王海霞

摘要：為落實立德樹人根本任務，作為化學學科需要更進一步研究化學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)與落實。而培養(yǎng)的根本陣地在課程，落實在課堂。所以可以從課堂的設計與打磨入手進一步研究化學學科育人的實施策略。第一，師生轉變教與學的觀念，從學生思維的培養(yǎng)與發(fā)展角度來落實知識點的教學與考查目標，第二，從學科發(fā)展史、學生生活實踐角度挖掘學科的育人價值。第三，借助數字化實驗、微型化實驗等輔助，豐富課堂活動形式，增強學生自主體驗。

關鍵詞：學科育人；設計理念；活動形式

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

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.02.015

為更好地落實立德樹人的根本任務，化學學科需要更進一步研究化學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)與落實。而培養(yǎng)的根本陣地在課程，落實在課堂。所以一線工作者更需要響應課程改革，參與課堂改革的實踐，從課堂教學的設計與打磨入手進一步研究化學學科的育人策略。下面結合對“氮及其化合物”這節(jié)課學校老師群體的教研打磨歷程，談幾點化學學科育人的實施策略。

一、轉變設計理念，服務育人目標

日常課堂教學目標的設定往往鎖定本節(jié)課知識與能力目標，重點難點突破，更多的是側重于知識點的掌握、知識體系的構建，對于學科觀念的提升，知識與技能的自主探究、主動構建往往可能被削弱。其實并非一線化學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，表現為在課堂設計時主要注意實驗的探究與合作、問題的討論與解決。相對來講對于人文底蘊和社會擔當部分會比較欠缺。下面以“氮及其化合物”一課三次設計理念上的變化來說明設計理念先行的重要性。

第一次設計，課堂內容定位為氮的固定和NO、NO2的性質以及污染處理方法，強調知識體系的完整。實驗設計的亮點和焦點放在創(chuàng)新采用微型化針筒實驗進行NO與O2、NO2與水的性質實驗，注重學生的自主探究與合作生成。實際課堂實踐后發(fā)現，知識容量偏大，學生探究有限，屬于常規(guī)呈現。

第二次設計，保留微型化實驗，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，強調主線。諧音“氮氮的憂傷”為題，用提出問題再解決問題的方式呈現，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，課堂實踐效果有提升，但整體仍然局困于具體的知識點范疇。

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

本次集體打磨氮及其化合物這一課三級跳的設計理念變化，給化學學科育人一點啟示，學科課程的開設是為育人這個終極目標服務的，化學學科課程的開設是為了更好地培養(yǎng)學生的化學核心素養(yǎng)，而化學源于人類生活又服務于人類生活，所以設計課堂教學時應該放在自然和社會這個真實的大背景下去考慮問題。

二、融入自然史實，挖掘育人價值

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

1.向自然界尋找例證，挖掘育人價值。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氣向氮氧化物的轉變，在實驗室課堂上能不能重現自然界高能固氮的過程呢，能不能對過程中發(fā)生的反應進行論證呢。有了思路和方向就可以查閱資料，論證并實踐，可增加通過三頸燒瓶模擬空氣放電并對產物進行分析，這里參考了王保強等老師《模擬雷雨條件下氮氣和氧氣反應的數字化實驗探究》[1]。

2.向歷史發(fā)展史實材料尋找例證，挖掘育人價值。學科發(fā)展歷史就是一本好的德育范本。從氮是生命元素的視角，放眼整個生命的起源，在引入上通過《米勒實驗》視頻引出通過氮氣等無機小分子可以合成有機物氨基酸，而氨基酸是構成蛋白質的基石，得出氮是生命元素這個主線。過程中讓學生學會批判質疑，感受到科學的探索永無止境。

人工合成氨部分，通過資料呈現史實：18世紀，人們就發(fā)現氨是由氮和氫元素組成的，之后許多化學家投入到N2和H2合成氨的研究中，經歷了近100年的漫長探索，人們逐步發(fā)現這個反應具有可逆……等特征，直到20世紀初，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行了兩萬多次實驗，找到了廉價的催化劑（鐵觸媒），同時采用加熟鐵內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驗室走向生產。其中“100年”“兩萬多次”“鋨Os與廉價鐵觸媒”等對學生頑強奮斗的科學精神、堅強意志的形成都是無形的影響與榜樣。

另外，學生耳熟能詳的民俗諺語，比如“雷雨發(fā)莊稼”，“莊稼一枝花，全靠肥當家”等等，其實很多時候不知其深意，通過化學的專業(yè)解釋可以讓學生感受到化學的魅力，同時感受到歷史文化積淀的深厚，增強民族自豪感。

3.向前沿文獻尋找實例，挖掘育人價值。尋找人工固氮的方法，向自然界、生物界發(fā)生的事實去尋找可能。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，美國加州大學第一個報道了在紫外光照射下，Fe摻雜TiO2產生……可以還原N2形成NH3。

光催化固氮：目前，科學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化為氨?！袊茖W院王文中等報道了碳載WO3·H2O具有較高效的光催化固氮作用。2016年，電子科技大學的李小飛等提出了……，有望在常溫常壓條件下實現還原氮成氨。

不需要很詳細，簡單的介紹就可以給學生一束光，一種方向的指引。讓學生感受到中國的科學家在世界舞臺自有一席之地，各領風騷，從心底增強文化自信。也讓學生感受到科學的魅力，產生好好學習的社會責任感，對未來充滿希望和期待。

三、創(chuàng)新實驗輔助，豐富育人形式

化學實驗是學生最為喜愛的課堂活動，日?；瘜W課堂應盡可能多的增加課堂演示實驗，開發(fā)學生分組合作實驗探究。創(chuàng)設真實的問題情境、設計實驗探究、小組合作交流、化學應用實踐等等，這樣對于學生的學習興趣激發(fā)，自主發(fā)展、科學精神的培養(yǎng)非常有幫助。本節(jié)課在常規(guī)實驗保留的基礎上，有毒有污染的微型化無害化設計，現象不直觀實驗的數字化輔助都是很好的嘗試。

1.實驗微型化，減少環(huán)境污染。本節(jié)課教材沒有出現演示實驗或者學生實驗，因為相對實驗難度有點大，且氮氧化物有污染。本著科學探究與證據推理原則，采取微型化實驗設計，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觀察現象，抽滴有紫色石蕊試液的水使NO2與水反應再觀察試液變色，抽氫氧化鈉溶液進行尾氣處理，所有實驗在同一裝置進行，分析現象，推斷反應產物，一氣呵成。而這些實驗設計不僅提升了學生的學習興趣，更是讓學生在體驗探究中培養(yǎng)了理性思維，學會質疑、學會學習。

2.實驗數字化，數據處理更直觀。在遇到一些實驗現象不能直接說明反應原理的時候，可以借助數字化實驗輔助，來豐富課堂活動形式，增強學生自主體驗。本節(jié)課在模擬空氣中氮氣和氧氣放電實驗中，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，更不能說明生成的是一氧化氮。但借助數字化實驗傳感器，定量測定隨著放電實驗的進行，氧氣含量、體系壓強前后的變化情況，可以從電腦端直接讀到隨時間增加兩者變化的可視化圖表。引導學生對可視化圖表進行分析，根據氧氣濃度的變化趨勢說明氮氣確實和氧氣發(fā)生了反應，根據停止放電后，氧氣的濃度進一步減小說明氧氣繼續(xù)和一氧化氮發(fā)生了反應，反推放電產物是一氧化氮，有效的輔助了教學，也培養(yǎng)了學生數據處理和分析推理能力。

總之，對于全面落實立德樹人根本任務，發(fā)展素質教育，化學學科核心素養(yǎng)是學生必備的科學素養(yǎng)，是學生終身學習和發(fā)展的重要基礎，具有不可替代的作用。作為主陣地的化學課堂，我們更應該思考如何更好地融入育人理念，從社會發(fā)展史實和科技發(fā)展的數字化手段多個角度挖掘育人素材與育人價值，真正發(fā)揮學科的育人作用。

參考文獻

[1]王保強，劉方云，李增坤.模擬雷雨條件下氮氣和氧氣反應的數字化實驗探究[J].化學教育（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].化學進展，2018，30（4）：325-337.

3941500338256