基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計

鐘曉茹 姚碧霞

摘? 要 本教學(xué)設(shè)計以化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為依托，以“硫酸的性質(zhì)”為例，根據(jù)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》設(shè)置教學(xué)目標(biāo)、評價目標(biāo)、教學(xué)流程等，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)真實的情境，設(shè)計豐富的實驗等素材，讓學(xué)生以實驗探究的方式學(xué)習(xí)元素化合物知識，實施基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的“教、學(xué)、評”一致性教學(xué)。

關(guān)鍵詞 高中化學(xué)；核心素養(yǎng)；實驗探究；硫酸的性質(zhì)；教學(xué)設(shè)計

中圖分類號：G633.8? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）13-0069-03

0? 引言

隨著新課程改革的不斷推進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)成為落實立德樹人根本任務(wù)的有效途徑，對學(xué)生未來的發(fā)展具有重要價值。學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是在問題情境中通過解決具體的問題實現(xiàn)的。化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)以化學(xué)特色為基礎(chǔ)，由“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(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”組成，是學(xué)生終身學(xué)習(xí)和發(fā)展的重要基礎(chǔ)，是化學(xué)課程學(xué)習(xí)對學(xué)生未來發(fā)展的重要價值的全面展現(xiàn)[1]?；瘜W(xué)與生活緊密相連，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)能夠有效指導(dǎo)其運用所學(xué)去解決生活和學(xué)習(xí)中遇到的問題，并能夠更好地適應(yīng)未來社會的發(fā)展[2]。

本文主要以高中化學(xué)“硫酸的性質(zhì)”為例，開展基于學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的“教、學(xué)、評”一致性教學(xué)研究。教學(xué)設(shè)計通過實驗探究的方式展開，側(cè)重于“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng)的培養(yǎng)，同時包含宏微觀念、變化觀念、平衡思想等多方面的素養(yǎng)。

1? 體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)與評價目標(biāo)

1.1? 教學(xué)目標(biāo)

1）通過回顧稀硫酸的化學(xué)性質(zhì)，區(qū)分濃硫酸和稀硫酸化學(xué)性質(zhì)的不同，能夠從微觀角度認(rèn)識濃硫酸的微粒組成，認(rèn)識量變到質(zhì)變的變化，并與宏觀上表現(xiàn)出的特性及應(yīng)用相聯(lián)系，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學(xué)思想。

2）通過實驗驗證濃硫酸的吸水性和脫水性，培養(yǎng)動手實驗、觀察、分析、思考的能力，初步形成科學(xué)探究的意識。

3）通過實驗探究蔗糖與濃硫酸反應(yīng)、金屬銅和濃硫酸反應(yīng)，初步形成基于元素價態(tài)和物質(zhì)類別對物質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測和檢驗的認(rèn)識模型，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评硭季S。

4）通過學(xué)習(xí)硫酸的性質(zhì)解決濃硫酸泄漏的問題，感受化學(xué)與生活的密切聯(lián)系，體會化學(xué)對人類生產(chǎn)生活的價值。

1.2? 評價目標(biāo)

1）通過從微觀角度區(qū)分濃硫酸和稀硫酸化學(xué)性質(zhì)的不同，診斷學(xué)生對從量變到質(zhì)變的變化和宏觀與微觀相結(jié)合的掌握。

2）通過實驗驗證濃硫酸的吸水性和脫水性，診斷并發(fā)展學(xué)生實驗操作和觀察思考的水平。

3）通過實驗探究濃硫酸的強氧化性，診斷并發(fā)展學(xué)生進(jìn)行物質(zhì)性質(zhì)的實驗探究的水平。

4）通過對濃硫酸泄漏的處理方案的討論和點評，診斷并發(fā)展學(xué)生解決實際問題的能力水平及對化學(xué)價值的認(rèn)識水平。

2? 教學(xué)與評價思路

通過對本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的分析和基于課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)的“教、學(xué)、評”一致性的理念，評價學(xué)生在不同學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的核心素養(yǎng)落實情況，分析和確立教學(xué)與評價思路，如圖1所示。

3? 教學(xué)流程

3.1? 創(chuàng)設(shè)情境

【資料卡】硫酸在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥、軍事等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。

【播放新聞】一輛貨車與一輛裝滿濃硫酸的鋁槽車發(fā)生追尾相撞，黏稠的濃硫酸噴涌而出，地面焦黑一片。有的濃硫酸流入路旁的水溝里，水溝里的水頓時泛起水泡，產(chǎn)生大量的白霧，一股刺鼻的氣味在空氣中飄散。如果你是消防員，到現(xiàn)場后準(zhǔn)備如何處理？

【過渡】消防員只有了解濃硫酸的性質(zhì)，才能及時作出正確處理。因此，這節(jié)課我們要學(xué)習(xí)硫酸的性質(zhì)。

【設(shè)疑】

1）根據(jù)上述新聞，你能得出濃硫酸具有什么物理性質(zhì)？

2）回憶初中學(xué)過的稀硫酸的性質(zhì)和應(yīng)用。

【設(shè)計意圖】介紹硫酸在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使學(xué)生認(rèn)識到硫酸在工業(yè)中的重要作用。利用新聞報道創(chuàng)設(shè)情境，初步了解濃硫酸的性質(zhì)，讓學(xué)生置身情境中，體會化學(xué)對人類生產(chǎn)生活的重要價值，培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”核心素養(yǎng)。

3.2? 微觀本質(zhì)

【設(shè)疑】在濃硫酸溶液和稀硫酸溶液中，硫酸的存在形式有何不同？

【總結(jié)】在稀硫酸溶液中，主要以H+和SO42-的形式存在；而在濃硫酸溶液中，則是以H2SO4分子大量存在，H+和SO42-很少。物質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)決定了性質(zhì)，所以濃硫酸應(yīng)該具有一些獨特的性質(zhì)。

【設(shè)計意圖】通過回憶初中學(xué)過的稀硫酸的性質(zhì)，引出濃硫酸的性質(zhì)，比較兩者的不同，從微觀角度認(rèn)識到組成微粒不同，培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”核心素養(yǎng)。

3.3? 實驗驗證、探究

【分組實驗1】檢驗濃硫酸的吸水性和脫水性。

1）往點滴板上的兩份膽礬中分別加入幾滴濃硫酸和稀硫酸，觀察現(xiàn)象。

2）用玻璃棒分別蘸取濃硫酸和稀硫酸在濾紙上寫出硫酸的化學(xué)式，觀察現(xiàn)象。

【學(xué)生活動】學(xué)生描述實驗現(xiàn)象并嘗試解釋實驗原理，師生共同得出實驗結(jié)論：由實驗1）可得出濃硫酸具有吸水性；由實驗2）可得出濃硫酸具有脫水性。

【系列問題】根據(jù)濃硫酸具有吸水性，有什么應(yīng)用？濃硫酸可以用來干燥哪些氣體？不能干燥哪些氣體？吸水性和脫水性有何區(qū)別？

【教師演示實驗2】由蔗糖和濃硫酸反應(yīng)的實驗，探究濃硫酸的強氧化性。

【過渡】在化學(xué)實驗中有一些實驗堪稱“魔法化學(xué)”，例如：僅用濃硫酸和蔗糖就能夠產(chǎn)生“黑面包”，是真的嗎？接下來就是見證奇跡的時刻！

【演示實驗】取2 g蔗糖放入大試管中，加2～3滴水，再加入約3 ml濃硫酸，迅速攪拌，然后塞緊帶玻璃導(dǎo)管的橡皮塞，將玻璃導(dǎo)管的另一端插入盛有品紅溶液的試管中。

【學(xué)生活動】學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象并描述：蔗糖的顏色由白色變成棕黃色，最后變成黑色；大試管中蔗糖體積膨

脹，品紅溶液褪色，試管外壁發(fā)熱。

【引導(dǎo)】教師根據(jù)現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生解釋原因，引導(dǎo)學(xué)生寫出碳和濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：有SO2產(chǎn)生，S元素化合價降低，所以根據(jù)氧化還原反應(yīng)，C元素的化合價要升高，于是有CO2氣體產(chǎn)生。

【得出結(jié)論】蔗糖和濃硫酸反應(yīng)的實驗說明濃硫酸除了具有吸水性、脫水性之外，還具有強氧化性。

【設(shè)計意圖】學(xué)生對“黑面包”實驗產(chǎn)生極大的興趣，教師由實驗現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生解釋原因，再根據(jù)氧化還原反應(yīng)和化合價變化得出產(chǎn)物，寫出方程式，最后得出結(jié)論，一環(huán)緊扣一環(huán)，深入引發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)其思維能力和“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”核心素養(yǎng)。

【分組實驗3】利用銅和濃硫酸反應(yīng)實驗，探究濃硫酸的強氧化性和酸性。

【教師活動】把銅提前放入濃硫酸中，不發(fā)生反應(yīng)。

【設(shè)疑】在加熱的條件下會不會發(fā)生反應(yīng)呢？

【布置任務(wù)】各小組分組實驗，探究銅和濃硫酸在加熱條件下的反應(yīng)，觀察現(xiàn)象并思考。

1）如何檢驗裝置的氣密性？

2）實驗結(jié)束，先關(guān)閉止水夾還是先停止加熱？

3）NaOH溶液的用途是什么？

【學(xué)生活動】觀察到的實驗現(xiàn)象：銅片溶解，溶液呈藍(lán)色，試管底部有白色物質(zhì)析出，品紅溶液褪色。

【教師活動】引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象得出反應(yīng)的產(chǎn)物，并書寫化學(xué)方程式。

【設(shè)疑】指出以上反應(yīng)的氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。

【得出結(jié)論】從化合價分析，濃硫酸具有酸性、強氧化性；從實驗現(xiàn)象分析，試管底部有白色物質(zhì)析出，還體現(xiàn)了濃硫酸的吸水性。

【提問】濃硫酸和稀硫酸與金屬反應(yīng)有什么區(qū)別？

【應(yīng)用】鐵、鋁遇到冷的濃硫酸會發(fā)生“鈍化”，鐵、鋁表面被濃硫酸氧化為致密的氧化膜，從而阻止了酸與內(nèi)層金屬的進(jìn)一步反應(yīng)，所以常溫下工業(yè)上可用鐵、鋁槽車盛放、運輸濃硫酸。

3.4? 問題解決

【創(chuàng)新設(shè)計】

1）請你為濃硫酸設(shè)計一張簡歷（包括姓名、種類、出生地、外貌、與水的關(guān)系、特長等）。

2）你從蔗糖與濃硫酸反應(yīng)、銅和濃硫酸反應(yīng)的實驗中發(fā)現(xiàn)了什么不足？嘗試對實驗進(jìn)行改進(jìn)。

【解決問題】回過頭來解決這起交通事故，如果你是消防員，要怎么解決？

【學(xué)生活動】討論、點評、回答。

【后續(xù)報道】阻止?jié)饬蛩崃飨蚋浇乃?；向路面噴灑石灰和堿液中和硫酸；用高壓水槍噴水，阻止二氧化硫氣體擴散。

【設(shè)計意圖】通過創(chuàng)新設(shè)計，既診斷了學(xué)生對本節(jié)課知識的掌握水平，也培養(yǎng)了學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)；通過學(xué)習(xí)濃硫酸的性質(zhì)，解決這起交通事故，把化學(xué)知識運用到實際情境中，課堂首尾呼應(yīng)，學(xué)生體會到化學(xué)的重要價值，培養(yǎng)了“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”核心素養(yǎng)。

4? 教學(xué)反思

4.1? 教學(xué)設(shè)計應(yīng)關(guān)注學(xué)生發(fā)展，圍繞核心素養(yǎng)的落實進(jìn)行

本節(jié)課包含實驗驗證、實驗探究等環(huán)節(jié)，還有一系列的證據(jù)推理、觀察思考等學(xué)習(xí)過程，因此需要學(xué)生具備一定的理論基礎(chǔ)和良好的思維方式。本節(jié)課學(xué)習(xí)的重點是濃硫酸的特性，在課堂中采用分組實驗、師生互動、演示實驗的形式，學(xué)生積極性較高，掌握較好。通過讓學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象、描述實驗現(xiàn)象，培養(yǎng)觀察、分析、思考的能力及實驗探究能力，同時培養(yǎng)環(huán)保意識。本節(jié)課在教學(xué)過程中注重創(chuàng)設(shè)真實有意義的情境和“教、學(xué)、評”一致性的設(shè)計，有利于學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

4.2? 注重真實評價和“教、學(xué)、評”一致性

在課堂上要注意對學(xué)生進(jìn)行及時評價，對于學(xué)生的推理或?qū)嶒炋骄窟^程要給予充分的引導(dǎo)和適當(dāng)?shù)脑u價，培養(yǎng)學(xué)生的自信心。教師應(yīng)該尊重學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中的化學(xué)內(nèi)容、化學(xué)思維、科學(xué)探究和化學(xué)體驗等方面的持續(xù)生長，用發(fā)展的、過程的、未來的眼光去評價學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)，而不能只限于結(jié)果性的、紙筆測驗評價[3]。因此，教師要注重化學(xué)日常學(xué)習(xí)評價和多元化評價，以真實反映學(xué)生的思維方式、探究能力、社會責(zé)任等核心素養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]馬圓，嚴(yán)文法，宋丹丹.真實情境與化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展：基于《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》的解讀[J].化學(xué)教育（中英文），2019（19）：6-10.

[2]馬一卓，胡永濤.核心素養(yǎng)視野下高中化學(xué)教學(xué)模式探究[J].科學(xué)咨詢（科技·管理），2020（10）：251.

[3]胡先錦.對2017年版普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的實踐與思考：我們需要什么樣的化學(xué)課堂[J].化學(xué)教學(xué)，2019（5）：34-38.