基于生活场景的胶体溶液性质学习——以“水稻氮肥施肥效果设计”为例

夏枫

上海市城市建设工程学校(上海市园林学校) 上海 200232

一、教学主题内容及教学现状分析

本环节出自中等职业学校公共基础课程教材《化学(农林牧渔类)》拓展模块专题一第二节胶体(第三节)。

本环节的主要内容包括：(1)知道胶体的主要性质及沉降方法。(2)知道土壤胶体在农业生产中的应用。

根据《普通高中化学课程标准(2017版2020年修订)》的要求，在高中阶段，胶体相关内容出现在主题2：常见的无机物及其应用这一板块中，仅需要认识到胶体是一种常见的分散系即可。而在《中等职业学校化学课程标准(2020版)》中，胶体作为农林牧渔类学生选修模块一的知识点，除了需要认识分散系的概念之外，还需了解胶团结构、知道胶体的主要性质及沉降方法，与高中化学学习要求有一定差异。这也与中职农林牧渔类学生需要“结合生产、生活实际分析胶体溶液在农业生产中的应用”这一教学要求相适应。

图1 知识结构图

在元素化合物学习过程中，作为中职农林牧渔类学生，要注重认识这些物质在生产、生活中的应用，对反应原理、制备、提纯等传统高中阶段元素化合物学习的重难点反而不作为学习重点。两者学习重难点的差异决定了运用高中阶段“性质—制备—应用”的模式进行元素化合物学习对中职阶段学生而言既是不必要的，也是课时不允许的。

而单纯布置收集氮肥在农业氮元素在农业、生活中的应用这样的任务，易造成知识和应用脱节，学生只知其然，不知其所以然，不利于形成知识结构体系，引发深层次思考。

二、教学思想与创新点

借鉴实际生产生活中水稻施用氮肥的生长效果，既能提供生活中的真实场景，又能提升学生学习兴趣。

贯行“大思政”理念，将专业知识学习与社会大课堂紧密结合，创设情境，融入节约粮食的传统美德。

任务引领，结合专业学习，以氮肥的实际应用情景设计任务，通过“任务设计”“任务分配”“任务执行”“任务汇报”“任务评价”五大环节，激发学生自主探究、合作学习的热情，做到人人参与，人人受益，达到最佳的课堂教学效果。

三、教学目标

知识与技能：能根据土壤胶体带负电特点，结合铵根与硝酸根特性，分析施用铵态氮肥与硝态氮肥的优劣。

过程与方法：通过农业实例，了解胶体在农业生产中的应用。

情感态度价值观：通过探究实验，培养学生由观察现象到规律认知的意识。

思政育人：结合我国水稻生产真实情景，培养节约粮食的意识。

教学重点：能依据土壤胶体带负电的特点，推断使用铵态氮肥或硝态氮肥的条件。

教学难点：理解土壤胶体对选择硝态氮肥或铵态氮肥的影响。

四、教学流程

教学流程从教学环节、教师活动、学生活动、设计意图四方面进行分析，如表1所示。

表1 教学流程

五、教学实录

小结：探讨选取铵态氮肥而不选取硝态氮肥的原因。

表2 模拟实验数据反馈

图2 模拟实验数据反馈

师：现在请各小组分享一下组内“水稻”的收获情况。

生1：我们选取了全部使用铵态氮肥施肥的方式种植，最后水稻成长状态为940。证明：水稻田中使用铵态氮肥，水稻成长状态良好。

生2：我们选取了全部使用硝态氮肥的方式种植，最后水稻成长状态为658。我们组是所有组中成长状态最差的一组，证明：铵态氮肥效果好于硝态氮肥。

生3：我们选取了混合使用铵态氮肥和硝态氮肥的方式种植，最后水稻成长状态为846。从结果来看，后期可以使用部分硝态氮肥作为补充。

生4：因为铵态氮肥受热易分解，我们选取了在晴天使用硝态氮肥、雨天使用铵态氮肥的方式种植，最后水稻成长状态为778。实验证明，硝态氮肥同样也会受到天气条件影响，晴天使用硝态氮肥并不影响氮元素的流失。

师：同学们已经从结果分析出了两条结论：第一，水田中更适合施用铵态氮肥；第二，晴天对铵态氮肥和硝态氮肥的使用效果都会造成一定的影响。请同学们结合胶体的特点思考：为什么铵态氮肥和硝态氮肥有这样的特点？

生1：土壤胶体带负电，铵根离子是阳离子，可以被土壤吸附；硝酸根离子是阴离子，不易被吸附，因此铵态氮肥的效果比硝态氮肥的效果更好。

师：那为什么是在水田中更适合施用铵态氮肥？结合之前我们学习过的解离条件，有没有同学能把这个原因说的更完整一些？

生2：不论是铵态氮肥还是硝态氮肥，都属于盐，是强电解质，在水溶液中完全解离，生成铵根离子或者硝酸根离子，水田里的水提供是生成离子的条件。

师：再请一位同学完整地分析一下水田中选用铵态氮肥的原因。

生3：在水田中，铵态氮肥以铵根离子的形式存在，铵根离子为阳离子；硝态氮肥以硝酸根离子的形式存在，硝酸根离子为阴离子。因为土壤中的胶体粒子主要带负电，更易吸附周围液体中的阳离子，因此，铵根离子比硝酸根离子更易被土壤中的胶体粒子吸附，为水稻提供氮元素。

六、教学效果与反思

(1)胶体概念比较抽象，通过构建生活化场景，以任务引领激发学生学习兴趣，搭建教学模型辅助学生思考。近年来，随着全世界经济的繁荣发展，环境问题已经成为社会热门话题，中等职业学校文化基础课也在改革过程中不断增加与化学紧密相关的科技发展、 社会热点问题和生活实际的知识点。胶体作为一种分散系，微观不可见，概念比较抽象，学生在学习理解过程中存在一定困难。而水稻、氮肥是对学生来说相对更熟悉的生活中的场景，也是与农林牧渔类专业有一定关联度的素材。依托实际生产生活场景，综合考量学生的认知规律及职业发展需求，以任务为载体，激发学生学习兴趣，发挥学生的学习主动性；搭建模拟教学模型，通过可视化的数据与图形辅助学生尝试和理解微粒、温度等因素对肥效的影响，降低理解难度。

(2)小结教学内容，构筑知识网络，帮助学生整理相关知识点，形成一定的认知结构。本环节的教学重点是知道铵态氮肥和硝态氮肥对土壤肥效有不同影响，并能运用胶体吸附作用解释这一现象背后的原因。作为拓展模块教学内容，学生已在基础模块中学习过微粒结构性质、元素化合物等相关内容。因此，在设计教学模型时，并不能只简单设计胶体知识对施肥效果的影响，还可以利用模拟教学模型，增加影响条件，帮助学生系统梳理微粒结构性质、元素化合物性质、缓冲溶液、渗透现象等知识点。但对学生而言，梳理小结知识点的综合素质要求较高，仅极个别学生能根据完整提取关键信息元素，故采用“小组讨论+教师辅助”的方式，师生合作、生生合作，共同完成知识网络的构筑，一起整理相关知识点，形成认知结构。

(3)实际肥效使用结果与教学模型存在一定区别，后续希望引入更多真实数据，增加数据可靠性。“水稻氮肥施肥效果”模型虽然借鉴了一些实际数据，但模型搭建过程中仅考虑了与教材知识点内容相关的影响因素，并对这些影响因素作了可视化效果模拟，略去了真实生活场景中的其他复杂情况，与实际生产生活条件下的效果尚有一定差距。作为胶体教学最后一小节的教学内容，本环节教学能起到小结、应用的教学效果，并能帮助学生对已学的知识进行梳理，形成记忆网络，帮助学生更好地理解教学内容，但作为任务模型，模型数据尚待完善。后续希望依托校企合作平台，收集一块真实农田施肥效果数据，增加数据的真实性和可操作性，更加凸显生产生活实际指导意义。