基于“教、學(xué)、評”一體化的四線式教學(xué)設(shè)計*
——以“硫及其化合物第1課時”的教學(xué)為例

梁鳳燕 劉志平 湯希雁

（南寧師范大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院 廣西 南寧 530100）

一、問題的提出

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020 年修訂）》在“實施建議”中明確提出：要創(chuàng)設(shè)真實問題情境，促進學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變；要實施“教、學(xué)、評”一體化，有效開展化學(xué)日常學(xué)習(xí)評價［1］。

人類歷史上和生活中有許多關(guān)于硫及其化合物的應(yīng)用，但學(xué)生常常談硫色變，對于硫的印象總是停留在硫酸傷人、酸雨腐蝕等負(fù)面新聞上面，極大削弱了學(xué)生對化學(xué)學(xué)習(xí)的熱情，因此在講授這一節(jié)內(nèi)容時要注意轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)硫及其化合物在生活當(dāng)中的正面應(yīng)用，改變對硫的負(fù)面印象，增強對生活和化學(xué)的熱愛之情。本文將“歷史線”為主線的“四線式”教學(xué)模式應(yīng)用于“硫及其化合物”第一課時內(nèi)容的教學(xué)當(dāng)中，讓真實的歷史情境貫穿于整節(jié)化學(xué)課堂，一改以往學(xué)生對硫及其化合物的刻板消極印象，積極主動地完成本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)；同時在各個教學(xué)環(huán)節(jié)之中對學(xué)生開展多元化的過程性評價，充分促進學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。

二、基于“教、學(xué)、評”一體化的“四線式”教學(xué)模式

“四線式”教學(xué)模式于2017 年由劉子忠教授團隊的李紅月碩士［2］首次提出?！八木€式”教學(xué)模式是以某一事物在歷史上的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展及其應(yīng)用等作為主線（歷史線），創(chuàng)設(shè)探究情境，讓學(xué)生在探究氛圍中模擬前人的實驗或者自主設(shè)計實驗方案（探究線），并在探究過程中掌握相關(guān)的化學(xué)知識點（知識線），最后運用所學(xué)的知識解決相關(guān)的問題（應(yīng)用線）。“四線式”教學(xué)模式能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。此外，教學(xué)評價是教學(xué)活動中的一個重要基本環(huán)節(jié)，也是判斷核心素養(yǎng)是否有效落地的關(guān)鍵環(huán)節(jié)［3］?；诖?，筆者將“教、學(xué)、評”一體化融入到“四線式”教學(xué)模式中（圖1），首先課前以課標(biāo)、學(xué)生學(xué)情以及教材為依據(jù)設(shè)置教學(xué)和評價目標(biāo)；課中采取教師提問、交流討論、設(shè)計實驗方案等多元方式改進和完善教學(xué)；課后再通過學(xué)生自我檢測、分層作業(yè)等方法反饋學(xué)習(xí)結(jié)果，教師再以此為依據(jù)調(diào)整后續(xù)教學(xué)［4］。

圖1 基于“教、學(xué)、評”一體化的“四線式”教學(xué)模式

三、基于“教、學(xué)、評”一體化的“硫及其化合物”“四線式”教學(xué)設(shè)計

（一）教學(xué)目標(biāo)和評價目標(biāo)

1.教學(xué)目標(biāo)

（1）通過實驗探究理解硫及二氧化硫的物理、化學(xué)性質(zhì)，并能正確書寫相關(guān)化學(xué)方程式。（2）能夠從硫元素的原子結(jié)構(gòu)、價態(tài)以及硫元素在元素周期表中的位置出發(fā)，預(yù)測硫和二氧化硫的性質(zhì)，形成基于物質(zhì)類別、元素價態(tài)對物質(zhì)性質(zhì)進行預(yù)測和檢驗的認(rèn)識模型。（3）通過設(shè)計如何防治酸雨等問題，感受化學(xué)物質(zhì)及其變化的價值，進一步增強環(huán)境保護意識。

2.評價目標(biāo)

（1）通過硫及二氧化硫性質(zhì)的探究實驗，診斷并發(fā)展學(xué)生自主設(shè)計實驗方案以及實驗操作的水平。（2）通過利用分類觀與價態(tài)觀推測物質(zhì)性質(zhì)，設(shè)計轉(zhuǎn)化路徑并選取合適的試劑進行初步實驗驗證等活動，診斷并發(fā)展學(xué)生基于事實獲取結(jié)論，解釋現(xiàn)象等認(rèn)知水平和設(shè)計驗證物質(zhì)性質(zhì)實驗的水平。（3）通過設(shè)計汽車尾氣排放處理以及酸雨治理防治的方法和措施，診斷并發(fā)展學(xué)生解決實際問題的能力水平及其對化學(xué)價值的認(rèn)識水平。

（二）教學(xué)過程

［新課導(dǎo)入］播放硫的“自我介紹”。我是硫單質(zhì)，自古就能當(dāng)藥材；我的哥哥二氧化硫，能殺菌消毒和漂白、防腐等；我的叔叔硫酸，是重要的化工原料，可用于生產(chǎn)化肥、農(nóng)藥、炸藥、染料和鹽類……

【教師】聽了硫單質(zhì)的自我介紹，同學(xué)們是不是想深入地了解一下硫家族呢？今天就讓我們走近硫家族一探究竟吧！

環(huán)節(jié)一：硫的物理性質(zhì)

環(huán)節(jié)一教學(xué)流程見圖2。

圖2 環(huán)節(jié)一教學(xué)流程

【課件展示】古時候人們在每年的端午時節(jié)會在房子周圍撒上一圈硫黃，以驅(qū)趕鼠蛇蟲蟻。

【教師】夏天雨水充足，為什么將硫黃粉撒在房子外面？不會被雨水溶解嗎？從中同學(xué)們可以得出什么信息？

【學(xué)生】硫粉可能不溶于水。

【自主探究實驗1】向?qū)W生展示一瓶單質(zhì)硫，學(xué)生觀察其顏色、狀態(tài)，各小組取一小塊硫，試用研缽感受其脆性，并探究硫粉的溶解性（備有常見溶劑水、酒精、CS2溶液）。

【總結(jié)歸納】硫是一種黃色晶體，質(zhì)脆，易研成粉末，難溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2溶液。

【教師】實驗室中用CS2溶液清洗管壁附著硫的試管。

環(huán)節(jié)二：硫的化學(xué)性質(zhì)

環(huán)節(jié)二教學(xué)流程見圖3。

圖3 環(huán)節(jié)二教學(xué)流程

【課件展示】東漢時期的《神農(nóng)本草經(jīng)》中記載著：“石硫黃能化金、銀、銅、鐵，奇物?！?/p>

【教師】從中可以得出關(guān)于硫的哪些性質(zhì)？同學(xué)們可以結(jié)合硫在元素周期表中的位置來進行思考。

【學(xué)生】硫的最外層有6 個電子，容易得到2 個電子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，性質(zhì)比較活潑，硫能和金、銀、銅、鐵金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。

【Flash 演示】兩名學(xué)生協(xié)助演示硫與鐵、銅、H2以及O2的反應(yīng)，其余同學(xué)分組描述現(xiàn)象。

【教師】請同學(xué)們試著寫出相關(guān)的化學(xué)方程式并互相點評。

【教師】若水銀體溫計打碎導(dǎo)致水銀流出，可將硫粉灑在水銀流過的地方，通過化學(xué)作用變成硫化汞，再收集處理。

環(huán)節(jié)三：二氧化硫的物理性質(zhì)

環(huán)節(jié)三教學(xué)流程見圖4。

圖4 環(huán)節(jié)三教學(xué)流程

【課件展示】遠(yuǎn)古時代，西方人認(rèn)為硫燃燒時所形成的濃煙和強烈的氣味能驅(qū)除一切妖魔和所有邪惡勢力。

【教師】結(jié)合這個歷史，從中可以得出關(guān)于SO2的哪些特點？

【學(xué)生】SO2可能具有一定的毒性。

【教師】同學(xué)們的猜想沒錯，現(xiàn)在擺在各個小組面前的是收集好的SO2氣體，請同學(xué)們觀察其顏色狀態(tài)，并打開橡膠塞，注意一下空氣中的味道。

【教師】在環(huán)節(jié)一中我們知道了硫難溶于水，SO2的水溶性又如何呢？請同學(xué)們小組內(nèi)設(shè)計實驗方案來驗證SO2的水溶性。

【自主探究實驗2】將集滿SO2的集氣瓶倒扣在水槽中，取下橡膠塞，若集氣瓶中的液面上升，說明SO2溶于水（如圖5所示）。

圖5 二氧化硫溶于水

【總結(jié)歸納】SO2是一種無色、有刺激性氣味的有毒氣體，密度比空氣大，易溶于水。通常情況下，1 體積的水可以溶解約40體積的SO2氣體。

【教師】結(jié)合SO2的物理性質(zhì)，若我們身邊發(fā)生SO2泄漏事件，應(yīng)該怎么做？

【學(xué)生】SO2密度比空氣大，所以要迅速往高處撤離；SO2易溶于水，撤離時可用濕毛巾捂住口鼻，到達相對安全的地方后再報警。

環(huán)節(jié)四：二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)——與水反應(yīng)、漂白性

環(huán)節(jié)四教學(xué)流程見圖6。

圖6 環(huán)節(jié)四教學(xué)流程

（1）二氧化硫與水反應(yīng)

【課件展示】大約4000年前，古希臘和古羅馬人已經(jīng)能熟練地使用SO2來熏蒸消毒和漂白。

【教師】SO2是怎樣起消毒和漂白作用的呢？請同學(xué)們分析SO2所屬的物質(zhì)類別，并思考它具有的性質(zhì)。

【學(xué)生】SO2是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，能與水反應(yīng)生成對應(yīng)的酸等等。

【教師】請同學(xué)們小組內(nèi)合作，設(shè)計實驗來探究SO2與水的反應(yīng)。

【自主探究實驗3】用膠頭滴管向?qū)嶒? 制得的SO2水溶液中滴加2～3 滴紫色石蕊溶液，觀察溶液的顏色變化情況（如圖7所示）。

圖7 二氧化硫與水反應(yīng)生成酸

【教師】講解SO2與水的不完全反應(yīng)，引出可逆反應(yīng)的概念。

【教師】請同學(xué)們寫出SO2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式并互相點評。

【學(xué)生】SO2+H2OH2SO3。

【教師】SO2與水反應(yīng)生成的H2SO3能夠奪取菌體細(xì)胞中的氧，使菌體細(xì)胞失去O2這一生存的必要條件，最后導(dǎo)致細(xì)菌死亡，從而起到殺菌消毒的作用。

【課件展示】在葡萄酒釀制過程中，為防止葡萄汁中某些細(xì)菌的繁殖影響發(fā)酵，常添加適量的SO2。

（2）二氧化硫的漂白性

【教師】請同學(xué)們參考課本實驗5-2，并利用前面實驗中得到的SO2水溶液進行漂白性實驗。

【自主探究實驗4】用試管取2 mL實驗3中得到的SO2水溶液，向其中滴入1～2 滴品紅溶液，振蕩，觀察溶液的顏色變化，然后在通風(fēng)情況下加熱試管，再觀察溶液的顏色變化。

【總結(jié)歸納】SO2具有漂白作用，但其漂白性是不穩(wěn)定的、暫時的。

【教師】SO2能與有色物質(zhì)生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)，生成的無色物質(zhì)容易分解，見光、遇熱或長久放置會使得有色物質(zhì)恢復(fù)原來的顏色。

【學(xué)生】小組內(nèi)討論交流，回憶學(xué)習(xí)過的具有漂白性的物質(zhì)（活性炭、HClO、H2O2）并比較它們的漂白原理，總結(jié)歸納（如表1所示）：

表1 不同漂白性物質(zhì)的比較

【教師】市場上剛買回來的草帽是經(jīng)過SO2漂白過的，顏色比較白，但使用一段時間后，草帽顏色會逐漸變黃，是什么原因呢？

【學(xué)生】SO2與草帽中的色素發(fā)生化合反應(yīng)，經(jīng)過一段時間太陽照射后，生成的不穩(wěn)定無色物質(zhì)分解，導(dǎo)致SO2流失，草帽變回了黃色。

環(huán)節(jié)五：二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)——氧化性、還原性

環(huán)節(jié)五教學(xué)流程見圖8。

圖8 環(huán)節(jié)五教學(xué)流程

（1）二氧化硫的還原性

【課件展示】1831年，英國科學(xué)家菲利普斯發(fā)明了SO2在空氣中通過熾熱的鉑粉或鉑絲（催化劑）被氧化成SO3，并用水吸收生成H2SO4的方法，后人稱此法為接觸室法制硫酸。

【播放視頻】接觸室法制硫酸工藝。

【教師】接觸室法制硫酸主要分為三個步驟，第一步是造氣：將硫黃或經(jīng)過粉碎的黃鐵礦（FeS2）燃燒得到SO2；第二步是接觸氧化：SO2和O2在接觸室中接觸V2O5，在500 ℃條件下發(fā)生反應(yīng)生成SO3；第三步是SO3的吸收：SO3在吸收塔中被98.3%的濃硫酸吸收得到發(fā)煙硫酸。

【教師】第二步反應(yīng)中，SO2表現(xiàn)出什么性質(zhì)？

【學(xué)生】SO2中的硫由+4 價變成了SO3中的+6 價，表現(xiàn)出還原性。

【課件展示】SO2能夠防止葡萄酒中的一些成分被氧化，起到保質(zhì)作用，有助于保持葡萄酒的天然果香味。

（2）二氧化硫的氧化性

【課件展示】1883年，英國科學(xué)家C.F.克勞斯開發(fā)了H2S 氧化制硫的方法，在脫硫產(chǎn)生的含H2S 氣體中回收硫，有效解決大氣污染問題。

【播放視頻】克勞斯法工業(yè)制硫工藝。

【教師】1883 年英國化學(xué)家克勞斯開發(fā)了H2S 氧化制硫的方法，但轉(zhuǎn)化率不高。20世紀(jì)30年代，德國法本公司將克勞斯工藝發(fā)展為“改良克勞斯工藝”，H2S 的部分氧化分兩階段，一是的H2S 氧化為SO2：；二是余下的H2S 在催化劑的作用下與反應(yīng)爐中的SO2反應(yīng)：

【教師】改良克勞斯工藝第二階段的反應(yīng)中，SO2表現(xiàn)出什么性質(zhì)？

【學(xué)生】SO2中的硫由+4 價變成了硫單質(zhì)中的0價，表現(xiàn)出氧化性。

【課件展示】在食品加工過程中，利用SO2的氧化性，能夠有效地抑制食品加工過程中的非酶褐變，保護食品“本色”。

【課堂小結(jié)】通過今天的學(xué)習(xí)，相信同學(xué)們對硫家族已經(jīng)有了全新的認(rèn)識，我們要辯證地看待硫及其化合物給人類帶來的貢獻與危害，養(yǎng)成一分為二看待問題的好習(xí)慣。

【作業(yè)布置】1.查閱資料，了解汽車尾氣、酸雨的形成以及防治措施；2.以價類二維圖表示出硫元素的常見價態(tài)和代表物。

四、結(jié)語

至2018年開始，全國大多數(shù)省市區(qū)都迎來了新一輪課程改革和高考改革，學(xué)生選課制將大力沖擊傳統(tǒng)課堂。在這樣的形勢下，化學(xué)學(xué)科也將面臨著全新的挑戰(zhàn)。如何讓化學(xué)課堂被學(xué)生喜歡，進而成為學(xué)生的必選項，成為了每一個高中化學(xué)教學(xué)者需要深思的問題。“四線式”教學(xué)模式在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣方面具有明顯優(yōu)勢，通過將化學(xué)史與學(xué)生的自主探究活動結(jié)合起來，增強學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)的同時還能夠逐步提高學(xué)生的知識水平和探究能力，更能使學(xué)生逐步形成嚴(yán)密的科學(xué)思維；除此之外還能夠培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用于實際的生產(chǎn)生活中的能力，這些都是新一輪課程改革的要求。因此將“四線式”教學(xué)模式應(yīng)用在高中化學(xué)教學(xué)當(dāng)中具有積極的意義。