从氨气开始

摘要：复习课怎样进行才能激起学生学习欲望？才能引导学生从另一角度发现知识？文章以高三化学一轮复习中NH3（苏教版）的复习为例，打破常规复习课的教学常态，暨知识罗列到习题巩固的复习方法。创设情境主线，在紧紧相扣的四个环节探究过程中，重获以NH3为载体的结构与性质关系、从化合价推测可能的化学性质及物质产生途径与制备方案设计，获得化学学科结构决定性质，性质决定用途与制备的学科思想。

关键词：微粒观；结构观；转化观；认知思维；学科本源；学科思想

文章编号：1008-0546（2016）05-0031-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.05.012

随着化学新课程改革的推进，中学化学教学正由“知识为本”向“观念为本”转变[1]，新的教学观念的建立，其核心是——建立看问题的视角与思想，前提是从学生已有知识（经验）和可能遇到的生活问题出发，帮助学生认识化学知识的内在联系。教学设计是教学理念与教学实践的中介与桥梁。只有基于观念建构的教学设计，才能促进教师理解并实践化学教学的观念，学生才能从知识学习和教师活动中形成学科思想，实现化学教学的本真。

复习课的教学，很多时候被老师误读为已有知识的再现过程，教学中有的是知识的完全重复，有的是习题的再练习，有的复习课完全成了新课教学的重复。而教育的真正意义在于，当一些外显的学科知识都遗忘时，在学生大脑中还保留着那些终身难忘的观念与思想[2]，复习课就是让这些观念和思想再巩固的过程。学生在《化学1》新课中已经对NH3的结构、性质、制取、铵盐性质等都有了较好的理解与掌握，那么对于一节高三的复习课，所要做的核心就是——基于这些已有知识（经验），从深层的微粒观、结构观与转化观的角度整合、串接科学知识的本源，从知识内在认知顺序来发展学生的思维，促进学科思想的形成，这也正是科学教学的核心目标。下面笔者以NH3的复习为例，实践学生对“结构决定性质、性质决定用途和制备”的理解，同时学会用微粒相互结合（化学变化实质）角度实现对化学反应的理解。

一、教学设计的思考

复习课的三重境界：第一层次仅仅是知识的罗列与再现；第二层次是以情境设计主线，将复习内容有机整合；第三层次则是既对所学知识进行重整、联系启后的内容，更是将学科内看似“独立”的内容从内在本质上进行联系与整合。怎样实现对化学本真的理解，帮助学生形成化学学科思想才是教学意义所在。高三复习课怎样上？如果仍然是平铺直叙地描述NH3结构、性质、实验室制法、工业制法、检验、收集及氨水成分的讨论，这对于同学来说，只是再重复的过程，有的学生已经掌握，虽有遗忘，完全可以自主解决，并没有真正的学习增量产生；当然也有的直接以习题为例，通过习题来达到复习知识的目的，上述都建立在知识的再现和回忆。而我们要实现的是发现并总结这些科学知识之间内在的联系，厘清这些性质之间的来龙去脉。当遇到教材中不曾出现的新物质时，学生是否会迁移运用？是否会提出新的可能性设想（如物质、转化等），同时提出自己的观点，用科学原理和方法进行判断可能性和合理性。从提出假设到得出结论就是科学探究的过程，既有科学的假设，又有实证（实验论证、推理论证和资料论证），论证过程选择合适的反应条件、物质、装置，并从现实条件、经济性的角度解读。基于上面的思考，我将这一节的课题名称定为“从NH3开始”。

二、教学环节设计

1. 环节一：从NH3电子式推断其结合与失去H微粒形成的新微粒及空间构型

为了实现对NH3结构的理解，设计NH3得失H、H+、H-的可能性及形成微粒的空间构型的探索，使得相对抽象难以理解的知识在学生分析与交流中获得理解，问题设计简洁明了，如下：

经过高一的学习，学生对NH3的电子式、结构式一定不陌生，但对其构型，总是不容易记住，原因自然是微粒之间相互作用与空间构型之间缺少联系。复习起点就从NH3的电子式开始，每一位同学都知道，N原子周围有四对电子，由于电子对之间存在斥力，所以电子云之间有挤压，为形成稳定的结构，所以出现四面体形的伸展（如图1）[3]，但三个电子对形成N-H共价键，所以必然造成形状变化，所以形成三角锥形（如图2），如果结合一个H+形成NH4+，则正好形成四个N-H共价键（虽然有一个是配位键），但键长、键能相同，所以此时又形成正四面体（如图3），并在此基础上讨论了NH3是否能结合H原子、H-离子等微粒。从化学键及微粒相互作用认识微粒结合的原因。

如果“NH3失去H”原子形成什么微粒？其电子式怎样表示？结构又如何？NH3是否可能失去H+、H-？若失去空间结构怎样？围绕上述问题，通过电子式书写后，电子对之间斥力和稳定性分析，让学生清晰理解NH3、NH4+、NH2-、N3-的空间结构，更理解这些结构变化的原因，更加有意义的是学生对于陌生的微粒NH5、NH2-等微粒的存在、可能结合的其它微粒都有了新的认识，不再囿于学过的几种物质。

复习教学，不是知识的罗列过程，更不是让学生沉浸在解题之中，而最可能的是基于学生已有知识经验，提出自己的观点，试着进行论证，在证实或证伪过程中实现对知识的理解和学科思想的形成。

2. 环节二：从NH3中N、H元素的化合价推断可能的性质与反应

基于NH3电子式的分析，由于H不愿意失去最外层的电子，但由于N的非金属性强，吸引电子对的能力强，所以N-H之间共用电子对偏向N原子一方，导致N原子周围负电荷偏多，出现负价，而H原子周围带正电性，出现正价，根据电子对数量确定价态数量。H（+1）是H元素的最高价，学生答出只具有氧化性，下面是和学生一起研究其氧化性的课堂问题设计：

学生在试题中也许遇到过NH3与Na的反应，也许还进行过氧化还原分析，但对于大部分同学来说，这还是一个陌生的知识情景，或许还有一定的难度，若要用NH3氧化其它物质，学生基本是难以回答，试问为什么？即使了解了NH3能氧化活泼金属及金属氢化物，若是N2H4和Na、NaH等物质可能发生反应吗？产生什么物质？或许对于老师来说也不一定会去尝试，但我的课堂做到了，而且是学生分析出来的，或许在问题出现过程中，学生也做出过很多错误的判断，但并不会影响学生自主的纠错，这来源于学生对NH3微观结构的认识，可见从微粒结构及微粒间相互作用入手，预测并实证其可能的化学性质的重要性。正是基于这样的设计，学生对NH3的还原性才不会忽视，才不会见到NaNH2、Na2NH、Na3N而怀疑是否有这种物质。有了这样的基础，学生在假设、分析、证实N（-3）H3中N的还原性时就轻松简单的达成。问题设计如下：

在问题解决中，学生发现“NH3+CuO”、“NH3+NOx”和“NH3+O2”的反应都曾经见过。学生的学习越来越主动，越来越轻松，没有感觉到老师在重复原来的足迹，又不是NH3性质的再罗列，但又实实在在巩固NH3的性质，这就是有形的知识融入无痕的复习课堂。

复习课中知识的罗列最常见，也是教师最擅长的方法，而对于学生来说，所要做的是配合老师进行知识再现，帮助老师记住课标要求的知识，而我们的同学又获得了多少？回头看看我们身边高三的复习是否一直在让学生帮助老师复习。

3. 环节三：从NH3的产生到制备

物质教学除了“结构与性质”之间的关系之外，还有我们关心的要点，即物质的产生、制取和保存，所以对NH3的制备教学中，没有和学生一起来再现其工业制法和实验室制法，而是从一起探讨可能产生NH3的途径入手，分析每一种产生NH3方法原理、生产过程复杂程度、原料丰富程度，而并没有限定必须是什么方法。因为制备方法与用量、原料、设备都有关系。现今没有使用的生产方法不代表未来就不选用，不代表在所有地区就不可以，而要有开放的、发展的眼光看待需要与生产的关系。问题设计如下：

在NH4Cl分解产生NH3和HCl的方案中，后续HCl如何去除？从H2O、NaOH固体、碱石灰、Ca（OH）2、CaO逐步讨论认识，研究了选择什么物质来制取和分离物质的化学原理。在浓NH3·H2O制取NH3的方案中，从直接加热到间接加热（NaOH固体），再到加热并吸水（CaO固体）的分析中，从原理上寻找替代性的物质。

正是基于对NH3及相关微粒的探讨，学生才会想到“NH2-+H+”、“NH2-+2H+”、“N3-+3H+”和“NO、NO2、NO3-还原”等方法也能获得NH3，才会明白为什么Mg3N2遇到水易水解的原因。甚至还有学生想到NH4+

+NH2-■2NH3，这不正是学生真正有效学习的发生吗？

4. 环节四：NH3微粒间的结合

当上述反应出现后，学生的思路真正打开了，说出了更多阴、阳离子结合。N、H元素形成的阴阳离子：NH4+和NH2-、NH2-、N3-、H-之间结合会形成什么物质？在这些问题之后我的逆向思维把学生带到了一个新的领域，2NH3■NH4++NH2-，和它相似的2H2O■H3O++OH-的反应，水溶液体系存在很多的化学平衡，液氨溶剂中存在新的平衡体系为化学研究开辟了一片新天地。

NH3微粒间由于N、H间共用电子对的偏移，使得N、H原子出现较强的电极性，导致NH3分子之间的N、H原子之间产生一种相对较强的分子间作用力——氢键，这使得NH3容易液化，常用作致冷剂，从新课时知道易液化，可作致冷剂，到为什么易液化，真正实现知其所以然，从科学本质上理解现象产生。

三、教学思考

以NH3为载体，从结构到性质，从微粒间的结合到宏观物质之间的转化，微粒间相互作用到化学反应的发生，用氧化还原思想指导氮及其化合物的复习与知识建构，以获得学生从已知到未知，从假设到证明，从知识罗列到学科思想形成的学习，这样的复习课能有效达成两个目标：其一，知识学习到观念渗透转化，用学科思想指导学习；其二，找准学生认知的最近发展区，激活学生思维参与的主动性。

1. 知识为本到观念建构的转化，学科思想的显现

因为教的原因，所以对元素化合物的学习，更多的关注知识为本的学习，学习中注重物质的性质、制取，复习中更多关注知识的再现与罗列，而忽视学科观念、学科思想的建立，所以在复习课中事无具细的进行详细的重复、识记和训练。笔者在尝试对NH3制取的教学中，并没有这样进行，而是明确为NH3的产生与获得，这也是一种新观念的认同过程，通常教学中会强调工业制法——合成氨，实验室制法——氯化铵与熟石灰反应，甚至把整个过程、反应条件、装置、检验等再现一遍，对于大多数同学而言是已经会的，与教学观念中“已经会的知识不讲”观念相矛盾，或者就是经典例题巩固，也很实际。看似重点内容完整，但换一种新的物质、方法出现，学生就会犯难，学生的视角变窄，思维囿结。甚至用NH4Cl制氨气过程中换CaO是否可行？换Ba（OH）2呢？用浓氨水制氨气，除了加热，是否可能有间接的加热方式？变通的加热方式？NH2-是否可能用来产生NH3？Mg3N2是否也可以？学生的学习是知识获得、认知思维的发展、学科思想形成的过程，而不是单独的知道某一变化可能还是不可能，某一反应用来做什么？也许未来的一天制取NH3的方法就会是今天学生探究中的某一种，也许是另一种目前还未知的方法，如果我们只注重知识的再现，完全走在当下正确的认知温水中，就会失去学习和探究的能力，就会失去学科思想建立的可能，而失去对未知世界的求索，学习是发现知识的过程[4]。

2. 以已有知识为起点，促认知思维的提升和思维视角的打开

NH3的电子式书写对于高三学生相对容易，其空间构型表述就存在一些不足，这源于电子对与空间构型的影响认识，现行教学中要求相对较低，怎么办？更何况还有NH4+、NH2-、NH2-、N3-又有什么样的空间构型？这些微粒与空间构型之间存在什么样的关系，怎样演变？倘若一定让学生记住结果，虽然可以达成，但学生会感觉烦、更感觉化学的无趣，我想也不会联想到NH2-和H2O结构非常相似，更不理解NH4+、CH4和N3-空间构型相似，在上述结构演变中，正是从学生熟知的起点，每一次都踩进学生认知的最近发展区，所以才会有学生积极主动的思维参与，才会有学生回头感觉到复杂的三维空间结构并不太难理解。

从电子对偏移，到化合价判断，从化合价相对高低，到可能具有的化学性质，甚至可能会发生的反应，都是学生用氧化还原反应思想进行科学探究，最后证实或证伪了学生的推测，整个过程教师从来没有否定学生的推测，只是给予必要的引导和肯定，即使是错误的假设也是学生自己最后证伪的，如NH3与Na反应生成NaNH2、Na2NH、Na3N和H2，NH4+和NH2-、H-，NH2-+H+、NH2-+H+之间发生的反应，NH4++H+、NH4++H-之间是否反应，产生什么物质等过程都是学生自己的推理得出。这才是运用最近发展区开放思维的学习，在未来的学习、工作中一定会受益，这正是周千红先生所一直倡导的教学——发掘知识这一伟大事物的内在魅力[5]。

参考文献

[1] 姜言霞，卢巍.基于化学基本观念建构的“氨”的教学设计研究[J].化学教育，2015，9（17）：37-41

[2] 陆庭銮.微粒观在化学教学中的巧妙运用――以“应用广泛的酸、碱、盐”教学难点突破为例[J].化学教育，2015，8（15）：26-28

[3] 江敏.感受自然界的魅力――“共价键”教学的实践与思考[J].中学化学教学参考，2011，8：16-20

[4] 李发顺.学习是发现知识的过程[J].教育研究与评论（课堂观察）[J].2015，7：封二

[5] 李发顺.重构学生主体课堂的思考――高中化学新课程教学设计[M].宁波：宁波出版社，2014，11：1-3