核心素養(yǎng)下POEC策略在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究

摘 要：現(xiàn)階段，大部分引入真實(shí)情境的課堂活動形式都比較單一，并且沒有將真實(shí)情境貫穿始終。經(jīng)過深入研究發(fā)現(xiàn)，將真實(shí)情境與POEC教學(xué)策略融合于課堂中能很好地解決以上問題，豐富課堂的活動形式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。本研究以《二氧化硫的性質(zhì)》一課為例，設(shè)計教學(xué)案例，將酸雨防治問題與POEC教學(xué)策略貫穿整堂課，不僅能使課堂活動形式更加豐富，還能在課堂教學(xué)中提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。通過分析拆解理論知識并將理論知識融入所設(shè)計的案例中，得出在核心素養(yǎng)的視角下運(yùn)用POEC策略可以提高學(xué)生的思維能力，調(diào)動學(xué)生課堂積極性。過程中應(yīng)遵循以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的教學(xué)原則。將POEC教學(xué)策略與真實(shí)情境相結(jié)合能使學(xué)生將學(xué)習(xí)到的知識運(yùn)用到解決生活問題中，培養(yǎng)學(xué)生正確的化學(xué)觀念。

關(guān)鍵詞：POEC教學(xué)策略；二氧化硫的性質(zhì)；化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

一、問題的提出

從課程標(biāo)準(zhǔn)看，通過講授二氧化硫的性質(zhì)的相關(guān)知識，能夠讓學(xué)生了解大氣污染物，并引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際，用所學(xué)的化學(xué)知識來解決環(huán)境問題，可以提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。從建構(gòu)課本知識網(wǎng)絡(luò)的維度看，學(xué)生學(xué)習(xí)二氧化硫的性質(zhì)，具有鞏固離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等關(guān)于化學(xué)反應(yīng)基本知識的作用，也是為后面“硫酸”及“氮及其化合物”等相關(guān)知識的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。從考試的維度看，二氧化硫在物質(zhì)性質(zhì)的考查中是重要的知識點(diǎn)。

而現(xiàn)階段《二氧化硫的性質(zhì)》一課教學(xué)還存在著一些缺點(diǎn)。在課堂上運(yùn)用有針對性的教學(xué)策略的形式比較單一；課堂上僅僅只是以真實(shí)情境為引入，沒有將真實(shí)情境貫穿始終；運(yùn)用于課堂上的實(shí)驗(yàn)探究方案還不夠完善；并且沒有將新課標(biāo)中提出的“構(gòu)建學(xué)生核心素養(yǎng)體系”這一觀念貫穿于課堂當(dāng)中。而本文將POEC教學(xué)策略融入《二氧化硫的性質(zhì)》一課教學(xué)中能很好地解決以上的問題。

二、POEC教學(xué)策略的概念

POEC（Predict-Observe-Explain-Compare）教學(xué)策略即“預(yù)測—觀察—解釋—比較”策略。該策略是一種以學(xué)生為主體的教學(xué)策略，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在教師引導(dǎo)下通過各環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)活動進(jìn)行概念建構(gòu)[1]。該策略可分為以下四個環(huán)節(jié)進(jìn)行：

預(yù)測環(huán)節(jié)（P）：引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)所學(xué)的知識來預(yù)測教師所提出的問題的答案。

觀察環(huán)節(jié)（O）：學(xué)生積極觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄，判斷現(xiàn)象是否與自己的預(yù)測相符。

解釋環(huán)節(jié)（E）：教師在此過程與學(xué)生共同探討，引導(dǎo)學(xué)生對預(yù)測的差異做出科學(xué)的解釋，判斷現(xiàn)象是否與預(yù)測相符。

比較環(huán)節(jié)（C）：讓學(xué)生將舊知與新知進(jìn)行比較；將預(yù)測與所得結(jié)論進(jìn)行比較，建構(gòu)知識體系。

三、POEC策略的教學(xué)設(shè)計與實(shí)踐

（一）指導(dǎo)思想與理論依據(jù)

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版2020年修訂）提出素養(yǎng)為本的教學(xué)，“創(chuàng)設(shè)豐富多樣的真實(shí)問題情境，緊密聯(lián)系生產(chǎn)和生活實(shí)際[2]，開展以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動，重視教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化設(shè)計，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力”，開拓高中化學(xué)教學(xué)研究的思路，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。

因此，本節(jié)課通過酸雨開展學(xué)習(xí)，結(jié)合二氧化硫相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)及手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識進(jìn)行應(yīng)用，逐步學(xué)習(xí)、體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，運(yùn)用所學(xué)知識探尋酸雨防治問題，培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)精神與社會責(zé)任”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

（二）教師布置任務(wù)，要求學(xué)生查閱酸雨形成的原因，為課中學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備

課中，教師展示酸雨腐蝕土壤、植物和建筑的圖片，提問酸雨是怎樣形成的？在情境中導(dǎo)入新課。隨后介紹二氧化硫的物理及化學(xué)性質(zhì)，在探究活動中推出二氧化硫的氧化性和還原性，有機(jī)融合介紹科學(xué)探究的一般步驟及科學(xué)探究精神。在交流討論環(huán)節(jié)，引入真實(shí)情境——工業(yè)上吸收二氧化硫的方法。

課后，讓學(xué)生查閱工廠脫硫原理，拓寬學(xué)生專業(yè)視野。

（三）課標(biāo)與教材分析

1.課標(biāo)分析

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版2020年修訂）解讀：

（1）內(nèi)容要求

課程標(biāo)準(zhǔn)要求教學(xué)過程需要緊密聯(lián)系真實(shí)情境。通過對二氧化硫的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠了解大氣污染物，并且了解其對環(huán)境的影響。引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際，用所學(xué)的化學(xué)知識來解決環(huán)境問題。

課程標(biāo)準(zhǔn)要求不同價態(tài)硫的轉(zhuǎn)化為學(xué)生的必做實(shí)驗(yàn)，二氧化硫的性質(zhì)為學(xué)生活動建議實(shí)驗(yàn)，可見課標(biāo)對此課程實(shí)驗(yàn)的重視。本案例引用的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜷_拓學(xué)生的思維，讓學(xué)生主動參與實(shí)驗(yàn)探究的過程，提高學(xué)生的動手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

（2）學(xué)業(yè)要求

學(xué)業(yè)要求希望學(xué)生在學(xué)習(xí)完二氧化硫的性質(zhì)之后能夠運(yùn)用所學(xué)知識來解決酸雨問題，本案例正是運(yùn)用酸雨這一真實(shí)情境，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)二氧化硫的性質(zhì)過程中逐步解決酸雨防治問題。

（3）教材所處地位和作用

本節(jié)課內(nèi)容選自人教版高中化學(xué)必修第二冊第五章第一節(jié)《硫及其化合物》中的二氧化硫，在此之前，學(xué)生已經(jīng)在九年級了解過二氧化硫是酸雨形成的原因之一，這為研究二氧化硫的性質(zhì)起到了鋪墊作用，本節(jié)課的學(xué)習(xí)又為接下來學(xué)習(xí)硫化物的內(nèi)容展開打下了基礎(chǔ)，所以本節(jié)內(nèi)容在整個教材中起到了承上啟下的作用。

（四）教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)：SO2的化學(xué)性質(zhì)。

難點(diǎn)：SO2能否被吸收及吸收效果的探究推理。

本案例通過逐步推理突出重點(diǎn)，通過實(shí)驗(yàn)探究突破難點(diǎn)。

（五）學(xué)情分析

知識儲備：

1.已經(jīng)初步學(xué)習(xí)過CO2的性質(zhì)，但對SO2的性質(zhì)并不熟悉。

2.已經(jīng)初步具備了鈉、鐵、氯等及其化合物的相關(guān)知識。

3.具備氧化還原反應(yīng)的基礎(chǔ)理論知識，但是運(yùn)用氧化還原反應(yīng)推斷SO2性質(zhì)的能力還不足。

4.學(xué)習(xí)過元素周期表的相關(guān)知識，但對利用元素周期表推測元素性質(zhì)的能力還有所欠缺。

能力水平：

（1）之前已經(jīng)進(jìn)實(shí)驗(yàn)室做過一些基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)，但在實(shí)驗(yàn)過程中還是有一些操作不夠規(guī)范，在進(jìn)行本次實(shí)驗(yàn)時需更加集中注意力，鍛煉正確的實(shí)驗(yàn)操作技能。

（2）雖已學(xué)習(xí)過CO2的性質(zhì)，但知識遷移運(yùn)用能力仍不足，不會利用CO2是酸性氧化物的知識點(diǎn)來推測SO2的性質(zhì)。

（3）缺少將所學(xué)知識與生活實(shí)際結(jié)合分析解決問題的能力，在面對與化學(xué)相關(guān)的生活問題時（如酸雨問題），不會運(yùn)用所學(xué)的化學(xué)知識解決問題。

情感態(tài)度：

（1）作為高一學(xué)生，對創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)有著濃厚的興趣，在有實(shí)驗(yàn)的課堂會更集中注意力。

（2）較少了解與化學(xué)有關(guān)的社會熱點(diǎn)問題，可能不知道SO2是形成酸雨的原因之一。

（3）對SO2的認(rèn)識還停留在其危害上，對本節(jié)課有些許恐懼心理。

（六）教法與學(xué)法分析

本節(jié)課以學(xué)生為中心的理念展開教學(xué)，遵循以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的教學(xué)原則。以問題為驅(qū)動，以實(shí)驗(yàn)探究為支架，引導(dǎo)學(xué)生通過探究學(xué)習(xí)、小組合作展開學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。

（七）教學(xué)與評價目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)：

1.通過利用二氧化硫的性質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，提升實(shí)驗(yàn)探究能力，實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

2.通過研究硫酸型酸雨防治方案，發(fā)展學(xué)生對物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化思路的認(rèn)識水平，提升學(xué)生運(yùn)用知識分析、解決問題的能力，實(shí)現(xiàn)科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

評價目標(biāo)：

（1）通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，診斷與發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理和知識遷移的能力水平。

（2）通過討論交流試劑能否吸收二氧化硫及其吸收效果，探尋酸雨的防治方案，診斷并發(fā)展學(xué)生科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任的水平及利用化學(xué)知識解決問題的能力。

（八）教學(xué)與評價設(shè)計思路

本案例設(shè)計情境線、知識線、素養(yǎng)線、思政線四條主線（見圖1），將四線相融，讓學(xué)生通過了解酸雨危害，利用二氧化硫的性質(zhì)來探尋防治酸雨的方案，從中培養(yǎng)學(xué)生的證據(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)任等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，融入環(huán)境保護(hù)，多角度思考問題，運(yùn)用化學(xué)知識解決問題。

（九）教學(xué)過程

教學(xué)任務(wù)一：情境引入，提出問題

【教師】提問：“‘空中死神’是人們給一種會‘蝕人’的雨所起的名字，大家知道這種‘會蝕人的雨’是什么雨嗎？”

展示：展示有關(guān)酸雨危害的圖片。

【學(xué)生】回答：酸雨。

【教師】引導(dǎo)：提出學(xué)生作為化學(xué)人要用化學(xué)知識解決環(huán)境問題的觀點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生了解酸雨的形成過程，找到形成酸雨的源頭。

講解：酸雨是由空氣中的水蒸氣和二氧化硫結(jié)合形成的。

教學(xué)任務(wù)二：探究二氧化硫的性質(zhì)

【教師】講解：二氧化硫的物理性質(zhì)。

引導(dǎo)：探究二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)。

角度一：二氧化硫是酸性氧化物

【學(xué)生】C—比較：二氧化碳與二氧化硫

P—預(yù)測：二氧化硫具有酸性氧化物的通性

①二氧化硫能夠與水反應(yīng)，生成相應(yīng)的酸

②二氧化硫能與堿反應(yīng)只生成一種鹽和水

③二氧化硫能與堿性氧化物反應(yīng)

進(jìn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn)：點(diǎn)滴板實(shí)驗(yàn)（見圖2）

完成實(shí)驗(yàn)：往點(diǎn)滴板不同孔穴分別加入Na2SO3粉末并滴入70%H2SO4溶液（用于制備SO2）、紫色石蕊溶液、NaOH溶液、酚酞試劑、品紅試劑、Ca（OH）2溶液、KMnO4溶液、Na2S溶液。

O—觀察、E—解釋，C—比較：觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論并比較實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與預(yù)測的現(xiàn)象的差別。

總結(jié)：二氧化硫是酸性氧化物，二氧化硫具有氧化性、還原性和漂白性。

教學(xué)任務(wù)三：探究二氧化硫能否被吸收及吸收效果

【教師】引導(dǎo)：引導(dǎo)學(xué)生思考應(yīng)該如何吸收二氧化硫。

介紹一體化微型實(shí)驗(yàn)裝置（集制取、收集、性質(zhì)檢驗(yàn)、尾氣吸收于一體），讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（見圖3、圖4）

【學(xué)生】完成實(shí)驗(yàn)

O—觀察、E—解釋，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

總結(jié)：這五種溶液都能和二氧化硫反應(yīng)，所以活塞都向前移動了。

【教師】引導(dǎo)學(xué)生寫出反應(yīng)的方程式

【學(xué)生】C—比較：比較二氧化碳與水和氫氧化鈉溶液、氫氧化鈣溶液反應(yīng)的方程式

學(xué)生書寫化學(xué)方程式

P—預(yù)測：預(yù)測二氧化硫與高錳酸鉀、硫化鈉反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式

【教師】引導(dǎo)：介紹手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)及氧化還原傳感器的作用。

展示：展示實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)曲線圖（見圖6）

引導(dǎo)：引導(dǎo)學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)曲線圖書寫后兩個實(shí)驗(yàn)的化學(xué)方程式。

【學(xué)生】O—觀察：觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（見圖6）

E—解釋：書寫化學(xué)方程式

【教師】講解：手持技術(shù)能定量測量出實(shí)驗(yàn)結(jié)果并介紹壓強(qiáng)傳感器（見圖7）。

【學(xué)生】質(zhì)疑：實(shí)驗(yàn)所用的溶液沒有規(guī)定準(zhǔn)確濃度，不能精確比較出吸收二氧化硫的最佳效果。

【教師】引導(dǎo)：引導(dǎo)學(xué)生思考應(yīng)該如何進(jìn)行定量測量，以哪種溶液為基準(zhǔn)。

提示：飽和氫氧化鈣的濃度為0.0224mol/L。

【學(xué)生】以氫氧化鈣溶液濃度為基準(zhǔn)，因?yàn)槠湮⒂谒?/p>

【教師】展示實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果。

【學(xué)生】O—觀察、E—解釋，C—比較：觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論并比較實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與預(yù)測的現(xiàn)象的差別。

總結(jié)：吸收二氧化硫效果最好的是氫氧化鈉溶液。

【教師】對比工業(yè)上吸收二氧化硫的方法，提出要多角度思考問題的觀點(diǎn)。

【學(xué)生】學(xué)生通過課前閱讀文獻(xiàn)，從不同角度思考總結(jié)實(shí)際中能夠應(yīng)用于工業(yè)吸收二氧化硫的方法需要考慮的因素。

【學(xué)生】學(xué)生小組討論，面對重污染天氣，我們應(yīng)該怎么做。

教學(xué)任務(wù)四：交流與討論

【教師】引導(dǎo)：“我們了解了二氧化硫會導(dǎo)致酸雨這種重污染天氣，食品二氧化硫超標(biāo)會導(dǎo)致惡心嘔吐等，但是二氧化硫其實(shí)有過也有功，課下我讓同學(xué)們已經(jīng)提前收集好資料，現(xiàn)在請正方反方展開辯論?！?/p>

【學(xué)生】展開辯論：討論二氧化硫的功與過

教學(xué)任務(wù)五：總結(jié)歸納

【教師】引導(dǎo)：引導(dǎo)學(xué)生小組討論交流總結(jié)歸納本節(jié)課所學(xué)知識。

總結(jié)：從宏、符、曲線多重表征進(jìn)行總結(jié)。

學(xué)生結(jié)合教師在課件上的總結(jié)，以及小組討論結(jié)果總結(jié)出本節(jié)課的結(jié)論。

教學(xué)任務(wù)六：習(xí)題鞏固，課后作業(yè)

【教師】布置課堂習(xí)題和課后作業(yè)

【學(xué)生】完成練習(xí)

（十）教學(xué)效果及反思

1.本課例通過學(xué)習(xí)二氧化硫的性質(zhì)及探尋吸收二氧化硫的方案，培養(yǎng)學(xué)生節(jié)約資源、愛護(hù)環(huán)境的意識，加深學(xué)生對化學(xué)與生活密切關(guān)系的認(rèn)識，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的全面提升。

2.酸雨這種大氣污染是常討論的環(huán)境問題，以酸雨為情境引入更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析解決環(huán)境問題的能力。在教學(xué)難點(diǎn)上，充分利用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計的優(yōu)勢，突破難點(diǎn)。

3.引入創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生對二氧化硫的性質(zhì)探究及吸收二氧化硫的效果有了更直觀的認(rèn)識。并且本課例引入多種課堂活動：如辯論賽等，讓學(xué)生充分參與到課堂當(dāng)中來。

但是，學(xué)生練習(xí)不夠充分，課后將通過習(xí)題進(jìn)行鞏固，同時要求學(xué)生查閱相關(guān)資料，課下了解工業(yè)上吸收二氧化硫的方法，將所學(xué)知識與生活實(shí)際聯(lián)系起來。

四、結(jié)果與討論

（一）傳統(tǒng)課堂更加側(cè)重強(qiáng)調(diào)教師的主導(dǎo)性，忽視了學(xué)生的主體性，只是將知識灌輸給學(xué)生，沒有讓學(xué)生參與到課堂中來，學(xué)生對知識的掌握程度也不高。POEC教學(xué)策略能夠?qū)⒄n堂串聯(lián)起來，給學(xué)生提供學(xué)習(xí)思路，讓學(xué)生更加有邏輯地進(jìn)行學(xué)習(xí)，將知識串聯(lián)起來，形成知識網(wǎng)絡(luò)，讓學(xué)生更好地掌握知識。

（二）傳統(tǒng)教學(xué)學(xué)生只是在座位上各自進(jìn)行學(xué)習(xí)，僅僅只有學(xué)生與教師的互動，而POEC教學(xué)策略能夠?qū)⒄麄€課堂氛圍調(diào)動起來，不僅有師生互動，還有生生互動，讓學(xué)生之間也互相交流學(xué)習(xí)，提高課堂效率。

結(jié)束語

從《二氧化硫的性質(zhì)》課例來看，將POEC教學(xué)策略融入課堂當(dāng)中能讓學(xué)生充分參與到課堂中來，讓學(xué)生主動學(xué)習(xí)，主動掌握知識，有利于學(xué)生積極思考，有利于他們發(fā)散思維，促使學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識去解決生活問題，將化學(xué)與日常生活相聯(lián)系。培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)精神與社會責(zé)任”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。POEC教學(xué)策略的應(yīng)用，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，還優(yōu)化了課堂氛圍，本研究通過引入POEC教學(xué)策略，顯著提高了《二氧化硫的性質(zhì)》一課的教學(xué)質(zhì)量，尤其是針對教師教學(xué)手段的匱乏和學(xué)生學(xué)習(xí)困難的問題。

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本文系2022年廣東省本科高校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程建設(shè)項(xiàng)目“師范認(rèn)證背景下化學(xué)專業(yè)師范生的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)改革與實(shí)踐——以《化學(xué)教學(xué)論實(shí)驗(yàn)》課程為例”。

2021年韶關(guān)學(xué)院質(zhì)量工程建設(shè)項(xiàng)目“中學(xué)化學(xué)教材研究與案例”。