從一節(jié)課的打磨感悟化學(xué)學(xué)科育人的實(shí)施策略

王海霞

摘要：為落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，作為化學(xué)學(xué)科需要更進(jìn)一步研究化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)與落實(shí)。而培養(yǎng)的根本陣地在課程，落實(shí)在課堂。所以可以從課堂的設(shè)計(jì)與打磨入手進(jìn)一步研究化學(xué)學(xué)科育人的實(shí)施策略。第一，師生轉(zhuǎn)變教與學(xué)的觀念，從學(xué)生思維的培養(yǎng)與發(fā)展角度來落實(shí)知識點(diǎn)的教學(xué)與考查目標(biāo)，第二，從學(xué)科發(fā)展史、學(xué)生生活實(shí)踐角度挖掘?qū)W科的育人價(jià)值。第三，借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)、微型化實(shí)驗(yàn)等輔助，豐富課堂活動形式，增強(qiáng)學(xué)生自主體驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：學(xué)科育人；設(shè)計(jì)理念；活動形式

文章編號：1008-0546（2022）02-0070-02中圖分類號：G632.41文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.02.015

為更好地落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)，化學(xué)學(xué)科需要更進(jìn)一步研究化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)與落實(shí)。而培養(yǎng)的根本陣地在課程，落實(shí)在課堂。所以一線工作者更需要響應(yīng)課程改革，參與課堂改革的實(shí)踐，從課堂教學(xué)的設(shè)計(jì)與打磨入手進(jìn)一步研究化學(xué)學(xué)科的育人策略。下面結(jié)合對“氮及其化合物”這節(jié)課學(xué)校老師群體的教研打磨歷程，談幾點(diǎn)化學(xué)學(xué)科育人的實(shí)施策略。

一、轉(zhuǎn)變設(shè)計(jì)理念，服務(wù)育人目標(biāo)

日常課堂教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定往往鎖定本節(jié)課知識與能力目標(biāo)，重點(diǎn)難點(diǎn)突破，更多的是側(cè)重于知識點(diǎn)的掌握、知識體系的構(gòu)建，對于學(xué)科觀念的提升，知識與技能的自主探究、主動構(gòu)建往往可能被削弱。其實(shí)并非一線化學(xué)教師不用心參與到課程課堂改革，而是傳統(tǒng)授課模式的慣性使然，表現(xiàn)為在課堂設(shè)計(jì)時(shí)主要注意實(shí)驗(yàn)的探究與合作、問題的討論與解決。相對來講對于人文底蘊(yùn)和社會擔(dān)當(dāng)部分會比較欠缺。下面以“氮及其化合物”一課三次設(shè)計(jì)理念上的變化來說明設(shè)計(jì)理念先行的重要性。

第一次設(shè)計(jì)，課堂內(nèi)容定位為氮的固定和NO、NO2的性質(zhì)以及污染處理方法，強(qiáng)調(diào)知識體系的完整。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)和焦點(diǎn)放在創(chuàng)新采用微型化針筒實(shí)驗(yàn)進(jìn)行NO與O2、NO2與水的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，注重學(xué)生的自主探究與合作生成。實(shí)際課堂實(shí)踐后發(fā)現(xiàn)，知識容量偏大，學(xué)生探究有限，屬于常規(guī)呈現(xiàn)。

第二次設(shè)計(jì)，保留微型化實(shí)驗(yàn)，以氮肥的缺乏和氮氧化物污染原理及處理方法為兩條線索，強(qiáng)調(diào)主線。諧音“氮氮的憂傷”為題，用提出問題再解決問題的方式呈現(xiàn)，線索簡潔明了。憂傷一：氮肥缺乏-三種固氮方式-人工合成氨-解決問題，憂傷二：氮氧化物空氣污染-堿處理-鹽處理-氧化還原處理等-解決問題，課堂實(shí)踐效果有提升，但整體仍然局困于具體的知識點(diǎn)范疇。

第三次設(shè)計(jì)，回歸化學(xué)是一門實(shí)用的中心的學(xué)科的特點(diǎn)，感悟氮在社會發(fā)展中的重要作用與地位，體現(xiàn)學(xué)科育人。課堂主線氮是生命元素，生命的健康與成長離不開氮元素，從而將內(nèi)容縮減鎖定為氮的固定。保留NO與O2、NO2與水的微型實(shí)驗(yàn)，增加基于證據(jù)與推理思路模擬大氣放電設(shè)計(jì)并推證其產(chǎn)物，增加科學(xué)家關(guān)于固氮的研究方向與最新進(jìn)展等，讓學(xué)生感受到一個(gè)真實(shí)的關(guān)于氮的固定的發(fā)展歷程和發(fā)展方向。在獲得知識的進(jìn)化與思維啟發(fā)的同時(shí)，更讓學(xué)生感受到一種力量的支撐、精神的鞭笞和創(chuàng)造的信念，而這正是化學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的目標(biāo)所在。

本次集體打磨氮及其化合物這一課三級跳的設(shè)計(jì)理念變化，給化學(xué)學(xué)科育人一點(diǎn)啟示，學(xué)科課程的開設(shè)是為育人這個(gè)終極目標(biāo)服務(wù)的，化學(xué)學(xué)科課程的開設(shè)是為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)，而化學(xué)源于人類生活又服務(wù)于人類生活，所以設(shè)計(jì)課堂教學(xué)時(shí)應(yīng)該放在自然和社會這個(gè)真實(shí)的大背景下去考慮問題。

二、融入自然史實(shí)，挖掘育人價(jià)值

在自然與社會的大背景下去設(shè)計(jì)課堂教學(xué)，知識目標(biāo)還是落實(shí)知識點(diǎn)的教學(xué)與考查目標(biāo)，但同時(shí)更多的是讓學(xué)生從相關(guān)知識的人類探索史實(shí)出發(fā)，感受到歷史真實(shí)的脈絡(luò)，以研究者、科學(xué)家的視角去學(xué)習(xí)，以人的培養(yǎng)與發(fā)展為目標(biāo)來思考與設(shè)計(jì)。本節(jié)課的設(shè)計(jì)定位提升為氮是一種生命元素，讓學(xué)生體會到氮的重要性，感受到真實(shí)的關(guān)于氮的固定的發(fā)展歷程和發(fā)展方向，達(dá)到學(xué)科育人的目的。如何落實(shí)，可以從下面三個(gè)角度來挖掘素材。

1.向自然界尋找例證，挖掘育人價(jià)值。自然固氮兩條途徑：高能固氮、生物固氮，在自然界雷電完成氮?dú)庀虻趸锏霓D(zhuǎn)變，在實(shí)驗(yàn)室課堂上能不能重現(xiàn)自然界高能固氮的過程呢，能不能對過程中發(fā)生的反應(yīng)進(jìn)行論證呢。有了思路和方向就可以查閱資料，論證并實(shí)踐，可增加通過三頸燒瓶模擬空氣放電并對產(chǎn)物進(jìn)行分析，這里參考了王保強(qiáng)等老師《模擬雷雨條件下氮?dú)夂脱鯕夥磻?yīng)的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)探究》[1]。

2.向歷史發(fā)展史實(shí)材料尋找例證，挖掘育人價(jià)值。學(xué)科發(fā)展歷史就是一本好的德育范本。從氮是生命元素的視角，放眼整個(gè)生命的起源，在引入上通過《米勒實(shí)驗(yàn)》視頻引出通過氮?dú)獾葻o機(jī)小分子可以合成有機(jī)物氨基酸，而氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基石，得出氮是生命元素這個(gè)主線。過程中讓學(xué)生學(xué)會批判質(zhì)疑，感受到科學(xué)的探索永無止境。

人工合成氨部分，通過資料呈現(xiàn)史實(shí)：18世紀(jì)，人們就發(fā)現(xiàn)氨是由氮和氫元素組成的，之后許多化學(xué)家投入到N2和H2合成氨的研究中，經(jīng)歷了近100年的漫長探索，人們逐步發(fā)現(xiàn)這個(gè)反應(yīng)具有可逆……等特征，直到20世紀(jì)初，哈伯首先在550℃、1.75×107Pa、用鋨Os作為催化劑，得到了氨。之后，德國工程師博施又進(jìn)行了兩萬多次實(shí)驗(yàn)，找到了廉價(jià)的催化劑（鐵觸媒），同時(shí)采用加熟鐵內(nèi)襯解決了高壓帶來的裝置易膨脹問題，從而真正地使合成氨從實(shí)驗(yàn)室走向生產(chǎn)。其中“100年”“兩萬多次”“鋨Os與廉價(jià)鐵觸媒”等對學(xué)生頑強(qiáng)奮斗的科學(xué)精神、堅(jiān)強(qiáng)意志的形成都是無形的影響與榜樣。

另外，學(xué)生耳熟能詳?shù)拿袼字V語，比如“雷雨發(fā)莊稼”，“莊稼一枝花，全靠肥當(dāng)家”等等，其實(shí)很多時(shí)候不知其深意，通過化學(xué)的專業(yè)解釋可以讓學(xué)生感受到化學(xué)的魅力，同時(shí)感受到歷史文化積淀的深厚，增強(qiáng)民族自豪感。

3.向前沿文獻(xiàn)尋找實(shí)例，挖掘育人價(jià)值。尋找人工固氮的方法，向自然界、生物界發(fā)生的事實(shí)去尋找可能。比如模擬固氮酶和仿生光催化（參考肖瑤等老師的《仿生光電催化固氮》[2]一文）：

人工模擬固氮酶：1977年，美國加州大學(xué)第一個(gè)報(bào)道了在紫外光照射下，F(xiàn)e摻雜TiO2產(chǎn)生……可以還原N2形成NH3。

光催化固氮：目前，科學(xué)家在研究常溫常壓下以水為氫源，用光催化使空氣中的氮直接轉(zhuǎn)化為氨?！袊茖W(xué)院王文中等報(bào)道了碳載WO3·H2O具有較高效的光催化固氮作用。2016年，電子科技大學(xué)的李小飛等提出了……，有望在常溫常壓條件下實(shí)現(xiàn)還原氮成氨。

不需要很詳細(xì)，簡單的介紹就可以給學(xué)生一束光，一種方向的指引。讓學(xué)生感受到中國的科學(xué)家在世界舞臺自有一席之地，各領(lǐng)風(fēng)騷，從心底增強(qiáng)文化自信。也讓學(xué)生感受到科學(xué)的魅力，產(chǎn)生好好學(xué)習(xí)的社會責(zé)任感，對未來充滿希望和期待。

三、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)輔助，豐富育人形式

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生最為喜愛的課堂活動，日?；瘜W(xué)課堂應(yīng)盡可能多的增加課堂演示實(shí)驗(yàn)，開發(fā)學(xué)生分組合作實(shí)驗(yàn)探究。創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究、小組合作交流、化學(xué)應(yīng)用實(shí)踐等等，這樣對于學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣激發(fā)，自主發(fā)展、科學(xué)精神的培養(yǎng)非常有幫助。本節(jié)課在常規(guī)實(shí)驗(yàn)保留的基礎(chǔ)上，有毒有污染的微型化無害化設(shè)計(jì)，現(xiàn)象不直觀實(shí)驗(yàn)的數(shù)字化輔助都是很好的嘗試。

1.實(shí)驗(yàn)微型化，減少環(huán)境污染。本節(jié)課教材沒有出現(xiàn)演示實(shí)驗(yàn)或者學(xué)生實(shí)驗(yàn)，因?yàn)橄鄬?shí)驗(yàn)難度有點(diǎn)大，且氮氧化物有污染。本著科學(xué)探究與證據(jù)推理原則，采取微型化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，將污染降到最低。注射器事先收集NO，后期抽空氣使與氧氣反應(yīng)觀察現(xiàn)象，抽滴有紫色石蕊試液的水使NO2與水反應(yīng)再觀察試液變色，抽氫氧化鈉溶液進(jìn)行尾氣處理，所有實(shí)驗(yàn)在同一裝置進(jìn)行，分析現(xiàn)象，推斷反應(yīng)產(chǎn)物，一氣呵成。而這些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不僅提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更是讓學(xué)生在體驗(yàn)探究中培養(yǎng)了理性思維，學(xué)會質(zhì)疑、學(xué)會學(xué)習(xí)。

2.實(shí)驗(yàn)數(shù)字化，數(shù)據(jù)處理更直觀。在遇到一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不能直接說明反應(yīng)原理的時(shí)候，可以借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)輔助，來豐富課堂活動形式，增強(qiáng)學(xué)生自主體驗(yàn)。本節(jié)課在模擬空氣中氮?dú)夂脱鯕夥烹妼?shí)驗(yàn)中，只能觀察到無色變成淺紅色，并不能說明是氧氣直接參與反應(yīng)，更不能說明生成的是一氧化氮。但借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)傳感器，定量測定隨著放電實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，氧氣含量、體系壓強(qiáng)前后的變化情況，可以從電腦端直接讀到隨時(shí)間增加兩者變化的可視化圖表。引導(dǎo)學(xué)生對可視化圖表進(jìn)行分析，根據(jù)氧氣濃度的變化趨勢說明氮?dú)獯_實(shí)和氧氣發(fā)生了反應(yīng)，根據(jù)停止放電后，氧氣的濃度進(jìn)一步減小說明氧氣繼續(xù)和一氧化氮發(fā)生了反應(yīng)，反推放電產(chǎn)物是一氧化氮，有效的輔助了教學(xué)，也培養(yǎng)了學(xué)生數(shù)據(jù)處理和分析推理能力。

總之，對于全面落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，發(fā)展素質(zhì)教育，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生必備的科學(xué)素養(yǎng)，是學(xué)生終身學(xué)習(xí)和發(fā)展的重要基礎(chǔ)，具有不可替代的作用。作為主陣地的化學(xué)課堂，我們更應(yīng)該思考如何更好地融入育人理念，從社會發(fā)展史實(shí)和科技發(fā)展的數(shù)字化手段多個(gè)角度挖掘育人素材與育人價(jià)值，真正發(fā)揮學(xué)科的育人作用。

參考文獻(xiàn)

[1]王保強(qiáng)，劉方云，李增坤.模擬雷雨條件下氮?dú)夂脱鯕夥磻?yīng)的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)探究[J].化學(xué)教育（中英文），2019，40（5）：68-70.

[2]肖瑤，胡文娟，任衍彪，康旭，劉健.仿生光電催化固氮[J].化學(xué)進(jìn)展，2018，30（4）：325-337.

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