師提供參考。

3.1? 教學理念

3.1.1? 基于真實的問題情境

素養為本的化學教學倡導在真實問題情境中解決復雜問題，不斷建構、更新和遷移知識體系，提高解決問題的能力，培養高階思維和創新精神。本節課以氮及其化合物的轉化與應用為主線，將化學知識融入“糧食增產”這一真實的問題情境中，幫助學生構建結構化知識，引導學生形成解決問題的一般思維，提高探究能力，培養愛國主義情感。

3.1.2? 培養化學學科核心素養

化學知識的育人價值不僅僅是提高學生認知能力的“智育”，更應該回到教育本質的教育學立場上［6］，在化學學習中逐步形成正確的價值觀念、必備品格和關鍵能力是化學學科核心素養的要求。以往該部分內容基本按照單質、化合物的性質進行授課，只注重知識的傳授，不利于情感態度價值觀的培養。本教學設計借助“糧食安全”這一社會性議題，將“氮及其化合物”融入化肥的制備、使用及影響這一實際問題，打破傳統的授課思路，在真實問題的解決過程中學習知識。通過國家安全這一重要話題，引導學生認識到化學在解決國家資源、生態等問題中的貢獻，培養科學態度與社會責任素養。

3.2? 教學目標

（1） 通過化肥制造的過程，知道氮的固定、氮及其化合物的物質類別及轉化關系，了解化學在生產中的具體應用，體會化學對人類社會發展和社會安全的價值。

（2） 通過合成氨工業生產條件的選擇，體會從反應限度和速率兩個方面去認識和調控化學反應的重要性，體會化學原理、化工技術對于節能環保和清潔生產的貢獻。

（3） 通過探討化肥的功與過，能夠基于資料證據，養成綜合分析問題、辯證看待問題的思維，形成合理使用物質、保護環境的意識，體會化學對于促進人與自然和諧相處的意義。

3.3? 教學流程

本節課的教學流程見圖1。

3.4? 教學實錄

任務一：如何實現“向空氣要面包”——糧食安全的挑戰

［教師］俗話說：民以食為天，糧食是人類賴以生存之本，但全球糧食供應情況卻不容樂觀，糧食安全受到巨大挑戰。

［資料1］世界上糧食短缺的國家或地區55個，約占1/4！世界饑餓人口仍有8.75億，每7人就有1人食不果腹！2020年全球5歲以下兒童約1.49億人發育不良，90%位于非洲和亞洲。

［資料2］黨的二十大報告指出，我國谷物總產量位居世界首位，十四億多人的糧食安全得到有效保障，但我們還面臨著確保糧食、能源等供應鏈安全的重大問題。未來我們依然要全方位夯實糧食安全根基，確保中國人的飯碗牢牢端在自己手中。

［教師］要保障我國糧食安全，請思考化學如何幫助實現糧食增產？

［學生1］研究開發化肥、農藥。

［學生2］利用化學反應調整土壤結構、酸堿性等，營造適宜植物生長的環境。

［教師］大家提到了化肥，19世紀初人們就認識到氮肥可促進農作物的生產，而天然硝石的價格昂貴無法滿足農業需求。空氣中氮氣的體積分數高達78%，固氮成為科學家研究的熱點。請同學們閱讀教材，思考什么叫固氮？

［學生］將大氣中游離態的氮轉化為氮的化合物的過程叫做氮的固定。

［教師］合成氨是最重要的人工固氮反應，科學家是怎樣想到合成氨反應的，這得從氮及其化合物的性質與轉化關系說起。請大家閱讀教材，完成自然界氮循環中氮的價-類二維圖（見圖2）。

［總結］氮及其化合物之間的相互轉化對于人類的生產生活具有重要意義，涉及化肥、硝酸的生產等，同時也是實現自然界氮循環的重要途徑，是人類賴以生存的根基。

任務二：合成氨反應選擇與條件優化——資源安全

［教師］固氮是制造氮肥的關鍵環節，讓我們模擬探索固氮的研究過程。首先，你從哪些角度思考固氮反應？

［資料2］固氮的反應溫度與平衡常數（見表1）。

［學生］根據資料，用H2與N2反應固氮正向進行程度大，且能耗更小，節約資源。

［教師］合成氨研究經歷了異常曲折的過程。

［學生］搜集合成氨的發展史料，課上進行交流。

［總結］化學反應方案的選擇——化學反應的方向與限度、環境保護、節約資源。

［教師］如果你是研究合成氨的科學家，會依據哪些理論來調控反應？

［學生］化學反應速率、限度。

［教師］通過綜合考慮控制反應速率和提高氨的含量的措施，工業化生產最終選擇表2的條件。

［教師］我國面臨著比較嚴峻的資源、能源短缺挑戰以及環境和生態安全問題，化工生產必須考慮國家的能源消耗、環境保護，同學們在綜合分析合成氨反應及條件控制后，能否構建一個化學反應條件控制模型（見圖3）？

［總結］在調控反應速率、提高反應轉化率時，應綜合分析反應條件，能夠基于資源節約、環境保護等理念，結合化學反應原理，設計實驗方案，樹立綠色化學思想。

任務三：氮肥的功與過——生態安全

［教師］氮肥的使用大大提高了糧食產量，緩解了饑餓問題，同時也帶來了環境污染問題。請同學們小組合作，了解氮肥有哪些功與過，并在課上匯報分享。

［驅動問題］1.什么是氮肥？2.氮肥有哪些種類？3.氮肥如何造成污染？4.如何解決氮肥污染問題？

［學生1］氮肥指以氮為主要成分，施于土壤可提供植物氮素營養的肥料。主要包括銨態氮肥、硝態氮肥、尿素等。

［學生2］硝態氮肥生產過程為：N2→NO→NO2→HNO3， HNO3隨雨水進入土壤生成硝酸鹽，為植被提供豐富的氮肥。生產過程的主要污染物是氮氧化物，會造成霧霾、酸雨、光化學煙霧等環境問題。銨態氮肥生產過程為：N2→NH3， NH3溶于水變成氨水或者與酸反應生成銨鹽，主要污染物是NH3，會造成霧霾，且銨根離子會造成水體富營養化。

［學生3］我們認為銨態氮肥的生產先將N2轉化為NH3更好，因為N2與O2反應條件是高溫或放電，耗能較多，不利于維護國家能源安全，經濟效益低，難以大規模生產。

［學生4］氮肥在使用過程中也會造成污染。硝態氮肥易溶于水，造成氮肥流失和水體富營養化。銨態氮肥受熱易分解，放出NH3引起霧霾；NH3能轉化為氮氧化物，造成臭氧層破壞、光化學煙霧及酸雨，且銨態氮肥使用過多會導致土壤酸性增強，隨雨水流入河水湖泊引起水體富營養化。

［教師］氮肥在土壤中存在哪些轉化關系？

［學生5］銨態氮肥進入土壤后，一部分被作物吸收，一部分經過微生物的固定成為有機質，其余的受到土壤亞硝化細菌的作用轉化為亞硝酸根離子，繼續在硝化細菌的作用下被氧化為硝酸根離子。通過方程式書寫可知，銨根離子被氧化為亞硝酸根離子的過程中產生氫離子，同樣使土壤酸性增強。進入土壤還原層中的硝態或亞硝態氮在無氧情況下受到反硝化菌的作用，發生還原反應，生成氮的氧化物和氮氣［7］。

［教師］通過研究氮肥的生產和使用過程，我們不僅知道了氮及其化合物之間的轉化關系，還認識到了化肥會對環境造成一定污染，請問怎么解決污染問題？

［學生6］可以將污染物如氮氧化物用堿液吸收或者加入還原劑轉化為無污染的氮氣，也可以將氨水回收利用，還可以研究新的環保型化肥。

［教師］通過社會熱點話題“糧食安全”的思考與討論，我們知道了合成氨是制造氮肥的關鍵；經歷了合成氨的工藝探索、化肥的生產和使用過程對環境的污染及解決，知道了氮及其化合物轉化的重要性，感受到了化學在維護國家資源安全、生態安全等方面的巨大作用［8］。課下請大家任選“化學與資源、社會、生態等領域安全”話題，完成主題手抄報。

4? 國家安全觀融入高中化學教學的實施路徑

國家安全教育融入高中化學必要且可行，但目前一線教學中國家安全教育融入不足，結合上述教學案例，參考張婧等人的研究成果［9］，提出化學教學中融入國家安全教育的實施路徑（見圖4）。

4.1? 澄清目標認知，在意識上筑牢安全防線

針對教師對國家安全教育理解不足、窄化國家安全

圖4? 國家安全教育融入高中化學課堂的路徑

教育目標認知等問題，相關教育主管部門應以化學與國家安全為主題征集優秀教學案例、優質教學資源等供教師學習［10］，也可以開展以國家安全為情境的試題命制比賽。學校可以組織教師進行國家安全相關政策和文件的學習，并舉辦相關的知識競賽、教學比賽等進行學習效果檢測。鼓勵化學教師編制化學與國家安全的知識讀本，開設相關的校本課程和專題教育講座，展覽化學與國家安全的知識櫥窗等，營造充滿國家安全教育的校園文化，提升師生的國家安全意識。

4.2? 精準把握內容，在知識上筑牢安全防線

針對教師對國家安全在化學教學中的內容窄化、不夠生活化等問題，要求教師深入學習，找到課程標準、核心素養與國家安全教育內容的契合點，確立高中學段化學知識中的國家安全教育元素，選取典型的國家安全元素與化學教學有機融合，教師可以對國家安全相關的內容開展主題教學或者大單元教學。如本節內容在糧食安全這一情境下開展“氮及其化合物”主題教學，將元素化合物、化學反應速率與化學平衡等知識與糧食安全、資源安全、生態安全等有機融合，在真實復雜問題的解決過程中提升學生的國家安全意識和化學學科核心素養。

4.3? 開展多樣實踐，在行為上筑牢安全防線

針對教師實施國家安全教育教學方法單一、教學評價缺失等問題，在教學方面，應增強課堂的趣味性，開展多元、互動的教學，注重學科交叉教學。如自然資源的開發利用一節，可以與地理學科地球的圈層結構進行關聯，既提高化學知識的結構化程度，又可以使國家安全教育范圍擴大。在課外作業方面，布置靈活、實踐性強的課外作業，如以“國家科技安全”“新能源車”等為主題的論文、手抄報、黑板報等。在教學評價方面，開展融合核心素養的知識、能力和情感態度價值觀的過程性評價，如小組匯報時，教師可針對匯報內容、臺上表達等實施多元化評價。

隨著國家科技發展和世界經濟全球化，我國與世界各國的交流更加密切，資源、環境等國家安全問題日益凸顯。化學學科承擔著培育學生探究物質的結構、性質和變化，認識環境保護和資源開發，科學探究意識和創新精神等責任，這些都是維護國家安全不可或缺的素養。在高中化學教學中開展國家安全教育有利于深化化學學科的育人價值，有利于培養學生的家國情懷和全球視野。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部.教育部關于印發《大中小學國家安全教育指導綱要》的通知［EB/OL］. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/202010/t20201027_496805.html.

［2］中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學課程標準（2017年版）［S］. 北京： 人民教育出版社， 2018： 3，4， 11.

［3］段以雋. 國家安全融入初中地理教學的路徑探索［J］. 中學地理教學參考， 2022，（11）： 14～18.

［4］程健， 張銘燦， 陳實. 中學地理課堂滲透國家安全教育的現實困境和實施路徑［J］. 地理教學， 2022，（22）： 9～13.

［5］張靜， 張文華. 指向“變化觀念”的元素化合物教學——以“硝酸”為例［J］. 化學教學， 2023，（2）： 49～54.

［6］郭元祥. 知識的性質、結構與深度教學［J］. 課程·教材·教法， 2009， 29（11）： 17～23.

［7］胡久華， 董娜， 舒超， 呂美霖. 論證“是否應該停止使用氮肥”社會性科學議題教學——氮及其化合物的復習［J］. 化學教育（中英文）， 2023， 44（1）： 56～62.

［8］解慕宗， 羅娟， 何麗. 基于模型認知和社會責任感培育的化學教學——以“金屬礦物的開發利用”為例［J］. 化學教學， 2021，（3）： 38～44.

［9］張婧， 吳小勇. 國家安全教育融入地理教學的閉環路徑探究［J］. 地理教育， 2023，（S2）： 178～180.

［10］董新良， 李丹妮， 劉宇. 新時代國家安全教育： 基本遵循與實現路徑［J］. 中國教育學刊， 2023，（3）： 1～5.