基于生活情境的“氨和銨鹽”的教學設計

摘" "要：在新課改背景下，基于真實情境下教學已成為發展學生核心素養的主要途徑之一。文章以“氨和銨鹽”為案例，通過創設真實的生活情境進行探究式教學，將承載核心素養的知識結構化，從而培養學生的變化觀、平衡觀、創新力及社會責任意識。

關鍵詞：生活情境；探究式教學；氨和銨鹽；氮肥

《普通高中化學課程標準（2017 年版）》強調：在進行教育的時候，教師要對學生所學到的知識和將要學習的知識以及將要面對的生活進行全面的考量，讓他們學會運用所學的知識來解決與生活中相關的問題，從而培養出學生濃厚的社會責任感[ 1 ]。陶行知[ 2 ]說：“教育只有通過生活才能產生作用， 并真正成為教育”。化學是一門自然類科學，隨著科技的不斷發展進步，化學涉及人們的衣、食、住、行方方面面。因此，化學課堂教學要注重進行以素養為本的教學，提倡基于真實生活問題的情境創設，來引起學生學習化學的興趣和學習化學的欲望及其學生學習的主動性、積極性[ 3 ]。實施基于生活情境的中學化學課堂教學，符合新課程標準對學生的教育需求。

1" "“氨和銨鹽”的教學設計思路

本文以“氨和銨鹽”為例，利用探究式教學作為主導來進行教學設計，以創設真實的生活學習情境為教學背景，在情境中設置疑問，培養學生搜集資料、解決問題、知識整合的能力等。接著安排學習探究內容，以“宏觀-微觀-符號”三重表征及“價-類-用”的元素化合物三維觀幫助學生構建學習認知模型；學生進行開放性的假設、分組實驗探究、交流討論、得出結論。教學設計流程如圖1所示。

2" 教學目標

（1）宏觀辨識與微觀探析：可以描述、辨認、掌握氨的物理性質以及化學現象和相應的實驗現象，可以從化合價的層面預測、分析、解釋氨和銨鹽的化學性質，同時能用符合化學語言表述。

（2）證據推理與模型認知和科學探究與創新意識：根據氨的用途——氮肥，對氨的性質做出假設，并通過實驗探究進行驗證。通過抓“三觀”——元素觀、分類觀、微粒觀，以此學習認識化學性質，幫助學生構建物質性質的學習框架。

（3）科學態度與社會責任：在探究活動中發展學生嚴謹的科學探究精神，肯定氨與銨鹽對人類生活社會做出的極大貢獻，但也要客觀地分析其對生態環境和人類生產活動所造成的負面影響。辯證地了解化學，做出正確的判斷，積極地探尋化學在解決實際問題中的作用，培養學生的綠色化學意識和可持續發展觀。

3" 教學實施

3.1" 環節一：氮肥的發展起源

[教師活動] 展示水稻施加氮肥前后對比（圖2），揭示化肥對提高水稻產量的重要意義；同時介紹化肥的發展史，以及諾貝爾化學獎的哈伯在人工固氮上所做出的貢獻。

[提出問題] 什么是人工固氮？氨具有什么性質？氨氣可以直接作氮肥嗎？人工固氮有幾種方法？氮肥的發展歷程如何？

設計意圖：圍繞“化肥中的主角”導入情境，讓學生切身地體驗到氮肥對農業生產的重要作用，從而體會到化學和社會生活的緊密聯系。結合實際生活和科學史，通過一系列的問題鏈，通過啟發思維，引導出所講的知識，從而提高了學生對知識的掌握程度。構建學生的“科學態度與社會責任”的化學科基本素質。

3.2" 環節二：氮肥的發展歷程之一——NH3的堿性

[教師活動] 展示N2和NH3的結構示意圖（圖3），引導學生從結構決定性質思考，比較N2和NH3性質活潑性。

[學生活動] 觀察思考并回答。N2空氣中的主要組成成分之一，性質穩定，不宜作氮肥。

[教師活動] 設置疑問：由N2加工形成的NH3能否直接用作氮肥呢？引導學生從物質類別來預測氨氣的性質。

[學生] 進行猜想并交流討論。

[教師活動] 準備兩個燒杯分別裝有熱水和冷水，以及帶有橡膠塞的導管，提示學生從制備氨氣的原料、氨氣的顏色及氣味來觀察得出氨氣的性質并讓學生思考產生實驗現象的原因。

[實驗演示] 將一定數量的濃氨水滴入試管（帶有橡皮塞子的導管），將該試管置于含有熱水（圖4-a）的燒杯1內，然后將該試管倒置至裝著冷水，并滴入1-2滴酚酞于燒杯2內（圖4-b），在圖4-c中對實驗現象進行觀測[ 4 ]。

[學生活動] 觀察并記錄實驗現象，小組討論噴泉實驗的原因。

[教師講解] 噴泉的形成，說明氨氣極易溶于水，1體積的水可溶700體積的氨氣。水的顏色變成了紅色說明水和氨氣發生了反應，反應產物使得溶液呈堿性。

[學生活動] 思考查證，氨氣與水反應生成了氨水，化學反應方程式：

NH3 + H2O ? NH3·H2O，氨水顯堿性，導致酚酞變紅。

[教師活動] 進一步提問，氨水使酚酞變紅的根本原因是什么？

[學生活動] 小組討論，得出：NH3·H2O電離產生NH4+ 和OH-，所以酚酞變紅。

[小結] 氨氣的物理特性：無色，有刺激性的味道，在水中容易溶解；化學特性：與水反應產生的氨水呈堿性。

[教師活動] 根據氨極易溶于水的特性，引出氨水電離出的NH4+，引導學生從氨氣顯堿性，思考如何制備相應的銨鹽作為氮肥？并提供植物吸收N元素途徑的資料卡片。

[資料卡片] 植物根系吸收的是以NH4+ 的形態出現的氮肥，與之發生反應后轉化為氨基酸，后者又會轉化為蛋白質，從而促進植株的生長。

[學生活動] 觀看資料卡片，思考氨氣可以與酸反應生成銨鹽。

[小組實驗] “造煙實驗”。

把蘸有濃氨水的棉簽分別與蘸有濃鹽酸、濃硝酸和濃硫酸相互接近。是否有白煙生成？為什么會有白煙生成？并寫下相應的化學反應方程式。

[學生活動] 小組實驗，思考交流。

[教師活動] 展示農業常用的氮肥——氯化銨、硫酸銨、硝酸銨、碳酸氫銨，并提問銨態氮肥的物理性質、組成特點。

[教師活動]播放氯化銨和碳酸氫銨分別在加熱的條件下，各自生成相應的產物以及硝酸銨和氫氧化鈉混合在加熱條件下的反應過程實驗視頻。

[學生活動] 觀看視頻的實驗現象，書寫化學反應方程式。

[教師活動] 提出問題：銨態氮肥是怎樣在土壤里放出氨氣的？結合實驗視頻內容思考，銨態氮肥應該如何使用？

[學生活動] 小組討論，并得出結論：在太陽的照射下，溫度上升，銨鹽會分解出氨氣；土壤中大部分顯堿性，銨鹽與堿性物質在太陽底下，受熱分解出氨氣。因此，使用銨態氮肥要防曬、遠離火種、熱源，不能與堿性物質混用。

[小結] 銨鹽受熱易分解出氨氣，與堿性物質加熱會放出氨氣。

設計意圖：圍繞新課程標準的要求，指導學生對氨氣進行觀察、聞及實驗探究，運用物質的分類思想進行預測氨氣的性質，讓學生眼、手、腦、口的多重感官相結合，提高學生的實驗動手、觀察、記錄、分析和解決問題的能力。

3.3" 環節三：氮肥的發展歷程之二——NH3的還原性

[教師活動]展示各種氮肥并計算不同氮肥中氮含量，填入表1，讓學生比較各氮肥的含氮量。

[學生活動] 觀看并回答：硝酸銨的含氮量較高。

[學生活動] 小組計算、討論，并匯報。

[教師活動] 提問：如何制備成本較低的硝態氮肥？引導學生從化合價的角度預測氨氣的性質，并根據前面所學的含氮化合物反應，推測可能的產物。

[教師活動] 指導學生書寫生產硝態氮肥相應的化學反應方程式。

[小結] 氨氣可以進行催化氧化，用于生成硝酸銨，說明氨氣具有還原性。硝酸銨含氮量最高，施肥效果最好。

設計意圖：以硝態銨鹽氮肥過渡到氨氣的還原性，引導學生從N元素的化合價及氧化還原反應思考如何制備硝態的氮肥，培養學生的經濟化學和綠色化學意識，以及宏觀-微觀-符號三重表征觀念。

3.4" 環節四：氮肥的發展前景

[教師活動] 展示無機氮肥和有機氮肥的含氮量信息及使用注意事項（表2）。隨著科技的進步，科學家們研究出了有機氮肥尿素，解決了無機氮肥的易分解、易爆炸的缺限；此外，為緩解有機氮肥尿素的緊張，已經開始進行仿生物固氮技術的研究，如：科學家們實現了非豆科植物自主固氮。此外，還可以簡單提及多功能氮肥、脲銨氮肥、硝基復合氮肥、多肽長效氮肥，鼓勵學生利用網絡技術查詢資料，增強學好化學，用好化學，將來為社會做貢獻的愿望。

設計意圖：沿著氮肥的發展歷史，介紹了無機氮肥到有機氮肥（尿酸）的過渡，再向仿生物固氮技術的發展，向學生灌輸科學探索的過程和精神，培養學生的科學態度與社會責任素質。

4" 教學反思

本節課以“氨及銨鹽”為主題，以氮肥的發展為主線，引領學生通過化學情境、模型構建的方式展開活動探究。

（1）以真實情境問題，進行知識建構

本節課選取化肥能夠增加糧食產量這個真實的生活情境，通過不同的問題驅動情境，不斷加強學生對氨和銨鹽的認識，培養學生形成“證據推理與模型認知”的化學學科相關的基本素質。實際生活的問題探究不可能一蹴而就，教師要有一定的取舍，通過多角度、多層次整體性的情境創設，選取適合學生的認知發展和具備化學課程探究價值的情境問題。

（2）應用已有知識，促使知識轉移

本節選擇學生熟悉的農作物所必需的元素為突破點，目的是給予學生簡單的問題情境，演繹推理分析氨的物理性質、化學性質的視角，通過“價-態二維圖”來預測物質的性質→設計實驗→驗證實驗→得出結論，由實驗現象寫出化學反應方程式，強化了“宏觀-微觀-符號”三重表征的觀念。

（3）通過實驗探究，發揮主體地位

本節課進行開放式的實驗設計，由學生自主討論氨的化學性質，并通過噴泉實驗推測氨的溶解性與堿性。這一過程無法規避地會有生成性的問題，教師可以引導小組成員之間、小組與小組之間相互交流方案，激勵學生大膽猜測。這一過程師生不斷改正，有助于教師發現問題，從而改進教學策略，并提高了學生的學習積極性和主動性，實驗探究教學的有效落實不僅是一種教學手段，更是化學學習的一個重要環節。

（4）運用方案設計，發展證據推理能力

教師在引導學生從元素化合價的角度進行方案設計，即使氨氣盡可能地轉化為硝酸根離子，學生經過與前面知識的學習，分析推理得出方案。通過觀看視頻，讓學生懂得尊重事實，節約生產經濟成本，把搜集證據變成學習的一種習慣，從而培養學生的模型認知與證據推理能力。

（5）借助氮肥的發展歷程，培養科學精神與社會責任

創設氮肥的發展歷程情境，帶領學生認識氮肥的發展起源、歷程、前景，使學生認識到化學與科學探索對于社會生產、生活的重要性，并運用化學知識去解決真實的生活問題，用科學的探究精神和辯證的態度認識一種物質的好與壞，進而培養他們的科學精神與社會責任的核心素質。

參考文獻：

［1］ 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017版）[S].北京：北京人民教育出版社，2018：5，44.

［2］ 劉玲.基于STSE教育理念的高中化學情境教學的策略研究[D].沈陽：沈陽師范大學，2022：3.

［3］ 房喻，徐鈞.普通高中化學課程標準（2017年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2018：117.

［4］ 張越.在真實情境中促進學生核心素養的發展：以滬科版“氨氣的性質”為例[J].化學教與學，2022（2）：34-39，45.