以“合成氨”為中心的大單元教學(xué)設(shè)計(jì)

盛燁鋒

關(guān)鍵詞：大單元設(shè)計(jì);合成氨;化學(xué)反應(yīng)和能量;復(fù)習(xí)課

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)能夠引領(lǐng)化學(xué)教學(xué)，彰顯育人價(jià)值，核心素養(yǎng)既關(guān)注學(xué)生關(guān)鍵能力的提升，也注重必備品格的培育。關(guān)鍵能力是一種在特定的情境中，調(diào)動(dòng)多種資源，以滿足復(fù)雜需要的能力，是個(gè)體在解決現(xiàn)實(shí)復(fù)雜問題過程中表現(xiàn)出來的綜合品質(zhì)。本文是作者參加直屬高中優(yōu)質(zhì)課比賽實(shí)錄。

一、化學(xué)問題解決的教學(xué)模型

二、采用單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)

將相關(guān)的知識點(diǎn)組織起來，成為有結(jié)構(gòu)的知識體系。備課從知識點(diǎn)到單元，標(biāo)志著教師備課的站位的提升：立足單元，上接學(xué)科核心素養(yǎng)，下連知識點(diǎn)的目標(biāo)要求。

單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)：

三、基于問題解決的教學(xué)實(shí)施

課堂引入：一個(gè)人解決了半個(gè)中國的溫飽問題——袁隆平爺爺。一個(gè)化學(xué)反應(yīng)解決幾十億人的吃飯問題——合成氨。從兩個(gè)角度認(rèn)識：從能量變化和化學(xué)反應(yīng)速率和限度的視角認(rèn)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(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是什么？

【學(xué)生】舊鍵斷裂，新鍵生成。

【教師】化學(xué)反應(yīng)有吸放熱的原因是什么？

【學(xué)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(xué)們根據(jù)任務(wù)一完成能量變化示意圖。

【教師】投影學(xué)生完成情況

【教師】請同學(xué)點(diǎn)評。

【學(xué)生】斷鍵的能量出現(xiàn)了問題，應(yīng)當(dāng)是1 mol氮氮三鍵和3 mol氫氫鍵的能量。

【教師】請問該反應(yīng)的熱效應(yīng)？

【學(xué)生】應(yīng)當(dāng)是放熱反應(yīng)，因?yàn)榉磻?yīng)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(yīng)。

【學(xué)生】宏觀上反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，因而為放熱反應(yīng)。

設(shè)計(jì)意圖：鍵能的角度繪制反應(yīng)過程和能量的曲線，再從宏觀的角度解釋放熱反應(yīng)，從兩個(gè)角度解釋了反應(yīng)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(xué)生宏觀辨識和微觀探析的素養(yǎng)。

【教師過渡】我們再來看合成氨的另外一種方法。猶他大學(xué)的Minteer教授通過構(gòu)筑H2/N2生物燃料電池，真的就是以氮?dú)夂蜌錃鉃樵希诤铣砂钡耐瑫r(shí)還能獲得電能。

【教師】復(fù)習(xí)原電池的構(gòu)成條件，如何判斷該原電池的正負(fù)極？

【學(xué)生】可以通過氫離子，跑向正極。通過電子移動(dòng)方向，還可以根據(jù)化合物。

【教師】請寫出A、B電極的電極反應(yīng)式以及總反應(yīng)，請同學(xué)上臺(tái)板書。

設(shè)計(jì)意圖：通過燃料電池的模型復(fù)習(xí)原電池的工作原理，提高學(xué)生的模型建構(gòu)的化學(xué)素養(yǎng)。

【教師過渡】通過生物燃料電池生成氨還只是停留在實(shí)驗(yàn)室，我們還是要工業(yè)合成氨，那么如何又快又多的合成氨呢？接下來解決任務(wù)三：探析合成氨的速率和限度問題。

【學(xué)生】反應(yīng)速率的計(jì)算公式為濃度除時(shí)間，因而可以計(jì)算出速率。還可以發(fā)現(xiàn)速率之比等于系數(shù)之比。

【教師】強(qiáng)調(diào)單位的正確書寫，請同學(xué)回答第二個(gè)問題。

【學(xué)生】改變溫度可以改變反應(yīng)速率，升高溫度加快反應(yīng)速率，降低溫度減慢反應(yīng)速率。

增大氫氣濃度可以加快反應(yīng)速率，使用催化劑可以加快反應(yīng)速率，減小容器體積可以加快反應(yīng)速率，恒容下充入Ne不改變?nèi)萜黧w積，故濃度不變，因而不改變反應(yīng)速率。

設(shè)計(jì)意圖：參考學(xué)考卷中的題型，利用合成氨中的數(shù)據(jù)將速率及其影響因素結(jié)合其中，利用定義計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率，外界條件變化速率變化情況，提升學(xué)生變化觀念。

【教師】試判斷10分鐘時(shí)，反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，說出判斷依據(jù)。

【學(xué)生】因?yàn)闈舛炔蛔儯室堰_(dá)平衡。

【教師】復(fù)習(xí)平衡狀態(tài)的特征。請完成后續(xù)問題。

下列能說明達(dá)到平衡狀態(tài)的是

（1）H2的正反應(yīng)速率等于N2的逆反應(yīng)速率

（2）容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變

（3）容器內(nèi)密度保持不變

（4）容器內(nèi)平均摩爾質(zhì)量保持不變

【學(xué)生】第一個(gè)不能，應(yīng)當(dāng)成系數(shù)之比。第二個(gè)能說明，壓強(qiáng)和n成正比。

第三個(gè)容器體積和氣體質(zhì)量都不變，故不能說明。第四個(gè)氣體的物質(zhì)的量在變化，因而可以說明達(dá)到平衡狀態(tài)。

【教師】總結(jié)變量不變因而可以說明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。

設(shè)計(jì)意圖：根據(jù)化學(xué)平衡的特征進(jìn)行平衡狀態(tài)的判斷的復(fù)習(xí)，提升學(xué)習(xí)的平衡思想。

四、基于問題解決的教學(xué)反思

認(rèn)真準(zhǔn)備展示課，對教師的專業(yè)成長幫助很大，一線教師不僅要認(rèn)真學(xué)習(xí)新課標(biāo)，更要能將新課標(biāo)的課程理念落實(shí)在每一節(jié)的課堂教學(xué)中，要具備這種能力就必須將理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐研究相結(jié)合。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫艷霞.高中化學(xué)“反應(yīng)與能量”課題教學(xué)目標(biāo)認(rèn)識與教學(xué)設(shè)計(jì)[J].數(shù)理化解題研究，2019（7）：2.

[2]賀陽.基于項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的化學(xué)反應(yīng)與能量單元復(fù)習(xí)課--社會(huì)性議題“燃油車會(huì)消失嗎”[J].化學(xué)教與學(xué)，2022（2）：3