高中化学元素化合物知识的教学设计

高中化学元素化合物知识的教学设计

元素化合物知识是中学化学学习的主要内容之一，它以很大的比重，构成了现代中 学化学教材的主体内容。由于元素化合物知识以大量叙述性材料为特征，它的学习是一 种掌握事实的学习，易于产生兴趣，却难于保持注意；易于理解，却难于运用。致此， 本人对元素化合物知识的教学归纳了如下三个设计要求：

一、元素化合物课要充分利用基础理论的指导作用。揭示知识内在联系

以叙述性材料为主的学习内容，有知识分散。记忆量大等特点。及时将知识横向比 较、纵向联系，将元素化合物知识联线结网。 对于知识的系统化、结构化，对于防“散” 治“乱”，是很有效的。但是，结构化的知识是要有理论作基础的。因此，在进行元素 化合物知识的教学设计时，要有意识地用学生能接受的化学理论作为灵魂，将具体的化 学事实统帅起来。

高中化学的教材顺序，以元素周期表为界，“表前元素”的学习采用归纳法，从个 别到一般，将元素性质的理解向原子结构、向元素递变规律的方向归纳：而“表后元素” 的学习，则采用演绎法，从一般到个别，用元素周期表的理论知识指导各分族具体的元 素性质学习，这是高中化学无机部分教学的基本思路。在有机化学部分，“结构决定性 质性质反映结构”的观点应贯串始终。一些比较成功的元素化合物课的教学设计，无不 体现理论的指导作用。例如“硝酸”，整节课可以以氧化还原为主线，从硝酸中氮的化 合价人手，以稀浓硝酸氧化性强弱比较连接各教学环节，最后归结出几个氧化还原的规 律，在这条主线贯串和组织下，一个个精彩的实验很自然地将硝酸的化学性质铺展开。 高二化学中的“乙醛”，可以自始至终紧扣住“结构决定性质”，从醛基的结构入手去 分析乙醛的加成反应和氧化反应，以后又多处回应。不难看出，这些课的教学设计之所 以显得结构清晰紧凑，化学理论在这起了关键的作用。虽然着“墨”不多，但灵魂却无 处不在。元素化合物知识的教学要设计得“形散意不散”，理论的灵魂作用至关重要。 在元素化合物知识的教学设计中要抓住性质这个重点，而化合物的存在状态、制法和用 途都与性质是直接相关的，或者说由性质所决定的。

以性质为核心再跟用途、存在、制法密切联系，则知识就不会显得太零碎，也不会 感到枯燥。事物之间会存在一些内在的联系，元素化合物的教学设计中就必须揭示出这 种联系。一些设计不成功的课往往是仅注重了事实的罗列和堆砌，而忽略了对事实的内 部联系做深刻揭示，最终将“学化学”引向了“背化学”的死胡同。

除了“基本理论指导”和“以性质为中心”这两条线索外，元素化合物学习中的第 三条线索就是相关物质之间的相互衍变关系。值得注意的是，这些线索在到了复习时才 加以总结归纳，是不够的，要将这些线索从第一节起，就或明或暗地渗透于学习的全过 程，这也是元素化合物课设计成功与否的一个标志。

二、元素化合物课的教学设计要以实验为基础

元素化合物的教学如果离开实验、标本、模型和其它直观手段，仅凭教师的口述和 板书，就无法获得生动准确的感性知识。这样，学生只有生硬地记忆，随着所学内容的 增多，就越来越杂乱，顾此失彼，从而频频发生错误。如果在教学中注意加强化学实验 和其它直观教学手段的施用，让学生们注意观察、积极思考、正确描述。就能使学生清 楚、准确地认识物质及其变化规律。这样做还能增强学生的学习兴趣，强化学生的形象 思维。帮助他们理解和记忆这些重要的知识。但是，怎样才能充分利用化学实验，设计 好元素化合物课的教学呢 ?首先。实验的设计与组

合要能深刻地揭示反应规律，有利于掌 握化学事实。例如，高一化学“氮气”一节中氮的氧化物的性质，其中

NO与水的反应是

教学难点。采用下面设计：先从氮的化合价引出氮的五种价态的氧化物。介绍其颜色后 演示实验：一瓶无色的NO上倒放一空瓶，抽走其瓶口玻片，

NC与空气混和，立即出现红

棕色；向其中一瓶加入少量水，盖上玻片，稍振荡，瓶内红棕色消失，再抽开玻片，瓶 口上方又出现红棕色。启发学生分析实验现象，完成化学方程式，这样，由于实验设计 和组合的合理，学生大多能自行总结出 NO和NO的重要化学性质，而其中的难点内容，

NC与水反应的产物中还有 NQ也由于实验设计的巧妙而被顺利地突破了。 接着再进一步,

通过实验去深化对反应规律的认识：两瓶无色气体 （分别是NO和空气）、两瓶红棕色气体

（分别是NC和溴蒸气），要求用最简便的方法鉴别。这样的一段教学设计显然是成功的， 实验在其中充分显示了获取知识的功能。实验帮助学生理解和掌握了物质的性质，使学 生顺利突破了重点难点，训练了学生的观察、分析能力。其次。实验要能激发、调动学 生思维。这种激发，可以是学习欲望和兴趣层面上的。也可以是在创设问题情景较高层 面上的。“氨的性质”一节中氨与酸的反应，普通中学根据学生特点。可设计成学生动 手的趣味实验“空瓶生烟”来激发他们的兴趣；而由重点中学教师设计的铜与稀硝酸反

应，在让学生在向稀酸中加铜片前，先加放少量的碳酸钠粉末，这种似乎“不合常理” 的小小改动。却一下子激发了学生的思维，“逼” 着学生去思考为什么。为什么要加 NQCO（为了排走试管内空气）?为什么要排空气（NO易与氧化合）?为什么能排气（CC2比空 气重）?这样一来，大大增加了其思维容量，一个普通的验证实验就变得不普通了，实验 启迪思维的功能也就充分体现了。化学实验在元素化合物知识学习中的重要性，是无论 怎样强调都不过分的。实验设计与实验教学的水平，直接标志着元素化合物课的设计水 平，没有一些别具心裁的实验设计，元素化合物课的设计很难达到优秀的水平。

三、元素化合物课要尽可能紧密地联系社会、联系实际

这是这类课设计的又一个规律，元素化合物的知识若不和实际结合，将成为空中楼 阁。无论是为了提高学生兴趣，还是为了培养学生的知识运用能力；无论是为了基础知 识的学习。还是为了提高学生的素质， 都很有必要在进行教学设计时体现“化学与社会” 这个命题。重视元素化合物与社会、生活、环境、科技的密切联系，才能通过元素化合 物的教学，培养学生的社会责任感和热爱科学的情感，对科学的关注程度是现代人的重 要标志之一。高一的“氮气”，在学习了

N O、 N 02性质后联系“雷雨与庄稼”，联系汽车

引擎点火时产生氮氧化物的环境问题 , 联系酸雨，联系硝酸的生产。 在“乙醛”的学习中， 在醛的氧化反应后联系制镜小史、联系糖尿病的检验。既生动又强化了知识的运用。在 设计“氨和铵盐”时，从素质教育的观点出发，将整个课时的教学设计放到化肥这样一 个背景中进行 , 能在元素化合物知识中有机地渗透国情教育、爱国主义教育。激发学生学 习化学的兴趣，使他们能关心环境、能源、材料、卫生与现代社会有关的化学问题。应 该成为这一类课设计时重要的教学目标。这是素质教育给我们提出的新课题。联系实际， 重点要放到知识的运用上。引导学生在课外模拟攻关，都是一些成功的设计，这种让学 生在更高层面上的联系实际，在运用知识过程中开发思维，引导学生

从化学的角度去思 考分析问题的意念，在元素化合物课的设计中是值得提倡的。

这里以《氨的性质》教学设计 （ 华南师大附中王季常、曾汉泰设计 ） 为例，说明元素 化合物知识这一类课的设计。

教学过程如下 （学习背景分析、教学目标、教学策略等略去 ）：

[ 引入 ] 观察一个实验 （ 氨的喷泉实验 ） ，并打开桌面上的浓氨水，闻闻氨气的气味。

［设问］观察到什么现象?（①形成喷泉；②烧杯中溶液仍为无色，而烧瓶中溶液为红 色；③烧瓶未充满）。

［设问］通过现象，① 我们曾学习了什么物质也可以形成喷泉 ?（联系旧知识HC1②

为何形成喷泉?（极易溶于水）③为何极易溶于水?（由相似相溶原理以及水为极性分子 ， 得出氨分子也呈极性）④从上述结论，能否得出氨分子的结构

?（学生推导出氨分子NH的

四个原子一定不是在同一个平面上。而会形成三角锥形的分子结构 ）。

［分析］我们一起分析氨溶于水的另外两个现象，请大家思考以下问题：①为何形成

红色溶液?（利用“酚酞遇碱变红”， 推断出一定有0H产生）②烧瓶中的0H来源于什么物 质?（ 从现象得出，新产生的 OH--定不是来源于水，因为烧杯中滴有酚酞的水并未变红， 也不可能来源于氨，那么只能来源于 NH・H2。）。

［讨论］③ 如何书写氨与水反应的化学方程式 ?（运用质量守恒，学生即可写出，老师 只需提示NH ・H20为弱碱，注意可逆符号即可）

［ 练习］训练题 （巩固性训练，略 ）（ 说明：以上氨与水反应的性质是在实验基础上，老 师引导学生通过主动、积极思维得出的，这样，可激发学生的求知欲，学生的观察能力、 综合分析问题的能力、学习迁移的能力也能充分表现出来 ）。

［ 学生实验 ］ 我们刚学习了氨与水的反应， 那么氨与其它物质是否会反应呢 ?下面自己 来做一个实验：NH与酸（盐酸、硫酸、硝酸）的反应。

［讨论］为何出现白烟 ?写出反应方程式。 （说明：由于整个过程是由学生通过自己观 察现象，发现滴有浓盐酸和浓硝酸的上方出现白烟， 而浓硫酸上方没有。自己作出解释， 自己书写化学反应方程式，因而课堂气氛活跃 ）。

［ 演示实验 ］ 用爱氏试剂法检验肉类新鲜程度。

取约1 0ml 的爱氏试剂，置于锥形瓶中，搅匀，并立即塞上下方插有一根细铁丝的橡 皮塞，铁丝下端弯曲成钩，可挂住肉样 （肉样须不沾管壁，并距液面 1-2cm） 。若肉样已不 新鲜，就有NH存在，于数秒内即有 NHCI生成，可观察到白烟出现。

［思考］白烟出现是否可以表明肉已经不新鲜 ? （说明：在学生实验基础上，增加演示 实验——用爱氏试剂法检查市场上猪肉是否新鲜， 目的是为了培养学生运用所学的知识

解决实际问题的能力，使化学与生活紧密联系 ）

［ 总结 ］ 以上反应氨分子中 N、H 元素未变价。

［过渡］回忆HX和H2S的化学性质，分析它们为什么具有还原性。

［设问］从NH中N H元素的化合价，判断 NH是否也会像HX、H一样具有还原性？

［学生实验］NH，的催化氧化（将锥形瓶置于浓氨水上方，收集少许氨气，然后将铜丝 在酒精灯上烧至红热，迅速插人有少许氨气的锥形瓶中 ）。 （说明：学生动手做“氨的催 化氧化”实验时，预计会出现三种不同的情况：

a.出现红棕色。b.出现白烟。c.实验失

败，未能观察到任何现象。为了培养学生实事求是的科学态度，不刻意追求实验现象的 统一，不回避可能出现的各种实验现象，可有意把三种不同实验现象摆到讲台上，请学 生解释，促进学生深人思考 ）。本课在实施时学生纷纷发表自己的见解，课堂讨论气氛高 涨。分析出现红棕色原因时，有的学生说“ NH3被Q直接氧化为NO,故出现红棕色”；马 上有学生纠正“ NH3被02氧化为NQ NQ再被Q氧化为NQ”；分析出现白烟时，有的说“白 烟一定为NHNQ”，马上有学生说出为何产生 NHNQ。特别是分析何种原因导致实验失败 时,有的说“锥形瓶不够干燥,使瓶中氨气溶于水中”；有的说“铜丝不够红热,达不 到反应温度”,有的说“铜丝表面有杂质,使催化剂难以发挥作用”,有的说“收集氨 气的时间短,致使氨气太少,反应不够充分”,有的说“收集氨气的时间太长,致使氨 气太多,氧气太少,同样使反应不够充分”,甚至有的说“收集氨气时间刚好,氧气恰 好反应完全，使生成的 NC不能进一步反应生成 NQ故观察不到红棕色” 他们还纷纷 用化学反应方程式来解释自己观察到的实验现象。此时教师不失时机地指出：我们希望 成功,但我们并不忌讳失败,失败了,要找到失败原因,要用实事求是的态度对待科学, 从而使学生切实体会到“科学来不得半点的虚假” ）。

［讲述］“氨的催化氧化”是工业生产硝酸的基础，工业中产生的 NQ和NQ等大量尾

气必须用碱液吸收以免污染环境。广州环境污染仍较严重,有的地方酸雨频率已达 90％,

环境保护已经成为一项紧迫的社会问题。

［ 学生 ］ 情绪受到感染,自觉用烧碱溶液对瓶内气体进行处理。

［ 过渡 ］ 除了氧气可以氧化氨之外,是否还有其他氧化剂可以氧化氨呢

［设问］回忆HX（HF除外）、H2S被氯气氧化的实验，想一想，氨气能否被氯气氧化 ？

［ 演示实验 ］ 氨气和氯气反应的实验 （预先用两个干燥的锥形瓶收集一瓶氨气和一瓶 氯气，实验时将两个试剂瓶口对好，抽去玻片，上下摇匀 ） 。

［ 讲述 ］ 氯碱工业中常用浓氨水检查是否有氯气的泄漏。

［练习］运用相似性以及所观察到的实验现象 （出现白烟 ） ，书写其反应方程式。

［设问］回忆 还原CuO的实验，高温时 NH能否还原CuO呢?

［演示实验］NH3还原CuO实验（实验装置与H2还原Cu0实验相似）

［练习］根据相似性和观察到的实验现象 （试管口出现水滴， 试管底部出现红色物质 ）， 书写其反应方程式。

［ 课堂小结及布置作业 ］（ 略）

从以上《氨的性质》教学设计中，我们看看是怎样体现元素化合物知识教学设计要 求的。

首先，作为元素化合物知识教学的基础，实验在设计中的作用是很明显的：氨与水 反应这个性质是在实验的基础上，经过教师引导，学生自己“悟”出来的；氨的催化氧 化这个难点内容，是学生通过自己动手实验，在教师精心设计放手实施的问题情境

（异常

实验现象的分析、争辩 ）中自己突破的。

其次，化学理论作为元素化合物知识学习内在灵魂的作用也十分明显：用物质结构 的知识指导学习氨的水溶性和弱碱性，用元素周期表的知识和氧化还原的知识指导学习 氨的还原性，这样的学习揭示了知识的内在联系。使元素化合物课有足够的深度。至于 联系社会。联系实际，更是本设计一大特点，结合氨与酸的反应，启发学生设计如何检 验猪肉是否新鲜，当时新闻媒体恰好在对少数黑心肉贩私售死猪肉的事件曝光，化学知 识与生活实际如此紧密结合，很自然创设出一个成功的问题情境。可见，元素化合物知 识的教学把握住这三点，就能从内容的选取和组织上反映出元素化合物知识的课型特征 和设计要求，只要在实施时能用以人为本的学生主体观为主导，又具备了熟练的教学技 能，就可以上出精彩的元素化合物课来。