元素化合物項目學習設計與實施

蘇曉曉+王磊

一、目標確定與內容選取

結合項目學習的特點和學生學習元素化合物要達到的目標，在設計和實施過程中提出了三個層面的目標。

1.知識與情境的融合問題：設計環(huán)節(jié)上更注重以項目任務為明線，知識為暗線，最后由學生自主整理呈現(xiàn)。

2.項目的設計和開展程度：項目學習不光強調情境，還強調學生完成一個項目任務，強調基于項目問題解決的實踐活動。故應盡量給學生完整的活動任務；指導學生合理拆解任務，達成問題解決；幫助學生根據(jù)任務難易，階梯性解決問題。

3.核心觀念的落實程度：選取多變價元素硫和氮為載體，探究典型物質的預測分析角度，強化學生分析物質性質的一般研究方法的思維，并落實多價態(tài)與氧化還原劑選擇的思路，從而在元素觀、分類觀基礎上提升學生的轉化觀意識。

硫和氮元素的相關內容是高中元素化合物教學的重點內容，且這部分知識豐富，具有元素化合物教學的典型性和代表性。同時，酸雨作為生活中經(jīng)常聽到的話題，學生非常有必要了解其中的原理和奧妙，而酸雨的形成和防治與硫、氮元素的有關知識關系密切，因此我們選定了酸雨作為項目主題。

二、方案設計

項目學習的具體設計方案如表1所示。

三、實施過程

第一課時

師：（圖片展示）由環(huán)境污染現(xiàn)象引出人類面對的幾大環(huán)境污染問題。

生：學生根據(jù)自己已有的知識思考判斷。

師：誰引起樂山大佛的面容變化？如果你是研究員，又如何去探究這個罪魁禍首？

生：尋找解決問題的思路，組內交流，三個組分別匯報自己的想法。

師：提煉學生分析解決問題的脈絡，總括解決問題的思路：危害來由，是什么→如何形成→如何防治。

師：每個小組制作一份《酸雨與我》的宣傳材料，組織同學到社區(qū)向居民開展宣傳活動。

【任務一】認識自然界中的酸雨，了解酸雨是什么。

師：詢問硫酸型酸雨的核心物質，核心元素。（要求小組合作，盡可能多地列出含硫的物質。）

生：兩組同學上黑板羅列。一組按記憶常識想到什么羅列什么，另一組按二維圖框架線條走。

【任務二】認識酸雨是如何形成的，探究二氧化硫的性質。

師：利用學習過的動態(tài)二維圖，思考酸雨是如何形成的。

【合作探討】小組設計在大氣中可能的SO2→H2SO4路徑，并標出實現(xiàn)轉化的具體物質，說出設計依據(jù)。

生：二維圖上繪制SO2→H2SO4的路徑：SO2→SO3→H2SO4或SO2→H2SO3→H2SO4。加入的試劑是氧化劑。

師：引導學生進一步思考若在實驗室還有哪些物質可以實現(xiàn)SO2 →SO42-（硫酸或硫酸鹽）。

【實驗設計】

【實驗實施】尋找合適的試劑來驗證。

【實驗驗證】理論分析和實驗現(xiàn)象是否一致。

【組間交流】做了哪些實驗？得到什么結論？認識了物質的哪些性質？出現(xiàn)了哪些意外現(xiàn)象？產(chǎn)生了哪些問題？

師：類別變化價態(tài)也變化時，可以尋找中間過渡物質做橋梁。對于試劑的選擇無非就是若類別變了考慮二維圖上的類別線（即八點圖）；有價態(tài)變化時考慮氧化、還原劑；兩者皆變，盡量合一考慮。

生：聆聽，記錄。

師：（圖片展示）SO2的生活用途：果脯、紅酒的添加劑。

【演示實驗1】品紅的暫時漂白性褪色，加熱顏色又恢復。

生：聆聽，觀察。思考SO2漂白和氯氣漂白的區(qū)別。

【查閱資料】變廢為寶，了解硫酸的工業(yè)用途。

師：通過體會硫酸廠的分布之多之廣，讓學生體會硫酸不愧為工業(yè)之魂。

生：學生回憶初中已知的硫酸的性質。

師：（圖片展示）冷濃硫酸的運輸方法。

生：掌握新的概念：鈍化現(xiàn)象。

師：【實驗演示2】濃硫酸與銅的反應。

生：觀察實驗裝置的特殊性（控制開始與結束的神奇設計）；仔細觀察現(xiàn)象，并及時記錄；分析現(xiàn)象，得出結論。

【演示實驗3】黑面包實驗。

（注意實驗操作的準確性；注意濃硫酸混合使用時的添加順序；及時提醒學生注意實驗室安全注意事項，實驗觀察的要點。）

生：思考體現(xiàn)出的濃硫酸的脫水性、強氧化性。

第二課時

師：帶領學生回顧總結并在含硫物質的二維結構知識圖上呈現(xiàn)，并引導學生學會動態(tài)分析應用二維圖。

【任務三】酸雨如何防治，鞏固硫單質及硫氧化物的性質。

師：如何防治酸雨？

生：小組討論。

【匯報交流】從防和治兩個角度雙管齊下，用常識和已有化學知識解釋具體方法。

師：輔助學生提煉總結。

生：小組討論：落實具體的“防”是要防什么？怎么“治”？

師：將防治問題轉化為相對應的化學學科問題——哪些含硫的物質能轉化為二氧化硫？說明推測的理論依據(jù)。

生：交流探討：自然因素——火山噴發(fā)。人為因素——化石燃料的燃燒，煙花爆竹的燃放，工廠廢氣，實驗室排放等。

師：講解酸雨防治。

1.根本手段——預防：新能源開發(fā)C+H2O==CO+H2。

2.防治手段

（1）不釋放SO2： “固硫”過程——對煤（其中含硫為0.3%-5%）進行處理，如選洗加工、綜合開發(fā)、在煤中加入適量的石灰石（生石灰）、對排放的煙進行處理以回收SO2。

（2）已釋放的SO2：利用SO2的性質（酸性；還原性）治理；種植綠色植物進行吸收。

生：思考在防治措施中SO2的性質如何體現(xiàn)。二維圖和八點圖的動態(tài)應用。

師：防治的一切措施都是依據(jù)化學中物質的轉化關系，將有污染的轉化為無污染并能被人類所利用的物質，或者直接從源頭不產(chǎn)生污染物。

【任務四】遷移應用硝酸型酸雨問題的分析解決。

生：小組合作，拓展應用：硝酸型酸雨的形成、防治。

師：遷移應用所學到的分析解決環(huán)境問題的思路，研究硝酸型酸雨（重點是如何形成的過程）。

生：寫出從化學視角分析環(huán)境問題的角度（框架）和思路步驟以及所涉及的化學知識。

師：反饋學生對于硝酸型酸雨問題的整體看法。帶領學生在二維圖上勾勒出他們的思路途徑。

生：觀看視頻：實驗1：氮氧放電。實驗2：NO2與水反應。

師：提醒學生觀察氣體顏色，水溶性區(qū)別；總結物質的性質。

師：重點強調尾氣處理還原劑的優(yōu)勢。

生：交流汽車尾氣中氮氧化物如何來的？思考：如何處理尾氣？尋找哪類試劑？

師：還原劑的合理選擇：使NO或NO2與CO反應生成；可參與大氣生態(tài)循環(huán)的無毒氣體。

生：自主學習。梳理本項目涉及的知識、思路方法；反思自己的收獲。小組合作，制作《酸雨與我》宣傳冊。