從“氮的循環(huán)”研究結(jié)合PBL理論的高中化學(xué)單元教學(xué) 論文

從“氮的循環(huán)”研究結(jié)合PBL理論的高中化學(xué)單元教學(xué)

摘要：新課程改革倡導(dǎo)發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，關(guān)鍵在于把基于問題的教與學(xué)及單元教學(xué)設(shè)計有效地運用到實際的教學(xué)中。本文研究著重尋找二者最佳組合點，研

究基于二者的優(yōu)勢，對結(jié)合PBL教學(xué)理念的單元教學(xué)的內(nèi)涵深入的探討，設(shè)計常規(guī)使用模式，并選擇高中必修一“氮的循環(huán)”進行教學(xué)設(shè)計和實施。通過自編試題及訪談評價

方式對課堂教學(xué)的效果,得出結(jié)合PBL的單元教學(xué)可有效地促進學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)培育的建議。

關(guān)鍵詞：單元教學(xué)，PBL，高中化學(xué)，氮的循環(huán)引言：結(jié)合

PBL教學(xué)理念的單元教學(xué)集眾家之所長，順應(yīng)新課改理念，真正把發(fā)

展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)作為主旨去改進一線教學(xué)，促進學(xué)生形成知識的結(jié)構(gòu)化。本論文通過“氮的循環(huán)”為例的探究試驗以期給高中化學(xué)教師的教學(xué)設(shè)計提供案例，提高一線課

堂教學(xué)質(zhì)量。一、基礎(chǔ)理論

1.單元教學(xué)理論

我國的傳統(tǒng)教學(xué)是把教材的自然章、節(jié)作為教學(xué)內(nèi)容，按照課時量安排進行教學(xué)，這樣的方式重視對逐個知識點的突破,再經(jīng)過知識點由少到多的積累慢慢構(gòu)建學(xué)科體

系，此過程中極易忽視知識點或者學(xué)習(xí)目標(biāo)的內(nèi)在聯(lián)系。課程標(biāo)準(zhǔn)在具體實施的建議中明確提出了教師在課程內(nèi)應(yīng)該做到整體地規(guī)劃自己所教學(xué)內(nèi)容的深層次，要求教師通過

教學(xué)內(nèi)容的整體結(jié)構(gòu)化來實現(xiàn)學(xué)生從基礎(chǔ)學(xué)科知識到學(xué)科技能素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化。單元教學(xué)在此背景下應(yīng)時而生。教師全面分析學(xué)情，通過多種策略調(diào)查學(xué)生已有水平，制定教學(xué)設(shè)

計，而后剖析課程標(biāo)準(zhǔn)和教材，設(shè)置總體單元目標(biāo)和分步實施目標(biāo)，再開展教學(xué)。過程中及時的調(diào)整，最后整合反思，逐一梳理反饋問題，做出對應(yīng)的解決措施。

2.PBL教學(xué)理論

PBL，全稱Problem-BasedLearning，名為問題驅(qū)動教學(xué)法，是圍繞現(xiàn)實世界的學(xué)生為中心的教學(xué)方法。2020年新修訂的年度課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念指出，我們應(yīng)該重視“素

12

養(yǎng)為本”的教學(xué)，提倡創(chuàng)設(shè)真實的問題情境。問題來自現(xiàn)實生活。通過創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，為化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提供了必要和充分的條件?；瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)要求學(xué)生能

用發(fā)展的眼光動態(tài)分析化學(xué)現(xiàn)象，把化學(xué)反應(yīng)原理落實到解決生活生產(chǎn)中的實際問題。因此，實際教學(xué)中，教師必應(yīng)重視開展基于問題的學(xué)習(xí)，學(xué)生通過分工合作、探究實驗、

討論交流等方式解決不同復(fù)雜程度的問題，進而培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實踐能力。PBL教學(xué)理念下的教學(xué)不是傳統(tǒng)教學(xué)的一板一演，我說你聽；也非學(xué)生的“獨角

戲”，而是像巧奪天工的刺繡藝術(shù)。核心“問題”是浸染繽紛色彩的繡線，圍繞主體“學(xué)生”繡料，在一根根樸實無華的細(xì)針—“教師”的牽引下反復(fù)鍛煉、日積月累終成巨作。

二、結(jié)合PBL教學(xué)理論的單元教學(xué)單元教學(xué)和PBL理念在教學(xué)中都有著獨特的優(yōu)勢：前者重在將知識化碎為整，搭建

知識框架，根據(jù)實際調(diào)整知識點的學(xué)習(xí)順序，將不同知識點在在單元主題的脈絡(luò)下形成連結(jié)和對比，體會化學(xué)理論指導(dǎo)實際應(yīng)用的靈活變化；后者更注重知識的習(xí)得方式變化，

以問題為載體將傳統(tǒng)教學(xué)學(xué)生獲取間接經(jīng)驗轉(zhuǎn)為親身得到直接經(jīng)驗。因此，結(jié)合PBL教學(xué)理念的單元教學(xué)集眾家之所長，順應(yīng)新課改理念，真正把發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)作為

主旨去改進一線教學(xué)，促進學(xué)生形成知識的結(jié)構(gòu)化。另一方面極大得提高教師得專業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)，教材和知識的把控能力進入了更高的層次，能多元化的評價學(xué)生學(xué)習(xí)能

力和自身業(yè)務(wù)能力，達(dá)到教學(xué)相長的和諧局面。結(jié)合PBL教學(xué)理念的單元教學(xué)的教學(xué)模式為教師教師選定單元主題后，先全面分析

學(xué)情和單元對應(yīng)的課標(biāo)要求和教材知識范圍，重新搭建單元知識框架，把知識的學(xué)習(xí)設(shè)計成對一系列不同角度和層次問題的解決，制定好每課時的學(xué)習(xí)目標(biāo)，然后把大問題逐

漸細(xì)化雕刻成小問題，把問題的解決過程設(shè)計成學(xué)生活動，活動可以是多樣的，引導(dǎo)學(xué)生在問題解決的過程中掌握知識、提升能力、發(fā)展核心素養(yǎng)。

22

圖

1

PBL

教學(xué)理論的單元教學(xué)模式結(jié)合PBL教學(xué)理念的單元教學(xué)是以問題的形式開展的學(xué)習(xí)活動，構(gòu)建教學(xué)單元是基

石，設(shè)計問題是支柱，整個教學(xué)過程聯(lián)系在一起。該模型存在三個層次的問題:核心問題、指導(dǎo)問題和內(nèi)容問題。

三、結(jié)合PBL教學(xué)理論的“氮的循環(huán)”單元教學(xué)過程結(jié)合PBL教學(xué)理論的單元教學(xué)的理論，本研究選取高中化學(xué)必修中與實際生活極為

貼近“氮的循環(huán)”作為單元教學(xué)主題，重新構(gòu)建單元知識體系，進行分析設(shè)計。1.分析學(xué)情

筆者擔(dān)任我縣某校高一年級部分班級的化學(xué)教師，在學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和教研組長的指導(dǎo)幫助下，為了觀察實際教學(xué)效果，筆者選取兩平行班級，分別命為A班、B班。A班實行

傳統(tǒng)教學(xué)模式，B班實施結(jié)合PBL教學(xué)理念的單元教學(xué)理念下的“氮的循環(huán)”單元教學(xué)，進而對照比較進行客觀評價。A、B班學(xué)生屬于中等基礎(chǔ)水平，通過前面與學(xué)生的溝通交

流，發(fā)現(xiàn)學(xué)生元素及其化合物的學(xué)部分全靠記憶，并沒有形成化學(xué)學(xué)科的思維。遇到涉及書上沒有的氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)的量的計算以及工業(yè)相關(guān)的題目理不清思路。部分學(xué)

生能從回答中體現(xiàn)化學(xué)觀念的角度解釋問題，但不能形成整體的認(rèn)知。3

2.剖析教材

"氮的循環(huán)"內(nèi)容在《課程標(biāo)準(zhǔn)》"課程內(nèi)容"中"必修課程"的主題2,與主題1、5有

體現(xiàn)，教學(xué)問題和活動的設(shè)計要以課標(biāo)作為指導(dǎo)，分析把握課程標(biāo)準(zhǔn)對每一個具體內(nèi)容的基本要求和標(biāo)準(zhǔn)?！暗h(huán)”內(nèi)容包括氮氣、二氧化氮、氨氣、銨鹽、硝酸的的物理、

化學(xué)性質(zhì)以及典型的實驗現(xiàn)象，要獨立書寫主要反應(yīng)的化學(xué)方程式，了解其應(yīng)用，建立從物質(zhì)類別、元素價態(tài)角度研究物質(zhì)轉(zhuǎn)化的思想和方法；了解酸雨、光化學(xué)煙霧和富營

養(yǎng)化等危害，還有減少氮氧化物的排放的途徑；能夠預(yù)測陌生的元素物質(zhì)的性質(zhì)、反應(yīng)或?qū)嶒灛F(xiàn)象，設(shè)計方案制備和研究它們的性質(zhì)。該部分內(nèi)容與工業(yè)生產(chǎn)實際聯(lián)系密切，

從自然界和社會兩視角全面地認(rèn)識氮及其化合物，傳遞了化學(xué)學(xué)科的價值。3.設(shè)計問題

首先，學(xué)生利用輔助資料或者網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，自行查閱與氮有關(guān)的知識，在經(jīng)過老師的引導(dǎo)后掌握對氮及其化合物的基礎(chǔ)知識。具體的教學(xué)中，老師應(yīng)依據(jù)課本的兩大視角：

自然界和生產(chǎn)生活設(shè)計本單元的核心問題。實際問題解決過程就是學(xué)生習(xí)得知識、搭建知識框架、內(nèi)化研究思路的過程，促進學(xué)生轉(zhuǎn)化觀、實驗觀、元素觀等化學(xué)基本觀念的

發(fā)展。表

1

核心問題與其所承載的核心知識

核心問題.如何從雷電發(fā)莊稼原理中

1、轉(zhuǎn)化：氮的

0

價、+2

價、+4

價間的轉(zhuǎn)化

認(rèn)識氮及其化合物？2、性質(zhì)：氮氣、氮的氧化物的性質(zhì).如何從自然界中的氮循環(huán)

1、轉(zhuǎn)化：-3

價氮的物質(zhì)類別的轉(zhuǎn)化

核心知識12中認(rèn)識氮的化合物？

2、性質(zhì)：氨氣、銨鹽的性質(zhì)，實驗室氨氣的制取方法3.如何從生產(chǎn)生活中認(rèn)識氮

1、轉(zhuǎn)化：氮的+5

價到+2、+4

價間的轉(zhuǎn)化

的化合物？2、性質(zhì)：硝酸的性質(zhì)

合理論拆分核心問題，得到一系列不同層次的問題。表

2

“氮的循環(huán)”核心問題、導(dǎo)向問題與內(nèi)容問題設(shè)計表

核心問題導(dǎo)向問題內(nèi)容問題

42

1.如何在價類二維圖1.雷雨發(fā)莊稼過程中涉及哪些含氮物質(zhì)？

中對物質(zhì)進行分類？2.氮及其化合物的價類二維模型如何建立？

3.雷雨發(fā)莊稼過程中涉及的氮的化合物在價類二維模型中居于什么位置？

4.這些含氮物質(zhì)具有什么物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)？

.怎么通過實驗的手段證明上述分析？11.如何從雷電發(fā)莊稼

原理中認(rèn)識氮及其化合物？

2.氮能否實現(xiàn)了從

0

價到+2、+4、+5

價這樣低價態(tài)到到高2.用箭頭標(biāo)出哪些方

價態(tài)的轉(zhuǎn)化？需要什么試劑？向可以-3

價、

0

價、

3.這些轉(zhuǎn)化是能一步完成的么？+2、+4、+5價實現(xiàn)

4.在此過程中我們能夠得到什么結(jié)論？轉(zhuǎn)化？

5.氮的氧化物的性質(zhì)有何相同和區(qū)別？6.

氮能否從

0

價到-3

價的轉(zhuǎn)化？可通過與哪些試劑反應(yīng)來

3.這些物質(zhì)之間為什實現(xiàn)？

么存在這樣的轉(zhuǎn)化？你的依據(jù)是什么？

7.

氮能否完成從

+4

價到+2

價的轉(zhuǎn)化？81.氮從

0

價到+2、+4、+5

價的轉(zhuǎn)化對生產(chǎn)生活有何影響？

.氮的化合物與環(huán)境的關(guān)系如何？.如何降低人類活動對環(huán)境的影響？

核心問題導(dǎo)向問題內(nèi)容問題

1.自然界中的氮是如1.雷雨發(fā)莊稼是自然界氮循環(huán)的唯一方式么？還有哪些循環(huán)何循環(huán)的？過程？

2.如何從自然界和人類社會中的氮循環(huán)中

認(rèn)識氮的化合物？1.如何利用氮的化合物提高糧食產(chǎn)量？其中涉及到何種氮的

2.氮循環(huán)中人類是如化合物？

何活動的？2.如何從價類二維圖分析氨和銨鹽的轉(zhuǎn)化和生產(chǎn)？

52

34123.可以從哪些角度分析氨的氨的性質(zhì)？為什么？

.可以設(shè)計哪些試驗證明氨的性質(zhì)？有什么現(xiàn)象？氮肥的種類有哪些？

.氮肥是如何值制得？.氮肥的使用過程中有何注意事項

3.氮肥中有哪些知識點？

4.如何從氮肥中獲得銨鹽性質(zhì)？可以通過哪些試驗證明？5.能否根據(jù)銨鹽的性質(zhì)制取氨氣？需要什么實驗儀器？

6.氮肥的使用中是否存在隱患？核心問題導(dǎo)向問題

內(nèi)容問題1.硝酸作為重要的化1、硫酸的生產(chǎn)步驟有哪些？

工原料，它是如何生產(chǎn)234、該生產(chǎn)流程遵循的原理是什么？

的?.硝酸和稀硝酸、濃硝酸有什么區(qū)別？如何劃分？

.硝酸的儲存應(yīng)遵循什么原則？為什么？還有什么試劑也用此方法儲存？

.濃硝酸的運輸應(yīng)該使用什么材質(zhì)的容器運輸中?為什么？.濃、稀硝酸具有氧化1.能否在價類二維圖中用箭頭表示硝酸的轉(zhuǎn)化方向？為什

52性么？氧化能力是否么？

3.如何從生產(chǎn)生活中相當(dāng)？

2.是否發(fā)生了這些轉(zhuǎn)化？如何檢驗?zāi)愕姆治觯?/p>

.能否在前面中找到與其反應(yīng)的還原劑？有哪些？會獲得什認(rèn)識氮的化合物？

3.它能否轉(zhuǎn)化為較低3價態(tài)的氮呢？分別轉(zhuǎn)

化成哪種低價態(tài)化合物？

么產(chǎn)物？4.在此過程中可以得到哪些結(jié)論？

5.硝酸是否具有酸的通性？如何證明？在價類二維圖上標(biāo)出轉(zhuǎn)化路徑。

62

1.學(xué)完本單元，你獲得了哪些知識？如可否用圖式的形式進行梳理和總結(jié)？

2.如何從本節(jié)學(xué)習(xí)中研究元素化合物的思路，從而應(yīng)用到一種

新的元素知識探究中？.你對生產(chǎn)生活中氮及其化合物增加了哪些新的認(rèn)識？

34.課程評價

對結(jié)合PBL教學(xué)理論的單元教學(xué)的實際教學(xué)效果要通過多種評價方式進行匯總分析，主根據(jù)單元目標(biāo)為依據(jù)設(shè)計測試卷，觀察差異性。

圖

2

“氮的循環(huán)”測試卷表

3

“單的循環(huán)”核心問題、導(dǎo)向問題與內(nèi)容問題設(shè)計表

題號班級

人數(shù)0分

1分2分

題1題2

題3A班

B班A班

B班A班

5554

5554

557.30%

5.60%10.90%

9.30%14.50%

92.70%94.40%

89.10%90.70%

85.50%72

B班A班

B班A班

B班A班

B班A班

B班54

5554

5554

5554

5554

12.90%1.80%

87.10%96.40%

98.10%89.10%

92.60%79.60%

81.40%72.70%

75.90%題4（1）

題4（2）題4（3）

題4（4）1.80%

1.90%10.90%

7.40%11.30%

7.50%7.30%

3.80%9.10%

11.10%20%

20.30%總計109份試卷，A班55份，B班54份，全部回收。從表3中分析數(shù)據(jù)可看出，B

班的各題整體數(shù)據(jù)相較A班有一定的提升，說明而通過結(jié)合PBL教學(xué)理念的單元教學(xué)，調(diào)動了學(xué)生的積極思考，在對知識點的記憶中更加深刻，節(jié)約了機械的復(fù)習(xí)時間，培養(yǎng)

學(xué)生的獨立創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力，同伴效應(yīng)發(fā)揮作用。另外，教師對B班同學(xué)進行了有目的訪談?wù){(diào)查,大部分同學(xué)反應(yīng)，這樣的教學(xué)方式

更加有趣，能夠持續(xù)得投入注意力，在認(rèn)知上少了很多障礙。一系列問題很貼近生活讓學(xué)生的探究欲望空前高漲，并在慢慢解決問題的過程中鍛煉能力。

四、研究反思和展望從本次研究結(jié)果看，結(jié)合PBL教學(xué)理念的單元教學(xué)以問題為核心，重新構(gòu)建單元

知識體系，進而依據(jù)問題選材設(shè)計活動，實施教學(xué)相比傳統(tǒng)教學(xué)有極大的優(yōu)勢,在促進學(xué)生形成和發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)具有較好的成效，如長期此模式下教學(xué)中，可極大發(fā)展學(xué)

生問題解決能力，研究還有較多深入的價值。當(dāng)然，對研究教學(xué)效果的評價需要更加完善的指標(biāo)