指向高中化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)

張楠楠 郭鴻成

【摘要】發(fā)展核心素養(yǎng)是新一輪課改的重要目標(biāo)。本文以高一《硫及其化合物》復(fù)習(xí)課為例，嘗試把知識(shí)的學(xué)習(xí)以及STSE觀念的領(lǐng)悟進(jìn)行一體化的設(shè)計(jì)，將“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”素養(yǎng)“潤物細(xì)無聲”地滲透到課堂中。

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng) 教學(xué)設(shè)計(jì) 硫及其化合物

【中圖分類號(hào)】G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）07-0136-03

課改雖然已進(jìn)行多年，由于受傳統(tǒng)應(yīng)試教育的影響，重“教學(xué)成績(jī)”輕“教育觀念”的現(xiàn)象仍比比皆是。以高中《化學(xué)1》“硫及其化合物”復(fù)習(xí)課的教學(xué)過程為例。常見的教學(xué)流程：按照硫元素常見的化合價(jià)，列出典型物質(zhì)，再重點(diǎn)回顧SO2和硫酸物理、化學(xué)性質(zhì)，通過大量的練習(xí)加以鞏固。除知識(shí)點(diǎn)外，留給學(xué)生較深印象的是SO2能引起酸雨，濃硫酸有強(qiáng)腐蝕性，……甚至毀容。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)，容易產(chǎn)生“化學(xué)即污染，化學(xué)即危險(xiǎn)”的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，教學(xué)的教育功能缺失。

伴隨課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂，“核心素養(yǎng)”成了當(dāng)下中學(xué)教育中出現(xiàn)頻次很高的熱詞?！翱茖W(xué)精神和社會(huì)責(zé)任”作為化學(xué)核心素養(yǎng)之一，是指在認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)本質(zhì)和化學(xué)科學(xué)的價(jià)值，理解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境（STSE）關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐漸形成的對(duì)化學(xué)科學(xué)技術(shù)應(yīng)有的科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任感。“科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任”核心素養(yǎng)的提出，凸顯了這一要求在課程中的地位及其對(duì)學(xué)生發(fā)展的作用；反映了在我國對(duì)學(xué)生進(jìn)行社會(huì)責(zé)任教育呈現(xiàn)了前所未有的重視。這就需要我們?nèi)ヌ綄じ鼮檫m切的教學(xué)方式。

基于以上思考，本文以“硫及其化合物”復(fù)習(xí)課為例，開展指向化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)，嘗試著把知識(shí)的學(xué)習(xí)以及STSE觀念的領(lǐng)悟進(jìn)行一體化的設(shè)計(jì)，以期讓學(xué)生在掌握基本知識(shí)和技能的基礎(chǔ)上，形成正確的價(jià)值觀。

一、指向化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)思路

“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”核心素養(yǎng)揭示了化學(xué)學(xué)習(xí)更高層面的價(jià)值追求。這一素養(yǎng)恰恰是我們長期以來一味追求分?jǐn)?shù)的課堂教學(xué)中較為薄弱的。因?yàn)樯鐣?huì)責(zé)任感不是簡(jiǎn)單的學(xué)科知識(shí)目標(biāo)，它不能像傳授知識(shí)一樣平鋪直敘?；瘜W(xué)科學(xué)的廣泛應(yīng)用性特點(diǎn)，決定了化學(xué)問題具有真實(shí)的情境性，在解決真實(shí)情境問題中能培養(yǎng)科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任感，形成和發(fā)展正確的價(jià)值觀。

（一）課程標(biāo)準(zhǔn)分析

“硫及其化合物”的知識(shí)內(nèi)容在普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中的要求如下：

內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)：通過實(shí)驗(yàn)了解氯、氮、硫、硅等非金屬及其重要化合物的性質(zhì)，認(rèn)識(shí)其在生產(chǎn)中的作用和對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。

活動(dòng)與探究建議：查閱資料并討論：減少向大氣中排放氮氧化物、二氧化硫的舉措從課標(biāo)要求可以明確知道，本節(jié)教學(xué)內(nèi)容與社會(huì)和生活緊密聯(lián)系，非常切合 STSE 教育理念。STSE 教育理念下的教學(xué)設(shè)計(jì)，其核心思想是要體現(xiàn)從自然、社會(huì)和生活走進(jìn)化學(xué)科學(xué)，幫助學(xué)生從科學(xué)，技術(shù)，社會(huì)和關(guān)注環(huán)境的視角去認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)化學(xué)，真正的實(shí)現(xiàn)知識(shí)的生活化、應(yīng)用化，并且更加自然的引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注物質(zhì)使用過程中所帶來的環(huán)境問題。所以，對(duì)于教學(xué)設(shè)計(jì)中情境素材的開發(fā)與使用的時(shí)候，素材的選擇應(yīng)該體現(xiàn)這種思想。

（二）教學(xué)目標(biāo)分析

1.在查閱含硫礦物過程中，培養(yǎng)學(xué)生資料提取與使用的信息素養(yǎng)，體會(huì)化學(xué)對(duì)社會(huì)的重大貢獻(xiàn)。

2.在復(fù)習(xí)含硫化合物的性質(zhì)時(shí)，關(guān)注其中的變化規(guī)律，滲透分類觀，價(jià)態(tài)觀，讓學(xué)生對(duì)物質(zhì)性質(zhì)與反應(yīng)的認(rèn)知變得立體，進(jìn)而能預(yù)測(cè)一些反應(yīng)的發(fā)生。

3.在探秘古代“綠礬油”來源的資料學(xué)習(xí)過程中，通過猜想與推理、實(shí)驗(yàn)探究等，體會(huì)化學(xué)方法在資源的開發(fā)利用中的重要作用，發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理、科學(xué)精神等學(xué)科核心素養(yǎng)。

4.通過對(duì)生產(chǎn)生活中一些化學(xué)方法的討論分析，體驗(yàn)設(shè)計(jì)合理的化學(xué)方法對(duì)可持續(xù)發(fā)展的重要意義，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

根據(jù)上述分析，筆者在教學(xué)設(shè)計(jì)的過程中，參考畢華林教授主編的《化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)》，設(shè)計(jì)了基于STSE教育理念，指向化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)流程圖1。

提煉學(xué)科課程的教育價(jià)值。將情境轉(zhuǎn)化成一系列與“硫及其化合物”主題相關(guān)的問題，然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行一系列的學(xué)習(xí)活動(dòng)，在學(xué)習(xí)活動(dòng)之后再回歸到生產(chǎn)生活中的問題。

二、指向化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)實(shí)施分析

從教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)入手，體現(xiàn)知識(shí)與聯(lián)系實(shí)際兩條主線的融合思想。以“發(fā)現(xiàn)自然——探索自然——開發(fā)自然——利用自然——保護(hù)自然”五個(gè)環(huán)節(jié)組織學(xué)生學(xué)習(xí)，避免學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中出現(xiàn)知識(shí)和環(huán)境教育“兩張皮”的情況。通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，開展科學(xué)的實(shí)驗(yàn)探究，建構(gòu)合理的知識(shí)脈絡(luò)，既復(fù)習(xí)梳理了主干知識(shí)，又培養(yǎng)了學(xué)科思維和能力，落實(shí)化學(xué)核心素養(yǎng)，尤其是“科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任”素養(yǎng)。

學(xué)生上講臺(tái)介紹展示交流（學(xué)生課前資料搜索）主要用途：1.制取硫酸，其礦渣可用來煉鐵、煉鋼。2.礦石含有許多較貴重的金屬，如銅、鎳、鋅、金、銀、鈷、鉬及稀有元素硒等，常被用做金屬冶煉工業(yè)的原料。3.可制作極薄（<200 nm）的太陽能薄膜電池，價(jià)格便宜資源豐富，無毒。被認(rèn)為是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ奶柲茈姌O材料。

[探索自然]探秘綠礬油成分

資料1：在古代中國，以綠礬（FeSO4·7H2O）為原料進(jìn)行干餾（隔絕空氣加熱），然后將生成的氣體導(dǎo)出冷凝至室溫，得到一種無色液體，稱之為“綠礬油”，同時(shí)干餾釜內(nèi)得到紅棕色固體。

問題1：大家猜想下，紅棕色固體、綠礬油、無色液體分別是什么物質(zhì)？

問題2：從物質(zhì)和價(jià)態(tài)角度分析，可能還有什么產(chǎn)物？請(qǐng)寫出干餾過程的化學(xué)方程式。

生：2FeSO4·7H2O=Fe2O3+SO2+SO3+14H2O

【實(shí)驗(yàn)探究1】取用無水FeSO4隔絕空氣加熱，將FeSO4受熱產(chǎn)生的氣體按圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)大家觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

……

[開發(fā)自然]實(shí)現(xiàn)含硫物轉(zhuǎn)化

隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展，硫酸的制備方法也已經(jīng)非常成熟。接觸法制硫酸的原料為S單質(zhì)或黃鐵礦（FeS2）

工業(yè)設(shè)備：沸騰爐→接觸室→吸收塔

問題7：用化學(xué)方程式分別表示上述過程。

問題8：煅燒黃鐵礦或硫單質(zhì)能否直接得到SO3？為什么？

信息：某次煅燒黃鐵礦制取的氣體中含SO2 7%、O2 11%、 N2 78%、 CO2 4%（都是體積分?jǐn)?shù)）

問題9：化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里如何實(shí)現(xiàn)將+4價(jià)硫元素轉(zhuǎn)化為+6價(jià)硫元素？

以下哪些試劑有可能實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化？ 酸性KMnO4溶液、 碘水、H2O2、KI溶液

問題10：已知相同條件下物質(zhì)氧化性順序：酸性KMnO4溶液> H2O2>碘水

你準(zhǔn)備選擇何種試劑驗(yàn)證你的猜想？

【實(shí)驗(yàn)探究2】碘水中通入SO2

問題11：表明上述轉(zhuǎn)化卻已實(shí)現(xiàn)的證據(jù)有哪些？

【實(shí)驗(yàn)探究3】上述褪色后的溶液，先加入稀鹽酸，再滴加BaCl2溶液。

問題12：溶液中有SO42-存在能作為證據(jù)嗎？為什么？

[利用自然] 為人類創(chuàng)造財(cái)富

硫酸的用途非常廣泛，可用于制造肥料、藥物、炸藥、顏料、洗滌劑、蓄電池等，也廣泛應(yīng)用于凈化石油、金屬冶煉以及染料等工業(yè)中。

問題13：下面情況需要使用濃硫酸還是稀硫酸？并指出利用了硫酸的何種性質(zhì)。

a.清洗銅表面的銅綠 b.與Zn反應(yīng)制取H2

c.作為SO2 氣體的干燥劑

d.將蔗糖中的-OH和-H脫去形成H2O

e.使Al，F(xiàn)e表面形成致密的保護(hù)膜

f.實(shí)驗(yàn)室與Na2SO3反應(yīng)制備SO2

問題14：濃硫酸與稀硫酸性質(zhì)區(qū)別的本質(zhì)原因是什么？

[保護(hù)自然] 可持續(xù)發(fā)展

化學(xué)教會(huì)我們探索自然，改造世界，化學(xué)也承擔(dān)“可持續(xù)發(fā)展”的社會(huì)責(zé)任。我們都要保護(hù)我們好賴以生存的地球。

問題15：下列哪些做法是合理的？請(qǐng)談?wù)剬?duì)每一種做法的觀點(diǎn)。

a.利用細(xì)菌代替濃硫酸，進(jìn)行生物煉銅；

b.利用（NH4）2SO3吸收工業(yè)尾氣中的SO2；

c.對(duì)化石燃料進(jìn)行脫硫；

d.尋找氫能，核能，太陽能等新能源替代化石燃料，消除污染源。

這種基于STSE 教育理念進(jìn)行的教學(xué)設(shè)計(jì)，選取了結(jié)合實(shí)際的情境素材，素材不僅承載著基本的化學(xué)學(xué)科知識(shí)，而且與學(xué)生所處的社會(huì)生活環(huán)境密切相關(guān)。從硫及其化合物在自然界中的存在，到實(shí)現(xiàn)不同價(jià)態(tài)含硫物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化，再到硫的轉(zhuǎn)化在工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)中的體現(xiàn)和應(yīng)用，進(jìn)行多角度的學(xué)習(xí)、滲透與領(lǐng)悟，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)與當(dāng)今科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境相聯(lián)系，關(guān)注科技進(jìn)步帶來社會(huì)發(fā)展而引發(fā)的環(huán)境問題，能夠讓學(xué)生真實(shí)的感受到分析問題和解決問題過程中帶來的成功感和喜悅感。

三、指向化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)邏輯

化學(xué)知識(shí)是相互依存、相互關(guān)聯(lián)的。本節(jié)課充分利用了這種相互依存和相互關(guān)聯(lián)，對(duì)有關(guān)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼砗图庸?，使之更具條理性、結(jié)構(gòu)化，促使相關(guān)知識(shí)的核心價(jià)值自然地顯現(xiàn)出來。不難發(fā)現(xiàn)，五個(gè)環(huán)節(jié)都指向了“自然”，發(fā)現(xiàn)自然→探索自然→開發(fā)自然→改造自然→保護(hù)自然，凸顯“知識(shí)來源于哪里？”的觀念建構(gòu)。

（一）課程內(nèi)容到教學(xué)內(nèi)容的轉(zhuǎn)化

根據(jù)符號(hào)學(xué)的理論，“知識(shí)”作為一種符號(hào)，其本身是無意義的，只有當(dāng)知識(shí)與學(xué)生的生活實(shí)際發(fā)生關(guān)聯(lián)時(shí)，方能賦予知識(shí)恰當(dāng)?shù)囊饬x。因此，本節(jié)課通過精心選擇與利用課程資源，使課程內(nèi)容與學(xué)生的生活實(shí)際產(chǎn)生了關(guān)聯(lián)，充分發(fā)揮課程資源具有的教學(xué)價(jià)值，挖掘真實(shí)情境中涵蓋的主要教學(xué)內(nèi)容。

在教學(xué)活動(dòng)中，抓住核心知識(shí)與核心素養(yǎng)，形成了整節(jié)課的主脈，使得課堂的主線明了清晰，形成合理的知識(shí)脈絡(luò)（如下圖），既復(fù)習(xí)梳理了主干知識(shí)，又培養(yǎng)了學(xué)科思維和能力。

（二）教學(xué)內(nèi)容到問題導(dǎo)學(xué)的轉(zhuǎn)化

將教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為一個(gè)個(gè)的問題情境，設(shè)計(jì)資料查找，理論分析，化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究，邏輯推理等多種學(xué)習(xí)活動(dòng)，這樣的學(xué)習(xí)過程比起傳統(tǒng)設(shè)計(jì)更加開放，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。如[探索自然]環(huán)節(jié)，問題設(shè)計(jì)如下：

【實(shí)驗(yàn)探究1】我們?nèi)∮脽o水FeSO4隔絕空氣加熱，將FeSO4受熱產(chǎn)生的氣體按圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)大家觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

問題3：通過什么現(xiàn)象可以說明有SO2生成？

問題4：通入一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)A瓶中出現(xiàn)白色沉淀，該沉淀是什么？會(huì)不會(huì)有BaSO3沉淀？

生：從物質(zhì)類別來看，SO2，SO3都是酸性氧化物，一般溶于水可以的到相應(yīng)的酸H2SO3和H2SO4，但H2SO3是弱酸，不可以與BaCl2反應(yīng)得到BaSO3沉淀，因?yàn)檫@里弱酸H2SO3不能制取HCl。

問題5：用Na2CO3溶液來吸收尾氣是否合理？較長時(shí)間后C瓶中的溶質(zhì)主要是什么？

生：Na2CO3可以和SO2反應(yīng)，最終得到NaHSO3

師：H2SO3的酸性強(qiáng)于H2CO3，所以H2SO3可以與Na2CO3反應(yīng)得到H2CO3，當(dāng)通入足量的SO2時(shí)，Na2SO3又可與SO2反應(yīng)生成NaHSO3，這一點(diǎn)和CO2與Na2CO3反應(yīng)非常類似。

問題6：將A瓶和B瓶交換，對(duì)檢驗(yàn)有何影響？

從課堂實(shí)錄片段來看，借助實(shí)驗(yàn)情境，在問題鏈的牽引下發(fā)現(xiàn)更多更深刻的問題。吸引學(xué)生積極主動(dòng)地參與探究活動(dòng)，利用分類、類比等方法，回顧SO2作為酸性氧化物的性質(zhì)。對(duì)SO2通入BaCl2溶液能否產(chǎn)生沉淀、不同量SO2通入Na2CO3產(chǎn)物的判斷難點(diǎn)進(jìn)行突破。幫助學(xué)生形成“分類觀”，不僅可以促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中自覺地將物質(zhì)進(jìn)行分類整理，還可以讓學(xué)生通過聯(lián)想、類比更深入地認(rèn)識(shí)物質(zhì)間的聯(lián)系和區(qū)別，逐步進(jìn)入高質(zhì)量的思維狀態(tài)，形成高質(zhì)量的化學(xué)思維。

（三）問題導(dǎo)學(xué)到化學(xué)素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化

華東師范大學(xué)教授鐘啟泉認(rèn)為：核心素養(yǎng)不是直接由教師教出來的，而是在問題情境中借助問題解決的實(shí)踐培育出來的。本節(jié)課設(shè)計(jì)將知識(shí)、技能、態(tài)度向生產(chǎn)、生活的遷移，本質(zhì)上就是通過真實(shí)問題導(dǎo)學(xué)，來實(shí)現(xiàn)向?qū)W科素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化。

本節(jié)課教學(xué)活動(dòng)→核心素養(yǎng)對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

1.（發(fā)現(xiàn)自然）學(xué)生課前查閱資料，課堂展示交流→贊賞化學(xué)，對(duì)社會(huì)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)；文獻(xiàn)查找及口頭表達(dá)能力

2.（探索自然）結(jié)合情境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，并用氧化還原理論加以分析→證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)；能從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析與解決實(shí)際問題

3.（開發(fā)自然）以硫酸工業(yè)為背景，提出問題，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)→變化觀念與平衡思想；感受人類對(duì)自然資源的合理利用

4.（利用自然）結(jié)合性質(zhì)與用途的邏輯關(guān)系，認(rèn)識(shí)硫酸在生產(chǎn)、生活中的重要作用→一分為二的哲學(xué)觀點(diǎn)，客觀認(rèn)識(shí)事物

5.（保護(hù)自然）工業(yè)生產(chǎn)問題，觀點(diǎn)表達(dá)→可持續(xù)發(fā)展意識(shí)和綠色化學(xué)觀念

例如：基于“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”能力培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化，借助教學(xué)情境提供的“綠礬油”史實(shí)中的相關(guān)信息，提出【問題1】“猜想一下，紅棕色固體，綠礬油，無色液體分別是什么物質(zhì)？”為能力培養(yǎng)提供充實(shí)的教學(xué)情境?！締栴}2】可能還有什么產(chǎn)物？請(qǐng)寫出干餾過程的化學(xué)方程式。引導(dǎo)學(xué)生從氧化還原的視角，尋找邏輯推理判據(jù)。接著在【實(shí)驗(yàn)探究1】的實(shí)驗(yàn)觀察獲得的證據(jù)下，進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

核心素養(yǎng)所反映的是社會(huì)主義核心價(jià)值觀下育人的基本要求，其中，“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”揭示了化學(xué)學(xué)習(xí)更高層面的價(jià)值追求?！翱茖W(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”素養(yǎng)的育人目標(biāo)不是一朝一夕完成的，需要我們教師深入挖掘教材內(nèi)容中蘊(yùn)含的重要教育價(jià)值，精心設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，“潤物細(xì)無聲”地滲透到每一節(jié)課中。本節(jié)課，在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中，“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”素養(yǎng)的內(nèi)涵得到很好的詮釋與滲透：學(xué)生查找資料展示黃鐵礦、石膏等我國儲(chǔ)量，培養(yǎng)學(xué)生愛國情懷；黃鐵礦、綠礬、石膏、硫磺、硫酸的用途、硫酸古代到現(xiàn)代制法的演變，使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)化學(xué)對(duì)創(chuàng)造更多物質(zhì)財(cái)富和精神財(cái)富、滿足人民日益增長的美好生活需要的重大貢獻(xiàn)；生物煉銅、工業(yè)SO2尾氣處理、化石燃料脫硫、尋找新能源，使學(xué)生具有節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展意識(shí)。學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)與科學(xué)，技術(shù)，社會(huì)和環(huán)境相聯(lián)系，體會(huì)化學(xué)學(xué)科的社會(huì)價(jià)值，核心素養(yǎng)與學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)渾然一體，強(qiáng)化了學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中的主體責(zé)任。促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知能力、判斷能力和社會(huì)責(zé)任感的提升。

參考文獻(xiàn)：

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