技术视角下《合成氨》的教学内容和教学模式分析

技术视角下《合成氨》的教学内容和教学模式分析

李阳

广东省 深圳实验学校高中部 广东 深圳 518055

摘 要：分析了化学选择性必修一《化学反应原理》模块第二章第四节以工业合成氨为例的《化学反应的调控》教学内容与常见的教学模式，对其主要思路及特点进行了探究，并针对存在的问题提出改进后的教学模式。

关键词：合成氨 教学设计 技术素养

新课程化学教材在高中投入使用已经有一段时间了，与旧教材相比，在形式和本质上都有较大改变。作为重要的化工项目，合成氨在知识层面上的难度并不大，是对之前所学的化学反应速率与化学平衡理论的一个综合应用。在新教材《化学反应的调控》的《科学-技术-社会》栏目中，以合成氨生产为载体，从技术视角重点介绍了科学与技术的关系，促使学生的技术素养提高。

《合成氨》作为新教材中提升学生技术素养的重要内容，在实施的过程中存在以下问题：一是主观问题。部分教师对新课程不够重视或理解不到位，仍按照旧大纲中的要求去进行教学，将科学知识作为重点，忽视了其中的技术因素和技术思想。二是课标中的活动建议可操作性较低，并未给教师教学提供有效帮助。在新课标中，针对本节课给出的活动与探究建议是参观化工厂，深入化工企业做调查报告。这些活动不具有普适性，多数学校不具备条件。也有教师在班级中利用多媒体播放生产录像，虽然这样做可以避免许多问题，但是观看视频毕竟不能代替学生操作，在渗透技术思想的过程中仍显得力不从心。

调查发现，本节课目前常用的教学模式可以分为两类：一是按照旧大纲教材中的要求去进行教学的常规教学模式。目前仍有一部分教师按照旧大纲教材的模式进行教学，主要表现为创设一个办工厂的情景，要求学生为生产出谋划策，但是其实质仍是以讲授式为主，其中加入一些形式化的探究活动。旧教学大纲中要求，能够综合考虑化学反应速率和反应平衡，懂得如何选出适合工业合成氨的生产条件。这种模式往往把重点放在对科学原理的综合应用上，让学生回答如何又快又多的合成氨，重结果轻过程，看似是探究活动，但仍然是以教师为主。对于新课标中强调的技术素养，教学中很少涉及，在考虑经济社会因素的影响时，仅仅通过教师的讲解一笔带过。这样就造成了学生虽然能够清楚记得合成氨的具体条件，却缺少了对技术设计和权衡过程的体验。二是以化学史为主线的合成氨教学。在合成氨发展的过程中，出现了众多有突出贡献的化学家，他们推动了合成氨工业的巨大发展。由于历史资料详尽，教师们往往会挖掘合成氨工业和这些化学家背后的内容，比如针对在合成氨发展过程中遇到了怎样的问题，是怎样解决的，当时的人们有怎样的想法，今天的学生遇到了相同问题会不会有相同的想法，引导学生重走历史，体验科学的发展轨迹和思维方式。此外，相关的化学家也为教师提供了很好的素材，在这些人身上有着丰富的故事。他们在科学研究和技术研发的过程中体现出的优秀科学品质能够让学生体会到科学方法和科学精神。

在以前的学习中，学生已经对科学知识的学习比较熟悉，但是对于技术的学习却很少接触。《化学与技术》模块能让学生对科学、技术和社会三者之间的关系有更深入的理解。比如什么是技术，又有怎样的特点呢？部分学生认为学习了相关的科学原理就能够生产出相应的化工产品，这说明学生中存在“重原理、轻技术”的现象。科学与技术的区别是什么，在社会生产过程中，科学和技术分别扮演着怎样的角色。通过学习《化学与技术》模块，对于这些问题的研究能够使学生对于技术有更深入和清晰的了解。本模块意在培养学生的技术素养。作为科学素养的一部分，美国《技术素养标准：技术学习的内容》认为技术素养是指使用、管理、评价、理解技术的能力，并按照技术的本质、技术与社会、设计、技术设计的能力、设计的世界等5个方面阐述了技术学习的内容。在教学中，教师应该从化学原理教学和化学工艺教学中提尝试培养学生的技术素养。《高中化学新课程标准（实验）》中建议安排的活动为 ①参观化工厂或观看有关的影像资料片，考察企业的选址情况，收集产品的生产原理、原料利用率、能耗、投资和成本核算等资料，撰写考察报告。②参观当地的精细化工企业（或者观看有关的影像片、收集有关的资料），讨论精细化工发展的前景和可能存在的问题。这说明培养技术素养的过程不是通过教师的讲授完成，而是要在学生的不断探究和体验中进行。

学生首次正式接触技术的相关内容，对于科学和技术的概念、功能等内容还较为模糊。科学和技术有着紧密的联系，主要体现在：一、科学和技术对于人类和社会的发展同样重要，并不存在主次关系。二、在研究和解决问题的过程中，科学探究和技术设计的思路不同，分别解决“是什么、为什么”和“做什么、怎么做”的问题。科学是求真而技术是求效益，二者相互补充。三、科学的发展推动了技术的革新，而新技术又加快了科学的发展，二者相辅相成。教师要牢牢把握二者的关系，在比较中去引导学生把握核心概念，提升技术素养。

针对这种状况，笔者设计了一种以合成氨生产为明线、技术设计过程为暗线的教学模式。创设教学情景，通过解决生产问题的过程，让学生了解技术设计的一般过程。着重强调技术对合成氨生产的影响。在教学中，可以设计一种工业模拟软件，类似于工厂里投入生产前进行小样测试的微机软件。当利用科学原理解决不了生产矛盾的时候，在教师的引导下，学生通过测试软件去分析技术因素的影响，体验过程中的权衡、风险、效益等，培养其技术素养。通过将收集到的多个教学设计进行汇总，融合，得到了每种模式下具有代表性的教学设计。同时为了改进上述存在的问题，尝试设计了一种教学模式，即技术视角下的工业合成氨。

本教学模式尝试展现一个完整的技术设计过程，通过使用合成氨条件测试软件，让学生体验科学上对条件的预测与技术上对条件的选择是不同的，技术要考虑多方面因素的影响，从而使学生感知科学与技术的区别，以及科学转化为技术应该考虑的主要问题。通过本节课的学习，学生不但知道了合成氨生产的一般过程，也明确了技术设计的一般过程，同时体会了科学、技术、社会的相互关系，实现了培养其技术素养的目标。