基于“二氧化硫”實驗教學(xué)對發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的思考

黃燕翔 岳波

[摘? ?要]課堂實驗教學(xué)是科學(xué)、直觀、有效，同時也是學(xué)生感興趣的，能有效培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)方式。它可以通過知識技能的遷移應(yīng)用，在實驗中融入探究思維和綠色化學(xué)思想，利用實驗中的“意外”、符號表征等途徑促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]實驗教學(xué);化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng);二氧化硫

[中圖分類號]? ?G633.8? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2019）08-0066-02

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分，是學(xué)生通過化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力[1]。實驗是化學(xué)學(xué)科的核心和靈魂，把實驗的魅力展現(xiàn)出來，讓學(xué)生全程參與，則落實核心素養(yǎng)并非難事?；瘜W(xué)最吸引學(xué)生的地方就是實驗，在課堂教學(xué)中充分利用實驗，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以讓學(xué)生在享受“實驗大餐”的過程中，逐步形成化學(xué)學(xué)科思維，讓化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)慢慢滲透學(xué)生的身心。在反思“二氧化硫”實驗教學(xué)實踐中存在的若干問題的基礎(chǔ)上，筆者對如何基于實驗發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)進(jìn)行了探索。

一、以知識技能的遷移應(yīng)用促進(jìn)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”素養(yǎng)的發(fā)展

知識技能是進(jìn)行實驗的基礎(chǔ)，也是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的載體。所有新知識的學(xué)習(xí)都是在原有知識的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，只有原有的知識技能得到了充分的遷移和應(yīng)用，思維才能得到錘煉，學(xué)生的核心素養(yǎng)才能更好地落實。本節(jié)課在學(xué)生原有CO2的知識體系下對SO2進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過設(shè)置探究性實驗讓學(xué)生利用知識技能的遷移應(yīng)用來學(xué)習(xí)新知識，不但知識技能得到夯實和積累，而且“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”素養(yǎng)也悄然得到發(fā)展。

教師通過問題引導(dǎo)學(xué)生回顧C(jī)O2溶于水的實驗，再結(jié)合SO2的毒性解決實驗操作的安全性問題，師生共同總結(jié)出探究SO2水溶性的實驗方法：（1）將裝滿SO2的試管倒置于水槽中;（2）將裝滿SO2的礦泉水瓶加水密封，振蕩。經(jīng)過這樣的實驗探究，學(xué)生不僅深刻認(rèn)識了SO2的水溶性，而且也明確了氣體水溶性探究的本質(zhì)：氣體溶于水導(dǎo)致容器內(nèi)氣壓減小，在大氣壓作用下試管（或?qū)Ч埽﹥?nèi)水位上升或礦泉水瓶變癟，構(gòu)建了實驗探究氣體水溶性的認(rèn)知模型，培養(yǎng)了學(xué)生的“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”素養(yǎng)。

二、實驗探究思維融入教學(xué)促進(jìn)“科學(xué)探究”素養(yǎng)的發(fā)展

實驗探究思維是化學(xué)學(xué)科思想和方法的重要組成部分，是培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。幫助學(xué)生形成實驗探究思維的方式是把實驗探究思維融入課堂教學(xué)中，讓學(xué)生時刻處于對探究環(huán)節(jié)的反思和調(diào)控之中，能在學(xué)習(xí)某一種物質(zhì)的性質(zhì)時自然而然地生成問題，并解決問題。如在“二氧化硫”實驗中，學(xué)生通常會生成以下問題：（1）可通過什么實驗證明該物質(zhì)具有這個性質(zhì)？（2）此反應(yīng)符合什么反應(yīng)原理？（3）實驗中要用到哪些藥品？操作中應(yīng)該注意什么問題？（4）實驗將出現(xiàn)什么現(xiàn)象？出現(xiàn)意外該如何處理？（5）實驗的結(jié)論是什么？（6）如何用化學(xué)方程式表示上述反應(yīng)？學(xué)生能生成這樣的思維過程，化學(xué)實驗的功能得到了充分的體現(xiàn)，實驗的最終目的也已達(dá)到，發(fā)展“科學(xué)探究”素養(yǎng)水到渠成。

三、綠色化學(xué)思想融入教學(xué)促進(jìn)“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”素養(yǎng)的發(fā)展

綠色代表著節(jié)約、安全和環(huán)保，要讓學(xué)生形成這樣的“綠色”意識，可讓學(xué)生通過“綠色化學(xué)實驗”充分感受節(jié)約、安全和環(huán)保的重要性。綠色化學(xué)思想融入課堂實驗的具體表現(xiàn)是實驗的微型化、易操作化、安全化和環(huán)?；！岸趸颉钡膶嶒炇紫纫紤]實驗的安全和環(huán)保，其次還要考慮SO2性質(zhì)的多樣性，能否同時進(jìn)行多個實驗以減少藥品的用量，最后還要考慮實驗操作的方便性。在經(jīng)過師生充分討論總結(jié)的基礎(chǔ)上，教師投影展示實驗方案：（1）在6孔井穴板中分別加入1 滴管的酸性高錳酸鉀溶液、溴水、Na2S 溶液、品紅溶液、未知溶液和少量Na2SO3固體;（2）把裝好藥品的井穴板小心放入密封型塑料袋，把吸管中的硫酸注入Na2SO3固體孔穴后立即密封塑料袋;（3）觀察并記錄實驗現(xiàn)象。通過這樣的思維探究和動手實驗，學(xué)生深刻認(rèn)識了SO2的還原性和氧化性，充分感受了節(jié)約、安全和環(huán)保的綠色化學(xué)思想。這樣的實驗探究對學(xué)生來說，既是知識技能的應(yīng)用和積累，也是思維的鍛煉和提升;既是綠色化學(xué)思想的澆灌，更是“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”素養(yǎng)的生根發(fā)芽。

四、以實驗中的“意外”促進(jìn)“創(chuàng)新意識”素養(yǎng)的發(fā)展

長期以來學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)一直都是教學(xué)難點中的難點，但這個難點在實驗的幫助下也是可以輕松突破的。在實驗探究過程中，當(dāng)學(xué)生對實驗出現(xiàn)的“意外”產(chǎn)生疑問時，學(xué)生需要發(fā)散思維以尋求解決方案，創(chuàng)新意識也就生成了。例如，在SO2的氧化性、還原性和漂白性的探究實驗中，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)一個“意外”情況并產(chǎn)生疑問：實驗中額外加入的未知溶液是什么？當(dāng)教師告知未知溶液是碘水時，學(xué)生又會產(chǎn)生另外的問題：碘水在實驗中起到什么作用？用到SO2的還原性還是氧化性或者是漂白性？教師引導(dǎo)學(xué)生對這些問題進(jìn)行分析和探究。經(jīng)歷了實驗中“意外”的發(fā)現(xiàn)、問題的產(chǎn)生、實驗的預(yù)測和假設(shè)、實驗方案的設(shè)計、實驗驗證一系列過程，學(xué)生的思維得到了鍛煉和提升，對SO2的氧化性、還原性的認(rèn)識又上升了一個臺階，也由此培養(yǎng)了學(xué)生的“創(chuàng)新意識”素養(yǎng)。

五、符號表征促進(jìn)“宏觀辨識與微觀探析”素養(yǎng)的發(fā)展

中學(xué)階段的實驗絕大部分屬于定性實驗，若實驗只停留在定性階段，學(xué)生在學(xué)習(xí)上的進(jìn)步是比較慢的。沒有學(xué)習(xí)上的進(jìn)步，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展也就成了空頭支票。只有實驗從定性階段邁入定量階段，再經(jīng)歷量變引起質(zhì)變的過程，才能更好地促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。化學(xué)實驗的定量階段是在實驗反思環(huán)節(jié)中進(jìn)行的，讓學(xué)生在“宏觀——微觀——符號”的三重表征中逐步過渡，既可提升實驗反思水平，也能促進(jìn)“宏觀辨識與微觀探析”素養(yǎng)的發(fā)展。宏觀表征是人類感知器官可以直接感知到的物質(zhì)及其性質(zhì);而微觀表征是微粒組成結(jié)構(gòu)、相互作用及變化等微觀屬性在學(xué)習(xí)者頭腦中的反映;符號表征是指化學(xué)式、化學(xué)方程式等符號形式在學(xué)習(xí)者頭腦中的反映[2]。

在“二氧化硫”的實驗教學(xué)中，經(jīng)過教師引導(dǎo)和學(xué)生的思考與討論，學(xué)生可以知道反應(yīng)物是SO2 、Br2 和H2O，產(chǎn)物是Br- 離子、SO42-離子和H+ 離子，再通過觀察法或化合價升降法就可以把方程式配平。在這個過程中，學(xué)生經(jīng)歷了從宏觀表征——現(xiàn)象、性質(zhì)（褪色、SO2具有還原性），到微觀表征——微粒間相互作用與變化（Br2變成Br- 離子、SO2變成SO42- 離子），再到符號表征—— 化學(xué)方程式（SO2 + Br2 + 2H2O = 2Br- + SO42- + 4H+ ）的過程。符號表征不僅可以提升實驗反思水平，更是促進(jìn)學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”素養(yǎng)發(fā)展的有效方法。

綜上可知，實驗是化學(xué)學(xué)科的核心與靈魂，以課堂實驗作為出發(fā)點促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，是科學(xué)、直觀、有效且學(xué)生感興趣的教學(xué)方式。引導(dǎo)實驗探究的思維循環(huán)過程是形成學(xué)科核心素養(yǎng)的前提條件，因為核心素養(yǎng)的提升不只是知識技能的積累，還包括通過實驗探究的思維循環(huán)過程形成正確的價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。

[? 參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ]

[1]? 中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]? 耿亞萍.基于PDE、三重表征和SOLD分類理論的教學(xué)研究[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2017（1-2）：8-11.

（責(zé)任編輯 羅 艷）