真實情境創(chuàng)設(shè)與實驗探究在高中化學教學中的有機整合

胡梅

［摘 要］文章以“二氧化硫”的教學為例，采用真實情境創(chuàng)設(shè)與實驗探究相結(jié)合的方式展開教學，即在教學中基于一定的原則創(chuàng)設(shè)真實情境，引導學生開展實驗探究活動，以激發(fā)學生學習化學的興趣，使他們的創(chuàng)新能力和實踐能力得以提升。

［關(guān)鍵詞］真實情境；實驗探究；高中化學；二氧化硫

［中圖分類號］? ? G633.8? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2024）11-0076-04

2016年9月，《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》總體框架正式發(fā)布，“核心素養(yǎng)”成為熱點研究課題。如何在教學中培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，是新課程改革最為關(guān)注的問題。化學蘊含著深厚的科學知識和豐富的德育素材，是一門與人類生活息息相關(guān)、密不可分的自然科學，是落實立德樹人根本任務(wù)、發(fā)展素質(zhì)教育、弘揚科學精神、提升學生核心素養(yǎng)的重要載體［1］。情境是一切認知或?qū)W習活動以及素養(yǎng)形成的基礎(chǔ)，沒有合適的情境，知識就只剩下空殼，知識蘊含的文化精神和知識的應(yīng)用更無從談起。高中化學涉及的知識面較廣，教師在教學中通過創(chuàng)設(shè)與知識相關(guān)的真實情境，激發(fā)學生學習高中化學知識的興趣與求知欲。學生在新穎有趣的情境的引領(lǐng)下，進行實驗探究，參與體驗，感受到化學就在身邊、化學服務(wù)于生活。下面以“二氧化硫”的教學為例，探討真實情境創(chuàng)設(shè)與實驗探究在高中化學教學中的具體運用。

一、真實情境的創(chuàng)設(shè)原則

對化學學科來說，教學情境的設(shè)計要做到貼近學生的生活實際。情境素材應(yīng)該是學生真實生活中的疑點、熱點、焦點問題，這樣學生才能結(jié)合已有的生活經(jīng)驗和調(diào)取所學知識解決問題，而且這類素材會讓學生感到親切、自然，從而產(chǎn)生閱讀欲望，在發(fā)言或回答問題時才會充分表達出自己的真情實感，真正實現(xiàn)“知行合一”的教育目的。情境創(chuàng)設(shè)要符合學生的心理特征和認知發(fā)展規(guī)律，同時根據(jù)教學內(nèi)容的變化而改變。創(chuàng)設(shè)問題情境的目的就是將學生引入與問題相關(guān)的情境中，創(chuàng)設(shè)的情境既要新穎又要有趣，既要有啟發(fā)性，又要與課題內(nèi)容保持高度一致。設(shè)置的問題要具有探究性、綜合性和開放性，同時要注意降低問題的“重心”。情境創(chuàng)設(shè)既要注重“情境”，又要促進學以致用，降低學習的難度，讓學生在輕松愉快的學習中獲得成功，增強學生學習的信心，使學生體會到學習所帶來的快樂。

二、教材分析

“二氧化硫”是高中化學必修第二冊第五章中重要的元素化合物知識，可為“硫酸的性質(zhì)”以及“氮及其化合物的相關(guān)性質(zhì)”的學習提供知識基礎(chǔ)，在第五章的學習中起到承上啟下的作用。教師可通過真實情境創(chuàng)設(shè)和實驗探究的有機整合，引導學生了解二氧化硫的主要性質(zhì)，熟悉二氧化硫在生產(chǎn)和生活中的實際應(yīng)用，幫助學生鞏固氧化還原反應(yīng)知識，同時，使學生能夠進一步歸納總結(jié)學習非金屬單質(zhì)及其化合物性質(zhì)的方法。

三、教學目標

通過真實情境創(chuàng)設(shè)，以實驗為基礎(chǔ)，將核心素養(yǎng)的發(fā)展?jié)B透到“二氧化硫”的教學中。

1.通過真實情境創(chuàng)設(shè)，展示二氧化硫?qū)Νh(huán)境的危害，增強環(huán)保意識，培養(yǎng)社會責任感。

2.通過真實情境創(chuàng)設(shè)與實驗探究相結(jié)合，獲得對二氧化硫的溶解性、酸性、漂白性的認知，體驗科學探究的過程和掌握科學思維方法，培養(yǎng)分析與解決問題的能力。

3.通過對二氧化硫性質(zhì)的多樣化認識，學會從不同角度分析物質(zhì)，強化分類觀；運用氧化還原反應(yīng)原理解釋不同價態(tài)硫元素的相互轉(zhuǎn)化。

四、教學過程

本節(jié)課圍繞“二氧化硫”的三個性質(zhì)，創(chuàng)設(shè)了兩個真實的社會與生活情境，采用實驗探究式教學方式，讓學生體驗實驗探究過程，明晰研究化學性質(zhì)的步驟與思路。

真實情境一：酸雨——天堂的眼淚，空中死神

【新聞連線】柳州：“酸雨之都”蝶變“宜居花都”。

二十世紀八九十年代，大批工廠依柳江而建，柳州市成了“城在廠中，廠在城中”，市區(qū)內(nèi)濃煙滾滾、煙囪林立?？諝庵薪?jīng)常充斥著二氧化硫的刺激性氣味，酸雨率達到98.5%?！笆昃潘帷保屃莩闪巳珖拇笏嵊曛贾?。當時的柳鋼是排污大戶之一，還引發(fā)了一場“要柳州還是要柳鋼？”的全民大討論，柳鋼一度停產(chǎn)。

柳鋼的環(huán)保技術(shù)專家張艾紅回憶道：2006年的時候，全國的燒結(jié)機基本上還沒有脫硫這個概念，然后我們就開始探索，燒結(jié)煙氣、氨法脫硫，以廢治廢，把焦化不用的氨水用來燒結(jié)進行脫硫，既治理了污染，又實現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟。

就這樣，一場轟轟烈烈的環(huán)境保衛(wèi)戰(zhàn)打響了。柳鋼經(jīng)歷發(fā)展陣痛，先后投入70多億元，治理“工業(yè)三廢”。柳州以柳鋼為代表，從重點企業(yè)到中小企業(yè)大范圍整治，經(jīng)過多年的治理，終于摘掉了“酸雨之都”的帽子。從馬鞍山上看去，百里柳江宛如一條碧綠的青羅帶繞城而過，如今的柳州，山清水秀。

【圖片展示】酸雨危害圖片如圖1所示。

【化學趣史】

1.20世紀60年代，瑞典一名年輕的土壤學家奧頓發(fā)現(xiàn)地面水的酸性很強，導致森林植物病害加重、生長緩慢，物質(zhì)材料腐蝕加快。在歐洲，酸雨是一種普遍的污染現(xiàn)象。

2.英國化學家史密斯在1872年出版了著作《空氣和酸雨：化學氣候?qū)W的開端》，其中提出了“酸雨”這一說法，但未受重視。同年，在斯德哥爾摩召開的人類環(huán)境會議上，瑞典政府提交了一份名為《跨國界的大氣污染：大氣和降水中的硫?qū)Νh(huán)境的影響》的報告。至此，很多國家才開展對酸雨的研究。

創(chuàng)設(shè)意圖：通過新聞創(chuàng)設(shè)情境，讓學生關(guān)注環(huán)境保護問題以及人類面臨的與化學有關(guān)的社會問題，增強學生的社會責任感，幫助學生形成“人類命運共同體”的意識。

【歸納小結(jié)】

SO2的物理性質(zhì)：

【實驗探究】SO2的化學性質(zhì)。

【預測】SO2易溶于水，且水溶液顯酸性。

實驗探究一：

[實驗操作 用空礦泉水瓶收集一瓶SO2氣體，向該礦泉水瓶中加入50 mL的水，立即塞緊瓶塞，振蕩，觀察現(xiàn)象并分析 參照必修第二冊教材第3頁實驗5-1，將集滿SO2的試管倒扣于水槽中，輕微振蕩，觀察現(xiàn)象并分析 實驗現(xiàn)象 振蕩后礦泉水瓶變癟 試管內(nèi)水位上升 實驗結(jié)論 SO2易溶于水 SO2易溶于水 ]

實驗探究二：

[實驗操作 在SO2水溶液中滴入紫色石蕊試液，觀察顏色變化 在澄清石灰水中滴加少量SO2水溶液，觀察現(xiàn)象 實驗現(xiàn)象 石蕊試液變紅 澄清石灰水變渾濁 實驗結(jié)論 SO2水溶液顯酸性 SO2具有酸性氧化物的通性 ]

【歸納小結(jié)】從物質(zhì)類別角度分析SO2的化學性質(zhì)以及酸性氧化物的通性。

1.與H2O 反應(yīng)：SO2+H2O ? H2SO3

2.與堿反應(yīng)：SO2+2NaOH＝Na2SO3+H2O

3.與堿性氧化物反應(yīng)：SO2+CaO＝CaSO3

創(chuàng)設(shè)意圖：通過實驗探究，激發(fā)學生的學習興趣和學習動力，加深學生對知識的理解。

真實情境二：果蔬保鮮、紅酒抗氧化

【新聞連線】

2016年8月1日，中國網(wǎng)財經(jīng)新聞報道，國家食品藥品監(jiān)督管理總局官網(wǎng)抽檢公告中發(fā)現(xiàn)，7月抽檢的75批次蔬菜制品中有62批次二氧化硫殘留量超標，18批次不合格水果制品中因為二氧化硫殘留量超標的就有5批次。

據(jù)了解，目前市場上用二氧化硫溶液浸泡脫皮蔬菜是一種相當普遍的現(xiàn)象。這樣能使蔬菜賣相更好，還能抑制蔬菜氧化，使蔬菜保持表面光潔、顏色潤白，且減少留疤。有關(guān)執(zhí)法人員表示，90%以上的脫皮蔬菜都存在二氧化硫超標的問題。

【資料卡片】早在1487年，普魯士皇室頒布法令，允許在葡萄酒釀制中使用二氧化硫（SO2）。如果沒有使用SO2，在短短的幾個月之內(nèi)所有的葡萄酒都將會壞掉。二氧化硫能抑制氧化酶的產(chǎn)生，防止褐變現(xiàn)象、香氣損失以及苦味和青草味的產(chǎn)生。

葡萄酒中二氧化硫的作用如下：

1.能殺死細菌，防止感染，有利于葡萄酵母順利發(fā)酵。

2.具有抗氧化作用，防止葡萄酒氧化變色。

3.有增酸作用，有利于葡萄漿中色素和酚類物質(zhì)的溶解。

【歸納小結(jié)】基于硫及其化合物的價-類二維圖（如圖2），從元素化合價的角度分析SO2可能具有的化學性質(zhì)。

實驗探究三：

[實驗操作 取酸性KMnO4溶液5～8滴，滴入幾滴SO2水溶液，觀察現(xiàn)象 實驗現(xiàn)象 KMnO4溶液褪色 實驗結(jié)論 SO2具有還原性 ]

【提問】SO2水溶液滴入BaCl2溶液中，是否有白色沉淀產(chǎn)生？

【解釋】有。SO2+H2O+BaCl2＝BaSO3↓+2HCl。

實驗探究四：

[實驗操作 在飽和Na2S溶液中滴加適量的SO2水溶液和幾滴稀硫酸，觀察現(xiàn)象 實驗現(xiàn)象 溶液變渾濁 實驗結(jié)論 SO2具有氧化性 ]

【提問】工業(yè)尾氣中SO2的治理措施有哪些？

【設(shè)計】設(shè)計吸收工業(yè)尾氣中SO2的方案，并寫出相應(yīng)的化學方程式（供選擇的試劑有：NaOH溶液、濃氨水、石灰乳、Na2SO3溶液、生石灰、Na2S溶液、酸性KMnO4溶液、O2等）。

方案1 用堿性物質(zhì)吸收：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?；

方案2 用氧化性物質(zhì)吸收：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?；

方案3 用還原性物質(zhì)吸收：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

創(chuàng)設(shè)意圖：利用新聞創(chuàng)設(shè)教學情境，并和實驗探究相結(jié)合，讓學生通過事例，思考如何通過實驗去檢驗和解決問題，鍛煉學生自主學習和交流合作的能力。

【資料卡片】

由于很多食品添加了二氧化硫（如圖3），導致食品抽檢不合格，因此二氧化硫又被稱為食物的“化妝品”。二氧化硫溶于水會生成亞硫酸，而亞硫酸及其鹽可引起支氣管痙攣，并會在人體內(nèi)生成致癌物質(zhì)亞硝胺。如長期食用二氧化硫殘留量超標的食品，人體的肝臟、腎臟等器官會遭受嚴重損害。

實驗探究五：

[實驗操作 向盛有品紅溶液的試管中通入SO2氣體（或加入SO2溶液），觀察溶液顏色的變化；再加熱，觀察顏色的變化 實驗現(xiàn)象 品紅溶液褪色；加熱后，溶液又變?yōu)樵瓉淼募t色 實驗結(jié)論 SO2具有漂白性，漂白效果是暫時性的 ]

【提問】SO2具有漂白性，氯氣溶于水也有漂白性，如果將SO2和Cl2等物質(zhì)的量混合通入水中，漂白效果會不會更強？

【解釋】不會。SO2+Cl2+2H2O＝H2SO4+2HCl。二者混合不是強強聯(lián)合，而是兩敗俱傷。

【提問】CO2和SO2屬于酸性氧化物，將二者分別通入澄清石灰水中，均可使澄清的石灰水變渾濁。請設(shè)計實驗方案證明混合氣體中同時含有CO2和SO2。

【實驗方案】

創(chuàng)設(shè)意圖：通過向?qū)W生提供真實的情境，引導學生關(guān)注食品安全。在生活中，我們看到的多是二氧化硫的負面信息，因此，有必要培養(yǎng)學生一分為二地看待問題的辯證思維，使學生從談“硫”色變，轉(zhuǎn)向關(guān)注二氧化硫在實際生活中的應(yīng)用價值。通過情境將知識與用途相結(jié)合、物質(zhì)正負功能相結(jié)合，使學生可以在具體情境中進行遷移，取之于情境、用之于情境，最終達到深度學習的目的［2］。二氧化硫可以作為食品添加劑，但必須注意其殘留量，由此幫助學生建立由量變到質(zhì)變的辯證唯物主義觀點，讓學生建立安全意識。

五、教學反思

首先，化學是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學，實驗教學貫穿在化學教學中。在高中化學教學中創(chuàng)設(shè)真實情境，可提高學生學習化學的興趣。本節(jié)課創(chuàng)設(shè)的情境與生產(chǎn)生活實際中的化學問題相關(guān)聯(lián)，將生產(chǎn)生活與化學相融合，讓學生感受到了化學切切實實與個人生活、社會和國家的發(fā)展息息相關(guān)。在這樣的教學情境下，學生由剛開始對情境導入與創(chuàng)設(shè)環(huán)節(jié)感到驚奇有趣，到主動對生活中的化學問題進行探究，再到結(jié)束時收獲成就感，無不體現(xiàn)學生對學習化學的熱情和積極性。將學科與生活相融合，拉近學生、化學與生活三者的距離，不僅有利于學生學習化學，讓學生感受到化學學習的作用、意義，還有利于培養(yǎng)學生的環(huán)保意識、法治意識和社會責任感。

其次，學生在解決這些真實情境中的問題時運用有關(guān)化學知識，有利于培養(yǎng)學生學以致用的能力。

綜上，在今后的教學設(shè)計與實施過程中，我們將繼續(xù)貫徹新課改理念，不斷對情境的創(chuàng)設(shè)、情境試題的命制進行探研，創(chuàng)設(shè)學生易于接受的、巧妙的情境，將化學與生活相結(jié)合，增加問題設(shè)置的開放性、綜合性、探究性，將心理、道德、法律、國情等教育內(nèi)容進行有機整合與滲透，以達到良好的教育教學效果。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準：2017年版［M］.北京：人民教育出版社，2018.

［2］? 張英.高中化學情境教學模式的實踐研究［J］.名師在線，2018（21）：42-43.

（責任編輯 羅 艷）