基于真實情境促進(jìn)高中生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的案例研究

陳玉娥 張瑞灑

關(guān)鍵詞：真實情境；二氧化硫；化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

目前，中學(xué)化學(xué)學(xué)科提出了在教學(xué)中要融入真實情境，強(qiáng)調(diào)了情境教學(xué)的重要性，但是依然存在學(xué)生對情境接受困難、情境與教學(xué)內(nèi)容不符等問題。以一般高中化學(xué)課程為例，化工專業(yè)核心內(nèi)容和觀點的建立取決于大部分實際情境的積淀，在實際情境中解答具體化問題能使學(xué)生所學(xué)知識與自己的日常生活緊密聯(lián)系，熟悉的情境能讓學(xué)生很好地利用所學(xué)知識解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。但在一線教學(xué)中，由于教學(xué)時間有限等，教師并沒有很好地將情境融入課堂，一些不真實的情境導(dǎo)致學(xué)生對所學(xué)知識理解困難，嚴(yán)重影響了學(xué)生專業(yè)核心能力的形成和發(fā)展[1]。如何在具體的教學(xué)設(shè)計中充分挖掘真實的情境素材，使學(xué)生利用已有經(jīng)驗充分發(fā)揮情境的價值，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力以及發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力是本研究的出發(fā)點。

1 教學(xué)內(nèi)容

本節(jié)課選自人教版（2019）高中化學(xué)必修二第五章第一節(jié)“硫及其化合物”。硫是無機(jī)化工原料的一種，在農(nóng)業(yè)和工業(yè)等領(lǐng)域的生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，如農(nóng)業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展，人們對硫的認(rèn)識逐漸增強(qiáng)。該課時結(jié)合情境化教育理念，在教學(xué)中融入與學(xué)生日常生活息息相關(guān)的內(nèi)容，有利于教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。參考秦夢瑤等[2-3]的教學(xué)設(shè)計，在情境中引入問題，問題中蘊(yùn)含知識，在教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上，引入空氣質(zhì)量日報、東北某化工廠爆炸事件、草帽變色、如何挑選銀耳等學(xué)生能看到的真實情境。

1.1 課題引入—新聞報道

首先，提問學(xué)生有沒有關(guān)注過天氣預(yù)報中的當(dāng)日污染指數(shù)、有沒有了解過當(dāng)天的天氣狀況；其次，引導(dǎo)學(xué)生觀察當(dāng)天的空氣質(zhì)量日報。空氣中的主要污染物包括二氧化硫、二氧化氮以及可吸入顆粒，空氣質(zhì)量與二氧化硫、二氧化氮的含量有關(guān)，這兩者不僅會造成空氣污染，其中的二氧化硫還會對周圍的建筑物等造成損害。因此，這節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容是二氧化硫。

設(shè)計意圖：將學(xué)生日常生活中可以接觸到的現(xiàn)象作為情境引入，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識。

1.2 二氧化硫的物理性質(zhì)—社會情境

通過播放視頻，讓學(xué)生觀看一則社會新聞：1991年8月10日，東北某有機(jī)化學(xué)廠在將一槽車重達(dá)40 t的液體二氧化硫裝卸入庫時，連接管突然發(fā)生破裂，造成二氧化硫大量泄漏，導(dǎo)致154人受傷，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重，造成了較大的社會影響。根據(jù)視頻提出問題：二氧化硫有哪些物理性質(zhì)？學(xué)生可以得出二氧化硫是無色且有毒的，還有刺激性氣味，會導(dǎo)致人體中毒。造成事故的原因正是操作人員缺乏安全意識和科學(xué)態(tài)度，沒有按照正確的方式運(yùn)輸二氧化硫。因此，學(xué)生在之后的化學(xué)實驗中一定要嚴(yán)格按照要求操作，注意安全。了解二氧化硫的部分物理性質(zhì)之后，需清楚二氧化硫的水溶性。接下來進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生將一支裝滿二氧化硫的試管倒置于水槽中晃動并觀察現(xiàn)象。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，試管中的液面上升，說明二氧化硫溶于水。此外，通過視頻可以清楚地認(rèn)識到二氧化硫如果儲存不當(dāng)，會埋下較大的安全隱患。由此可知，人們在日常生活中要增強(qiáng)安全意識。

設(shè)計意圖：視頻的播放具有直觀性，以日常生活中真實發(fā)生的事件作為案例，更能引起學(xué)生的共鳴，增強(qiáng)學(xué)生的安全意識，培養(yǎng)其科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任感。

1.3 酸雨的形成—實驗情境

將裝滿二氧化硫的試管倒置于水槽中，液面上升后，用橡皮塞塞上并取出水面，再用pH試紙測其酸堿性或直接加入紫色石蕊溶液，觀察溶液的變色情況，思考并討論原因。觀察發(fā)現(xiàn)，pH試紙變色范圍在酸性范圍內(nèi)，測定pH小于7，說明溶液顯酸性。這是由于二氧化硫溶于水，與水反應(yīng)后生成H2SO3。H2SO3不穩(wěn)定，易被空氣中的氧氣氧化成硫酸。結(jié)合之前學(xué)習(xí)過的氧化還原反應(yīng)，硫的最高價是+6價，亞硫酸中的硫是+4價，因此，H2SO3具有強(qiáng)還原性，由此可判斷H2SO3是不穩(wěn)定的。

設(shè)計意圖：聯(lián)系硫的宏觀與微觀，初步引導(dǎo)學(xué)生形成結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的觀念。

1.4 酸雨的防治—社會情境

展示洛陽龍門石窟及建筑物被腐蝕的圖片，讓學(xué)生思考建筑物被腐蝕的原因并組織學(xué)生討論：當(dāng)燒煤的煙囪排放出的二氧化硫酸性氣體或汽車排放的氮氧化物煙氣上升到高空，與高空的水蒸氣相遇就會形成硫酸和硝酸小滴，落到地上形成酸雨，進(jìn)而腐蝕建筑物。面對酸雨對日常生活造成的負(fù)面影響，人們可以選擇公交出行，少開汽車，這樣可以減少汽車尾氣的排放；可以多植樹，種植一些能吸收二氧化硫的植物；還可以在建筑物表面涂一層防護(hù)涂料，減少二氧化硫?qū)ㄖ锏膿p害。

設(shè)計意圖：引入日常生活中常見的現(xiàn)象，將生活中的真實情境作為案例，讓化學(xué)走進(jìn)學(xué)生的生活，使學(xué)生對化學(xué)不再陌生。

1.5 學(xué)以致用—生活情境

展示兩張銀耳的圖片，一張是白色的銀耳，一張是發(fā)黃的銀耳，對學(xué)生提出問題：在購買時應(yīng)如何選擇？以學(xué)生日常所見事物作為問題情境導(dǎo)入，聯(lián)系實際生活，拉近化學(xué)與生活的聯(lián)系，讓學(xué)生對化學(xué)不再陌生。通過演示實驗，在二氧化硫水溶液中滴入幾滴品紅溶液進(jìn)行振蕩，觀察顏色變化情況，加熱試管，再觀察現(xiàn)象。提出問題：當(dāng)?shù)稳肫芳t溶液后發(fā)現(xiàn)紅色立即褪去，與往其中通入氯氣的現(xiàn)象相同，說明二氧化硫具有什么性質(zhì)？加熱后，紅色恢復(fù)，說明了什么？二氧化硫和氯氣的漂白有何不同？以此引導(dǎo)學(xué)生討論得出二氧化硫具有漂白性，但生成的有色物質(zhì)不穩(wěn)定，受熱易分解，使顏色恢復(fù)；另外，二氧化硫的漂白效果不穩(wěn)定，而氯氣的漂白效果穩(wěn)定，因為二氧化硫的漂白是與有色物質(zhì)生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)，而氯氣的漂白是因為次氯酸的強(qiáng)氧化性。記者走訪超市購買不同顏色的銀耳并檢測其中的二氧化硫含量發(fā)現(xiàn)，發(fā)白銀耳中的二氧化硫含量嚴(yán)重超標(biāo)。一些商家為了牟利，用二氧化硫漂白銀耳，導(dǎo)致銀耳中的二氧化硫含量嚴(yán)重超標(biāo)。食用被二氧化硫漂白過的銀耳會對身體造成傷害，人們在購買時應(yīng)注意挑選。

設(shè)計意圖：該過程是一個完整的探究二氧化硫漂白性的過程，結(jié)尾處解決了課前留下的如何挑選銀耳的問題，首尾呼應(yīng)，開頭引起學(xué)生的探究欲望，在結(jié)尾處解答問題，讓學(xué)生感受化學(xué)的魅力，讓學(xué)生將所學(xué)知識切實應(yīng)用于日常生活中。

2 實施效果與分析

2.1 實驗前后試題考查結(jié)果

本實驗的研究對象來自洛陽華洋國際學(xué)校，其中，實驗班高二5班45人，對照班高二3班46人。通過做題的方式考查學(xué)生在核心素養(yǎng)方面是否有變化以及學(xué)生的理解與辨析能力、分析推測能力、模型認(rèn)知素養(yǎng)、類比遷移能力和實驗探究與創(chuàng)新能力。實驗前后試題考查結(jié)果分析如表1所示。

表1數(shù)據(jù)說明，實驗班的學(xué)生在經(jīng)過一個學(xué)期基于真實情境開展的教學(xué)之后，其各項能力均有所提升，實現(xiàn)了良好的發(fā)展?？傮w而言，本研究所建構(gòu)的策略能提高學(xué)生解決問題的能力，對學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展有積極作用。

2.2 實驗班與對照班學(xué)生實驗前后的化學(xué)成績對比分析

實驗班和對照班學(xué)生在學(xué)期開始和結(jié)束前分別進(jìn)行了測試，測試成績滿分100分，兩個班級的測試卷子一致。筆者運(yùn)用SPSS 22.0對實驗班和對照班學(xué)期前后的測試成績進(jìn)行配對t檢驗分析，所得數(shù)據(jù)如表2、表3所示。

2.2.1 實驗前成績對比分析

通過配對t檢驗來研究實驗數(shù)據(jù)的差異性發(fā)現(xiàn)，共一組配對數(shù)據(jù)，沒有呈現(xiàn)出差異性（p>0.05，見表2），可以作為研究對象[4]。

2.2.2 實驗后成績對比分析

通過配對t檢驗來研究實驗數(shù)據(jù)的差異性發(fā)現(xiàn)，總共一組配對數(shù)據(jù)，均呈現(xiàn)出差異性（p<0.05，見表3），且從兩個班級的平均成績來看，實驗班的平均成績（71.58分）明顯高于對照班的平均成績（65.90分），說明基于真實情境開展的教學(xué)對學(xué)生化學(xué)成績的提高有積極作用。

3 結(jié)論與反思

3.1 研究結(jié)論

（1）學(xué)校基于真實情境開展的教學(xué)情況不容樂觀。本研究在實驗前后進(jìn)行了教師和學(xué)生訪談，實驗前的結(jié)果表明，教師肯定了基于真實情境開展教學(xué)的價值，認(rèn)為引入真實情境的化學(xué)課堂能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，但是由于教學(xué)時間有限等因素，教師在實際教學(xué)中往往忽視了將真實情境引入課堂。教師應(yīng)改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，在課堂教學(xué)中引入真實情境，將其視為提高學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑。

（2）在情境教學(xué)中，教師需巧妙設(shè)計情境。情境教學(xué)并不是教師在教學(xué)過程中使用了情境即可，還要考慮學(xué)生對情境的理解和可接受程度。一些教師雖然在課堂教學(xué)中使用了情境，但是情境太過于抽象，學(xué)生不容易理解，反而給學(xué)生的學(xué)習(xí)造成了負(fù)面影響。因此，教師在情境教學(xué)中要注意情境的真實性。

（3）基于真實情境開展教學(xué)不僅有助于學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的提高，還有助于學(xué)生理解知識，了解如何合理運(yùn)用所學(xué)知識，甚至可以提高其遷移能力。

3.2 研究的不足與反思

對研究過程進(jìn)行反思后發(fā)現(xiàn)，研究過程中依然存在不足之處，主要包括以下方面：第一，本研究的樣本容量較小，研究規(guī)模不大，僅選擇了洛陽某中學(xué)的兩個班級開展研究。由于樣本容量小，所得數(shù)據(jù)可能存在一定的偏差。第二，本研究持續(xù)時間較短，實驗時間只有一個學(xué)期。實驗結(jié)束時，實驗班學(xué)生的成績和對照班相比雖然增長較多，但是不能排除其他方面因素的影響。第三，本研究在學(xué)期前后針對學(xué)生核心素養(yǎng)的評價采用的是習(xí)題的方式。學(xué)生核心素養(yǎng)的變化會體現(xiàn)在諸多方面，這種評價方式較為單一，并且學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的形成以及改變是一個長期的過程，因此，在學(xué)期末進(jìn)行評價可能會存在偏差。