生命教育视域下情境化教学的实践探索

［摘 要］文章以“氮的固定”教学为例，以落实知识目标及核心素养为导向，尝试在教学中将真实情境与生命教育相结合，引导学生从真实情境出发初识氮的循环，并在“初识—了解—建构—应用”的过程中逐步提升认知水平，落实生命教育；同时通过建构含氮物质的“价-类”二维图，学会从物质类别及物质所含元素的化合价两个角度认识氮及其化合物的性质。

［关键词］生命教育；情境化教学；氮的固定；氮循环

［中图分类号］ G633.8 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-6058（2024）26-0060-04

习近平在2018年的全国教育大会上强调“要树立健康第一的教育理念”，并在党的二十大报告中提出“人民至上、生命至上”的重要理念。十三届全国人大四次会议上，教育部提出要高度重视中小学生“生命教育”工作，把广大学生的生命安全放在首要位置。化学，作为一门与人类社会进步、生活质量提升及人与自然和谐相处密切相关的学科，其教学不仅仅是传授知识与技能，更要帮助学生形成正确的世界观、价值观，发挥化学学科的育人功能和价值，强化学生的生命意识。笔者尝试以苏教版高中化学必修二专题7第一单元“氮的固定”为例，探索如何在化学教学中融入生命意识教育。

一、教学现状分析

基于课程标准及教材内容的编排，教师在教学“氮的固定”时往往按照“结构—性质—用途”的教学思路开展教学，或者以情境“雷雨发庄稼”引入新课，讲解雷雨发庄稼过程中含氮物质之间的转化，进而过渡到人工固氮的讲解，包括其原理、化肥对人类社会发展的贡献以及对生态环境的影响，落实“社会责任”素养的培养。而对于“氮的循环”，因教材中以“跨学科链接”的形式出现在章节的末尾，教师往往只是简单讲解或布置学生自行阅读了解。上述教学模式未能充分挖掘氮与可持续发展的关系，未能引导学生树立化学与环境、社会发展的意识，弱化了学科的生命教育功能。

二、教学设计思路

针对以上问题，笔者对生命教育视域下的情境化教学进行深入探究，并设计了“氮的固定”教学思路（如图1）。

三、教学目标

1.了解自然界中的氮循环，认识氮循环过程中含有氮元素的物质之间的转化，感悟化学对于社会、生活、生命的价值。

2.认识氮的固定，能列举自然固氮及人工固氮的过程，了解人工固氮对社会发展的重要意义及含氮物质过量排放对环境带来的危害，感受化学与自然的关系，树立可持续发展观。

3.认识氮及其化合物的性质，并建构“价-类”二维图；关注社会热点问题，并用所学知识辩证、理性地判断、解决问题。

四、教学过程

环节一：引入新课，初识循环

【图片展示】氮的作用图片。

【讲解】氮是地球上生命体的必需元素，它是蛋白质分子、核酸和生物体内各种酶的重要组成部分。植物的生长更是离不开氮，氮被用于制造叶绿素分子，缺少氮元素的植物会枯萎死亡。充足的氮能增强植物的光合作用，促进氨基酸和蛋白质的形成，使植物枝叶茂盛，从而提高农作物的产量并改善其产品质量。

【任务一】查找资料，调查分析人类面临的有关氮的问题。

【学生】调查目前存在的有关氮的问题，即氮供不应求和供过于求的问题。

【资料展示】

供不应求——展示粮食短缺地区饥饿儿童的照片。新中国刚成立时，粮食的紧缺情况还是非常严重的。尽管大气中氮的含量很高，但这些氮气不能被生物直接利用。直到二十世纪初，随着合成氨技术的发展，氮肥得以生产并广泛应用于农业生产，这才缓解了产量受限问题。而现今非洲部分地区由于经济落后等原因，仍然存在粮食短缺问题。

供过于求——展示氮污染引起的光化学烟雾及赤潮现象致鱼类等水生动物死亡图片。水体富营养化是造成赤潮现象的主要成因，它降低了水的使用价值，并导致鱼类等水生动物死亡。据报道，中国有三分之一的湖泊都出现了藻华，而含有大量有毒藻类的赤潮在东海各个入海口水域四处扩散。汽车尾气中的氮氧化物排放到空气中，与臭氧及一些碳氢化合物在紫外线照射下发生化学反应，产生有毒的光化学烟雾，这些烟雾会刺激眼睛、伤害植物。

【归纳】粮食短缺、光化学烟雾、赤潮等问题都是因为氮循环的某一环节失衡造成的。由此可见，自然界中必须保持稳定、平衡的氮循环以确保地球上的生命能够生生不息、充满生机。

设计意图：通过任务一，让学生亲身实践调查分析社会热点问题。通过图片情境和资料展示，引导学生初识氮的循环，进而关注社会，感悟化学能造福社会，人类活动可以影响环境，人与自然应和谐相处。同时，通过展示饥饿儿童的照片，提升学生的幸福感知力，增强他们对现有生活的珍惜，并在此基础上融入爱国主义教育，充分落实“社会责任”核心素养。

环节二：创设情境，建构含氮物质的循环

【任务二】观看自然界的氮循环视频，建立氮循环模型，构建含氮物质的转化过程。

【视频】播放自然界的氮循环视频短片（源自科普中国）。

【学生】基于“价-类”二维图绘制氮循环的途径，并分析转化过程中涉及的反应。

【讲解】从短片中可知：

1.在生态系统中，氮单质和含氮化合物之间不断相互转化并被循环利用的过程称为氮的循环。

2.氮在自然界中有多种存在形式。空气中约70%是氮气，但氮气不能被大多数生物直接利用，因此需将其转化为含氮化合物。这种将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫作氮的固定。

【板书】

氮的循环：[氮的固定][氮气 含氮化合物] （NH3、NH[+4]、NO[-3]）

设计意图：通过应用信息技术，创设生动有趣的视频短片情境，让学生进一步理解氮气如何参与到自然界的氮循环中，真正了解氮循环中涉及的化学物质及变化，感受化学与自然的关系，同时了解氮循环的重要性，学会尊重自然，重视可持续发展。引导学生将氮循环中涉及的含氮化合物标在“价-类”二维图中，从化合价（氧化还原反应）、物质类别两个角度认识元素及其化合物，掌握学习元素及其化合物的方法，学会从复杂的情境中找出关键要素建构模型。

【问题1】氮气转化为含氮化合物有几种路径？

【学生】两种：自然固氮和人工固氮。

【学生】自然固氮：植物把空气中的氮气转变为化合态的氨；通过闪电、火山爆发等过程产出含氮化合物。人工固氮：通过人工合成的方式制造氨。

【讲解】植物通过自然固氮可以从空气中获得化合态的氮，但不能满足许多植物生长的需要。豆科植物根部常附有小根瘤，其中含有固氮菌，能把空气中的游离氮转化为化合物形态的氨（或铵态氮肥）作为自身的养分。这种由自然界中微生物种群通过生物化学过程将空气中的氮气转化为含氮化合物的过程称为生物固氮。目前，科学家正致力于探索豆科植物实现固氮的机理，模拟生物固氮，争取实现在温和条件下固定空气中的氮，以为人类所用。

【视频】雷雨发庄稼。

【讲解】自然界并不是所有种类的植物都可以像豆科植物那样自行固氮，在人类合成化肥之前，植物的肥料除动物粪便之外，主要“靠天赏饭”。

【问题2】“雷雨发庄稼”“一场雷雨一场肥”等谚语中蕴含哪些化学原理？

【实验探究】模拟闪电固氮的实验。

【学生】观察并记录实验现象。

【分析】三颈烧瓶内一开始无明显现象，后来变为红棕色，颜色逐渐加深。结合“拓展视野”栏目中的知识，可分析判断出生成的红棕色气体是NO2 。

【演示实验】“NO与空气接触”实验。

【讲解】通过实验发现NO与空气接触立即变为红棕色，请同学们重新分析氮气与氧气发生的化学反应，并在“价-类”二维图中标出整个过程中含氮物质的变化。

【板书】N2+O2＝2NO 2NO+O2＝2NO2

3NO2+H2O＝2HNO3+NO

【分析】二氧化氮与水反应最终生成硝酸混于雨水中，雨水降落到土壤中又会进一步形成硝酸盐，其中的硝酸根离子被植物的根系吸收，转化为植物生长所需的养料，这相当于施用了天然的硝态氮肥，有助于庄稼成长。

设计意图：通过创设“雷雨发庄稼”的情境，引导学生探究含氮物质之间的转化，使学生能够从化学的视角出发，分析并解决生活中的问题，从而提升问题解决能力，体验解决问题后的成就感；通过引导学生读取和分析“拓展视野”栏目中的信息，培养学生信息提取和加工的能力；通过“观察实验现象—对现象作出合理的解释—用化学方程式准确表达”这一学习过程，培养学生“科学探究”核心素养。

【资料展示】跌宕起伏的合成氨历史以及我国合成氨工业的发展。

【问题3】如何看待哈伯发明的合成氨技术？

【学生】哈伯的壮举让人类免除了饥荒；合成氨为毁灭性炸药提供原料……

【讲解】合成氨工艺的必要性、技术难题、危险性及合成氨未来的发展。

【小结】通过对以上两种固氮方式的学习，同学们已经建构出氮及其化合物的“价-类”二维图（如图2）。大气中的氮气被转化为铵根或硝酸根离子。大部分植物的根从土壤中吸收铵根离子和硝酸根离子，并经过复杂的生物转化过程将其合成各种氨基酸，最后转化为蛋白质等有机氮。动物以植物为食物，从而获取植物蛋白，并将其转化为动物蛋白。

设计意图：通过合成氨发展史实的介绍，让学生了解合成氨的研究历程、原理和意义。同时，引导学生体会科学发展的艰辛，领悟科学精神，并赞赏化学对社会发展所作出的贡献，培养学生从理论、经济、技术、设备和环境等角度综合分析问题并解决问题的意识，促进“社会责任”核心素养的有效落实。基于我国合成氨工业的发展，帮助学生了解我国化学工业的发展，感受当今祖国科技发展之迅猛，进一步培养学生的爱国精神。通过哈伯发明合成氨技术的简单介绍，引导学生学会理性、辩证地看待问题。

环节三：创设情境，建构自然界中的氮循环

【任务三】结合含氮物质的“价-类”二维图，建构自然界的氮循环。

【图片展示】氮在自然界中的循环示意图（如图3）。

【问题4】结合“价-类”二维图，指出含氮物质在自然界中所处于的生态圈。

【学生】氮气通过氮的固定被动植物等吸收。动物的排泄物和尸体残骸以及植物的腐败物被微生物分解成含氮化合物，又回到土壤、大气和水体中，部分被植物再次吸收利用，部分转化为氮气，再次回返到大气中。

设计意图：通过创设图片情境，引导学生观察分析图片，并结合上一环节中建构的“价-类”二维图从物质转化及自然界两个角度理解“氮循环”；基于氮及其化合物在自然界中的存在形态及其相互转化，建构“氮元素在自然界中的循环”图，让学生了解氮在自然界生态圈中的循环路径。这一过程将化学物质与自然生态系统有机结合，进一步说明化学在促进人与自然和谐相处方面的重要作用，鼓励学生从化学的视角关注自然，更加理性地了解自然。

环节四：氮循环的应用

【任务四】假如你是环境科学家，如何解决氮循环失衡引起的环境问题？

【问题5】氮氧化物的排放会破坏生态环境并危害人类健康，你们有哪些合理的解决方案？

【学生】开发新能源；汽车尾气进行处理后再排放……

【教师】根据氮元素“价-类”二维图推测汽车尾气中氮氧化物是如何产生的？如何处理？

【学生】氮气与氧气反应后产生氮氧化物。减少汽车尾气的危害有三种措施：（1）安装汽车尾气净化装置；（2）将NOx转化为无污染的氮气；（3）使用以液化天然气或高效燃料电池为动力的新型环保汽车。

【教师】硝酸工厂废气也是产生氮氧化物的主要源头，如何处理硝酸工厂中产生的氮氧化物？

【资料展示】硝酸工厂利用SCR脱硝技术、碱液吸收法、物理化学吸附法等方法处理尾气。

【教师】调查分析赤潮产生的原因，并提出解决方案。

【学生】工业废水的排放，农药、化肥残留物的排放及生活废水的排放。治理赤潮灾害主要采取“预防为主，防治结合”的策略。赤潮治理方法包括物理法、化学法、生物法。

【教师】“绿水青山就是金山银山”，因此，同学们应当从自身做起，不仅要好好学习科学知识，还要爱护环境。

设计意图：通过让学生扮演“环境科学家”角色，引导学生以科学家的态度、化学的视角看待问题，让学生认识到环境保护和资源合理利用的重要性，强化学生的社会责任意识；让学生能够依据科学理性、辩证地看待问题，对解决方案作出正确的评估，鼓励学生好好学习化学知识，努力为化学的发展作出贡献。

五、教学启示

1.充分挖掘教材资源，依托学科特色实施生命教育。例如，可以利用教材中的“科学史话”“拓展视野”“生活向导”“跨学科链接”等内容，将其拓展延伸作为情境主线，让学生置身在科学研究中，亲身体验科学探究过程，增强学习的参与感。

2.聚焦社会热点，发挥学科价值，深化生命教育。本节课以“当今人类面临的氮问题”为切入点，构建以环境问题为核心的教学情境，促使学生关注化学与社会、自然之间的关系，首尾呼应，最后用所学知识解决“氮问题”，理解“人地和谐”的重要性，从而自觉爱护环境，维护生态平衡。

3.关注生活实际，利用学科功能落实生命教育。本节课从“雷雨发庄稼”到人工固氮、化肥的生产，在整个固氮线索的指引下，让学生认识到学习化学知识的重要性，并通过亲身实验，获取直接经验，形成技能，获得成就感，提升解决实际问题的能力。

总之，教师在教学中应重视生命教育，鼓励学生学以致用，能够主动运用所学知识和方法解决实际问题，从化学的视角观察生活，辩证地看待化学与社会、自然的关系。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 韩梅，秦冰.高中化学学科中的社会责任素养内涵及课程内容指向探析 ：以必修课程为例[J].化学教学，2020（2）：9-13.

[2] 丁文.铺设化学史料，整合教学内容，落实核心素养：以“氮的固定”为例[J].化学教与学，2023（18）：49-54.

[3] 马少峰，郑彦锋，冯新平.实现元素化合物知识结构化的教学实践与探索：以“氮及其化合物”为例[J].中学化学教学参考，2023（2）：43-47.

（责任编辑 罗 艳）