基于化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計

黃昱璇 許燕紅 陸小倩

【摘 要】本文以二氧化硫為例講解教學(xué)設(shè)計的具體做法，圍繞知識線、探究線、素養(yǎng)線三條主線，通過酸雨模擬實驗、S 的 +4 價何去何從、小小質(zhì)檢員等環(huán)節(jié)將知識點與化學(xué)核心素養(yǎng)緊密聯(lián)系起來，以培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】二氧化硫? 教學(xué)設(shè)計? 化學(xué)核心素養(yǎng)

【中圖分類號】G? 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2018）11B-0089-03

知識素養(yǎng)不僅是單個知識點的累積，它是通過訓(xùn)練和實踐獲得的在后天教育和學(xué)習(xí)活動環(huán)節(jié)中得以發(fā)展的一種修養(yǎng)。學(xué)科素養(yǎng)是學(xué)生應(yīng)具備的，能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。其中化學(xué)核心素養(yǎng)包括宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識、科學(xué)精神與社會責(zé)任五個方面。為了更好地在課堂上提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，我們需要認真研讀教材，挖掘知識點所蘊含的核心素養(yǎng)，把這些素養(yǎng)與具體的知識點緊密聯(lián)系起來，然后根據(jù)知識的特點，設(shè)計相應(yīng)的學(xué)生實踐活動，讓學(xué)生在親身體驗中逐漸獲得相應(yīng)的核心素養(yǎng)。下面以講授二氧化硫為例，談一談基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的課堂教學(xué)設(shè)計。

一、深入分析教材內(nèi)容，明確核心素養(yǎng)

“二氧化硫”位于人教版高中化學(xué)必修 1 《第四章 非金屬及其化合物》的第二節(jié)，本節(jié)課的目標是使學(xué)生了解 SO2 的物理性質(zhì)和用途，掌握 SO2 的化學(xué)性質(zhì)，懂得 SO2 是主要的大氣污染物之一。通過深入分析教材內(nèi)容，挖掘知識點蘊含的核心素養(yǎng)，通過不同的實踐活動來培養(yǎng)核心素養(yǎng)。

（一）宏觀辨識與微觀探析

中學(xué)化學(xué)是結(jié)合宏觀物質(zhì)的現(xiàn)象、狀態(tài)等，對具體事物進行微觀性認識，并以化學(xué)語言的形式表達出來。在課堂教學(xué)中，通過具體的知識點培養(yǎng)核心素養(yǎng)。例如，在“求真科學(xué)秀”中探究常見物質(zhì)的漂白性原理，結(jié)合實驗現(xiàn)象，根據(jù)證據(jù)推理，將宏觀的表象與微觀的化學(xué)機理聯(lián)系起來，得出二氧化硫具有漂白性的結(jié)論，最后用化學(xué)方程式表示。

（二）變化觀念與平衡思想

化學(xué)是研究物質(zhì)變化的學(xué)科，化學(xué)反應(yīng)是物質(zhì)之間發(fā)生的反應(yīng)，任何化學(xué)反應(yīng)都遵循質(zhì)量守恒和能量守恒。本節(jié)內(nèi)容涉及的化學(xué)反應(yīng)也不例外，例如，根據(jù)硫元素的坐標模型，反應(yīng)中雖然硫元素的化合價發(fā)生了改變，也就是說，硫元素的外層電子發(fā)生了轉(zhuǎn)移，但整個氧化還原反應(yīng)過程中的電子總數(shù)是相等的，得失電子是守恒的。

（三）證據(jù)推理與模型認知

化學(xué)學(xué)科是以實驗為基礎(chǔ)的，很多化學(xué)知識通過實驗獲得豐富的感性認識，經(jīng)過分析現(xiàn)象，推理得到相應(yīng)的結(jié)論。在這個過程中，只有在真實現(xiàn)象的基礎(chǔ)上才能推斷出合理的結(jié)論。例如“求真科學(xué)秀”中觀察到瓶中花朵顏色的變化，結(jié)合相關(guān)知識得出 SO2 具有漂白性的結(jié)論。

（四）科學(xué)探究與創(chuàng)新求真意識

化學(xué)實驗探究既有助于學(xué)生更好地理解化學(xué)知識，又有助于提升學(xué)生的探究能力和創(chuàng)新意識。在二氧化硫的教學(xué)內(nèi)容中，漂白性、氧化還原性、酸雨的形成等都可以通過實驗，使學(xué)生從實驗中理解這些成因和現(xiàn)象，促使學(xué)生建構(gòu)知識框架。比如酸雨的形成，可以讓學(xué)生分小組討論，合作設(shè)計實驗方案并進行實驗驗證，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新與求真意識。

（五）科學(xué)精神與社會責(zé)任

化學(xué)學(xué)習(xí)的價值體現(xiàn)主要是樹立科學(xué)精神，擔負社會責(zé)任。本節(jié)課學(xué)生通過酸雨模擬實驗，觀察到二氧化硫?qū)Υ髿獾奈廴荆鰪姯h(huán)保意識;了解食品中二氧化硫超標的危害，學(xué)會檢驗市場上購買的食材是否“涉磺”，培養(yǎng)嚴謹求實的科學(xué)精神;通過班級辯論賽討論“二氧化硫的功與過”，強化社會責(zé)任感。

總的來說，我們把本節(jié)內(nèi)容設(shè)計成 3 條教學(xué)主線，其中，以知識線、探究線為明線，以五大化學(xué)核心素養(yǎng)為支撐的素養(yǎng)線為暗線。

二、精心設(shè)置學(xué)生活動，落實核心素養(yǎng)

根據(jù)知識的特點，結(jié)合前面的分析，將核心知識設(shè)計成各種實踐活動，使知識點在探究學(xué)習(xí)中得以體現(xiàn)，學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)在活動環(huán)節(jié)中獲得發(fā)展。

環(huán)節(jié)一：新聞多看點—— 結(jié)合現(xiàn)實問題，探究微觀本質(zhì)

【新聞視頻播放】環(huán)保煙花唱主角，無硫低噪少污染。

【教師】引導(dǎo)學(xué)生回憶逢年過節(jié)燃放煙花爆竹時最深的感受是什么？并提出問題，新聞中提及的硫來自哪里？它在空氣中燃燒后生成什么？你從中獲取的 SO2 具有哪些物理性質(zhì)？

【學(xué)生】結(jié)合教材 P 90 相關(guān)內(nèi)容，歸納出 SO2 的物理性質(zhì)：無色、有刺激性氣味，密度比空氣大，容易液化，易溶于水。

設(shè)計意圖：基于真實情境，引用生活實例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注環(huán)保問題，整合 SO2 的物理性質(zhì)的同時，培養(yǎng)學(xué)生收集和分析信息的素養(yǎng)。

環(huán)節(jié)二：酸雨模擬實驗—— 重視變化證據(jù)，突出創(chuàng)新意識

【提問】在初中，我們曾初步認識了酸雨，還記得酸雨是如何定義的？

【學(xué)生】某些工廠排放的酸性氣體未經(jīng)處理而排放到空氣中，導(dǎo)致降雨酸性增強，pH<5.6 的降雨稱為酸雨。

【實驗探究】模擬酸雨實驗

上節(jié)課的課后作業(yè)讓同學(xué)們分組討論如何設(shè)計實驗?zāi)M酸雨，現(xiàn)在每組派一名同學(xué)上臺匯報。學(xué)生對各實驗設(shè)計進行評價并給出建議。在老師的指導(dǎo)下優(yōu)化可行辦法，得出最終方案（如圖 1 所示）。在礦泉水瓶中，內(nèi)置植物，并事先盛滿了 SO2，往裝置中噴灑蒸餾水形成“雨”。觀察到礦泉水瓶形態(tài)發(fā)生變化，請學(xué)生思考礦泉水瓶變化的原因，并猜想裝置中的“雨水”是否為酸雨？如何檢測？

【學(xué)生】認真觀察實驗，指出礦泉水瓶隨著“雨水”的形成逐漸變癟，由 SO2 易溶于水的物理性質(zhì)分析瓶內(nèi)壓強減小而使礦泉水瓶在大氣壓力作用下變癟（如圖 2 所示）。猜想瓶中“雨水”可能為“酸雨”，用提供的玻璃棒、pH 試紙、表面皿等儀器和藥品，檢測并觀察到 pH 試紙顯紅色，pH 為 4～5，得出瓶中“雨水”為“酸雨”的結(jié)論。

【教師】剛剛下的這一場“酸雨”實質(zhì)上是 SO2 與水作用，生成了一種叫作亞硫酸（H2SO3）的物質(zhì)，而 H2SO3 不穩(wěn)定又分解為 SO2 和 H2O。這樣的反應(yīng)，稱為可逆反應(yīng)。

【講述】可逆反應(yīng)的概念：在相同條件下，既能向正反應(yīng)方向進行，同時又能向逆反應(yīng)方向進行的反應(yīng)?？赡娣磻?yīng)要用“ ”表示。

【教師】引導(dǎo)學(xué)生寫出化學(xué)方程式：

SO2 + H2O? H2SO3

設(shè)計意圖：通過小組合作，增強學(xué)生解決問題的綜合能力。在探究如何更好地展示酸雨現(xiàn)象的實驗過程中，培養(yǎng)實驗設(shè)計能力，提升創(chuàng)新意識，強化社會責(zé)任感。根據(jù)宏觀實驗現(xiàn)象進行推理，引導(dǎo)學(xué)生探究微觀本質(zhì)，獲得內(nèi)在機理。

環(huán)節(jié)三：求真科學(xué)秀—— 凸顯學(xué)科特色，探究漂白原理

【講述】根據(jù) pH 試紙檢測結(jié)果，我們可以判定剛剛下的這一場“雨”是酸雨。那么自然界中的植物經(jīng)受酸雨后會受到怎樣的直接危害呢？之前，我們瓶中的花朵是生機勃勃的，顏色鮮艷?，F(xiàn)在我們再來看看裝置中的植物變化。

【學(xué)生】看到瓶中植物的花朵較“雨”前沒有那么活力，顏色也變得淺淡了。

【教師】“七月雨水”把花傷。酸雨使得瓶中植物殘敗，漸漸失去活力。為何瓶中的花朵顏色變淡了呢？

【指導(dǎo)閱讀】請同學(xué)們閱讀教材 P90 實驗 4-7 的相關(guān)內(nèi)容，然后推斷可能的原因是什么？

【學(xué)生】根據(jù) SO2 具有漂白性，能使品紅溶液褪色的性質(zhì)，可猜測礦泉水瓶中花朵顏色變淡是 SO2 的漂白性所致。

【提問】我們之前學(xué)習(xí)過的物質(zhì)中有哪些可以漂白的？它們與 SO2 的漂白性原理一樣嗎？請你利用 SO2 的水溶液以及實驗桌上其他藥品、儀器進行探究，比較常見漂白性物質(zhì)的漂白原理。

【學(xué)生】常見具有漂白性的物質(zhì)有：雙氧水（過氧化氫）、漂白粉、氯水、活性炭等。針對現(xiàn)有藥品和教材實驗 4-7 的啟發(fā)，同學(xué)們分組討論、合作。

【教師】通過比較，我們知道了 SO2 的漂白性原理與其他常見的漂白物質(zhì)漂白原理不同。

設(shè)計意圖：通過“雨”前后瓶中花朵顏色變化的對比實驗，引導(dǎo)學(xué)生探究 SO2 的漂白性及其原理;通過設(shè)計實驗對比，了解不同物質(zhì)的漂白現(xiàn)象，從宏觀證據(jù)出發(fā)，認識漂白的現(xiàn)象差別，再從本質(zhì)上深化對常見物質(zhì)漂白性原理的認識，加深對新舊知識的理解。通過化學(xué)實驗，理解 SO2 漂白的特殊性，感受實驗的獨特價值。

環(huán)節(jié)四：+4 價何去何從—— 通過價態(tài)分析，強化模型學(xué)習(xí)

【講述】分析 SO2 中硫元素的化合價態(tài)情況，引導(dǎo)學(xué)生從氧化還原角度猜測 SO2 的性質(zhì)。

【學(xué)生】根據(jù)化學(xué)反應(yīng)價態(tài)一般不交叉原則、氧化還原反應(yīng)原理等已有知識，從 SO2 中硫元素的化合價態(tài)為 +4 價，而 S 元素可能具有的價態(tài)為 -2，0，+4，+6 價，猜測 SO2 中的 S 元素既可以升高又可以降低，具有氧化性、還原性。

【教師】根據(jù) SO2 中硫元素化合價的分析及利用實驗桌上提供的藥品、儀器，設(shè)計實驗進行探究，并寫出相關(guān)實驗的化學(xué)反應(yīng)方程式。

【學(xué)生】學(xué)生從兩個角度，即“+4 → 0”（氧化性）和“+4→ +6”（還原性）的轉(zhuǎn)變選擇如下藥品設(shè)計方案：

“+4 → 0”（氧化性）：硫化鈉溶液、氫硫酸。

“+4 → +6”（還原性）：酸性高錳酸鉀溶液、雙氧水、氯水、濃硝酸等，并討論實驗方案的可行性。實施實驗，各小組匯報實驗結(jié)果。

【講述】通過各小組同學(xué)的實驗探究，結(jié)果驗證了我們的猜想。SO2 具有較強的還原性，能與氧化劑發(fā)生反應(yīng)。SO2 與酸化的 Na2S 進行反應(yīng)，生成了淡黃色的沉淀硫單質(zhì)，體現(xiàn) SO2 的氧化性。探究中，同學(xué)們也發(fā)現(xiàn)，能與二氧化硫反應(yīng)的還原劑不多，說明它的氧化性是較弱的。

設(shè)計意圖：以解決問題為主線，使學(xué)生有目的地開展實驗設(shè)計及探究，在問題解決中凸顯化學(xué)學(xué)科的特色，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。通過理論的 S 元素可能的價態(tài)變化分析，結(jié)合證據(jù)推理完成驗證猜想。根據(jù)坐標模型，學(xué)會根據(jù)氧化還原反應(yīng)知識尋找合適的氧化劑和還原劑，實現(xiàn)硫元素由 +4 價到其他價態(tài)的轉(zhuǎn)變。

環(huán)節(jié)五：我是小小質(zhì)檢員—— 立足角色扮演，培養(yǎng)社會責(zé)任

【講述】SO2 作為食品添加劑由來已久，可用于干果、蜜餞果脯等漂白，令其外觀更好看;它還具有防腐、抗氧化等作用，能延長食品藥品保質(zhì)期。在 SO2 這些應(yīng)用中，我們不得不思考這樣一個問題：食品安全問題。

【展示圖片】我們通過圖片看一看食品中二氧化硫超標的危害。

【設(shè)計實驗】探究食品是否“涉磺”，引導(dǎo)學(xué)生通過聞、蒸煮買來的食材，利用食材蒸汽、水煮液等進行實驗。

【教師】通過系統(tǒng)學(xué)習(xí)和實驗操作，酸雨、食品藥品安全等問題給我們留下了深刻的印象，那是否可以說 SO2 對人類社會過大于功？請各小組討論。我們將開展一個小型班級辯論賽，辯題為“SO2 過大于功”，請同學(xué)們自行分成正、反雙方展開辯論。

設(shè)計意圖：通過情境拓展延伸，引導(dǎo)學(xué)生從課本知識走向生活實際，領(lǐng)會理論聯(lián)系實際的重要意義。檢驗和鞏固對 SO2 性質(zhì)的掌握;通過認識 SO2、辯證看待 SO2，增強環(huán)保意識和社會責(zé)任感，樹立正確的科學(xué)觀和價值觀。

核心素養(yǎng)只有在實踐中才能夠得到更好的發(fā)展，而各個活動凸顯的核心素養(yǎng)有所不同。本節(jié)課基于問題情境，立足探究活動，設(shè)計了五個活動環(huán)節(jié)以提升化學(xué)核心素養(yǎng)，讓學(xué)生在實驗學(xué)習(xí)中感受化學(xué)的獨特魅力，在辯論中樹立辯證看待問題的觀點，在角色扮演中培養(yǎng)環(huán)保意識。

【參考文獻】

[1]吳俊明.起點合理 規(guī)則明確 層次不亂 突出特點——化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)具體內(nèi)容厘定之我見[J].化學(xué)教學(xué)，2017（9）

【基金項目】2017 年廣西研究生教育創(chuàng)新計劃“基于基礎(chǔ)教育課程改革構(gòu)建化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)體系”（XYCSZ2017055）。

（責(zé)編 盧建龍）