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

黃昱璇 許燕紅 陸小倩

【摘 要】本文以二氧化硫?yàn)槔v解教學(xué)設(shè)計(jì)的具體做法，圍繞知識(shí)線、探究線、素養(yǎng)線三條主線，通過(guò)酸雨模擬實(shí)驗(yàn)、S 的 +4 價(jià)何去何從、小小質(zhì)檢員等環(huán)節(jié)將知識(shí)點(diǎn)與化學(xué)核心素養(yǎng)緊密聯(lián)系起來(lái)，以培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】二氧化硫? 教學(xué)設(shè)計(jì)? 化學(xué)核心素養(yǎng)

【中圖分類號(hào)】G? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2018）11B-0089-03

知識(shí)素養(yǎng)不僅是單個(gè)知識(shí)點(diǎn)的累積，它是通過(guò)訓(xùn)練和實(shí)踐獲得的在后天教育和學(xué)習(xí)活動(dòng)環(huán)節(jié)中得以發(fā)展的一種修養(yǎng)。學(xué)科素養(yǎng)是學(xué)生應(yīng)具備的，能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。其中化學(xué)核心素養(yǎng)包括宏觀辨識(shí)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(shí)、科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任五個(gè)方面。為了更好地在課堂上提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，我們需要認(rèn)真研讀教材，挖掘知識(shí)點(diǎn)所蘊(yùn)含的核心素養(yǎng)，把這些素養(yǎng)與具體的知識(shí)點(diǎn)緊密聯(lián)系起來(lái)，然后根據(jù)知識(shí)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的學(xué)生實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生在親身體驗(yàn)中逐漸獲得相應(yīng)的核心素養(yǎng)。下面以講授二氧化硫?yàn)槔勔徽劵诤诵乃仞B(yǎng)培養(yǎng)的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。

一、深入分析教材內(nèi)容，明確核心素養(yǎng)

“二氧化硫”位于人教版高中化學(xué)必修 1 《第四章 非金屬及其化合物》的第二節(jié)，本節(jié)課的目標(biāo)是使學(xué)生了解 SO2 的物理性質(zhì)和用途，掌握 SO2 的化學(xué)性質(zhì)，懂得 SO2 是主要的大氣污染物之一。通過(guò)深入分析教材內(nèi)容，挖掘知識(shí)點(diǎn)蘊(yùn)含的核心素養(yǎng)，通過(guò)不同的實(shí)踐活動(dòng)來(lái)培養(yǎng)核心素養(yǎng)。

（一）宏觀辨識(shí)與微觀探析

中學(xué)化學(xué)是結(jié)合宏觀物質(zhì)的現(xiàn)象、狀態(tài)等，對(duì)具體事物進(jìn)行微觀性認(rèn)識(shí)，并以化學(xué)語(yǔ)言的形式表達(dá)出來(lái)。在課堂教學(xué)中，通過(guò)具體的知識(shí)點(diǎn)培養(yǎng)核心素養(yǎng)。例如，在“求真科學(xué)秀”中探究常見(jiàn)物質(zhì)的漂白性原理，結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，根據(jù)證據(jù)推理，將宏觀的表象與微觀的化學(xué)機(jī)理聯(lián)系起來(lái)，得出二氧化硫具有漂白性的結(jié)論，最后用化學(xué)方程式表示。

（二）變化觀念與平衡思想

化學(xué)是研究物質(zhì)變化的學(xué)科，化學(xué)反應(yīng)是物質(zhì)之間發(fā)生的反應(yīng)，任何化學(xué)反應(yīng)都遵循質(zhì)量守恒和能量守恒。本節(jié)內(nèi)容涉及的化學(xué)反應(yīng)也不例外，例如，根據(jù)硫元素的坐標(biāo)模型，反應(yīng)中雖然硫元素的化合價(jià)發(fā)生了改變，也就是說(shuō)，硫元素的外層電子發(fā)生了轉(zhuǎn)移，但整個(gè)氧化還原反應(yīng)過(guò)程中的電子總數(shù)是相等的，得失電子是守恒的。

（三）證據(jù)推理與模型認(rèn)知

化學(xué)學(xué)科是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，很多化學(xué)知識(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得豐富的感性認(rèn)識(shí)，經(jīng)過(guò)分析現(xiàn)象，推理得到相應(yīng)的結(jié)論。在這個(gè)過(guò)程中，只有在真實(shí)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上才能推斷出合理的結(jié)論。例如“求真科學(xué)秀”中觀察到瓶中花朵顏色的變化，結(jié)合相關(guān)知識(shí)得出 SO2 具有漂白性的結(jié)論。

（四）科學(xué)探究與創(chuàng)新求真意識(shí)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究既有助于學(xué)生更好地理解化學(xué)知識(shí)，又有助于提升學(xué)生的探究能力和創(chuàng)新意識(shí)。在二氧化硫的教學(xué)內(nèi)容中，漂白性、氧化還原性、酸雨的形成等都可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中理解這些成因和現(xiàn)象，促使學(xué)生建構(gòu)知識(shí)框架。比如酸雨的形成，可以讓學(xué)生分小組討論，合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新與求真意識(shí)。

（五）科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任

化學(xué)學(xué)習(xí)的價(jià)值體現(xiàn)主要是樹(shù)立科學(xué)精神，擔(dān)負(fù)社會(huì)責(zé)任。本節(jié)課學(xué)生通過(guò)酸雨模擬實(shí)驗(yàn)，觀察到二氧化硫?qū)Υ髿獾奈廴荆鰪?qiáng)環(huán)保意識(shí);了解食品中二氧化硫超標(biāo)的危害，學(xué)會(huì)檢驗(yàn)市場(chǎng)上購(gòu)買的食材是否“涉磺”，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神;通過(guò)班級(jí)辯論賽討論“二氧化硫的功與過(guò)”，強(qiáng)化社會(huì)責(zé)任感。

總的來(lái)說(shuō)，我們把本節(jié)內(nèi)容設(shè)計(jì)成 3 條教學(xué)主線，其中，以知識(shí)線、探究線為明線，以五大化學(xué)核心素養(yǎng)為支撐的素養(yǎng)線為暗線。

二、精心設(shè)置學(xué)生活動(dòng)，落實(shí)核心素養(yǎng)

根據(jù)知識(shí)的特點(diǎn)，結(jié)合前面的分析，將核心知識(shí)設(shè)計(jì)成各種實(shí)踐活動(dòng)，使知識(shí)點(diǎn)在探究學(xué)習(xí)中得以體現(xiàn)，學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)在活動(dòng)環(huán)節(jié)中獲得發(fā)展。

環(huán)節(jié)一：新聞多看點(diǎn)—— 結(jié)合現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，探究微觀本質(zhì)

【新聞視頻播放】環(huán)保煙花唱主角，無(wú)硫低噪少污染。

【教師】引導(dǎo)學(xué)生回憶逢年過(guò)節(jié)燃放煙花爆竹時(shí)最深的感受是什么？并提出問(wèn)題，新聞中提及的硫來(lái)自哪里？它在空氣中燃燒后生成什么？你從中獲取的 SO2 具有哪些物理性質(zhì)？

【學(xué)生】結(jié)合教材 P 90 相關(guān)內(nèi)容，歸納出 SO2 的物理性質(zhì)：無(wú)色、有刺激性氣味，密度比空氣大，容易液化，易溶于水。

設(shè)計(jì)意圖：基于真實(shí)情境，引用生活實(shí)例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注環(huán)保問(wèn)題，整合 SO2 的物理性質(zhì)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生收集和分析信息的素養(yǎng)。

環(huán)節(jié)二：酸雨模擬實(shí)驗(yàn)—— 重視變化證據(jù)，突出創(chuàng)新意識(shí)

【提問(wèn)】在初中，我們?cè)醪秸J(rèn)識(shí)了酸雨，還記得酸雨是如何定義的？

【學(xué)生】某些工廠排放的酸性氣體未經(jīng)處理而排放到空氣中，導(dǎo)致降雨酸性增強(qiáng)，pH<5.6 的降雨稱為酸雨。

【實(shí)驗(yàn)探究】模擬酸雨實(shí)驗(yàn)

上節(jié)課的課后作業(yè)讓同學(xué)們分組討論如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)M酸雨，現(xiàn)在每組派一名同學(xué)上臺(tái)匯報(bào)。學(xué)生對(duì)各實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)并給出建議。在老師的指導(dǎo)下優(yōu)化可行辦法，得出最終方案（如圖 1 所示）。在礦泉水瓶中，內(nèi)置植物，并事先盛滿了 SO2，往裝置中噴灑蒸餾水形成“雨”。觀察到礦泉水瓶形態(tài)發(fā)生變化，請(qǐng)學(xué)生思考礦泉水瓶變化的原因，并猜想裝置中的“雨水”是否為酸雨？如何檢測(cè)？

【學(xué)生】認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)，指出礦泉水瓶隨著“雨水”的形成逐漸變癟，由 SO2 易溶于水的物理性質(zhì)分析瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小而使礦泉水瓶在大氣壓力作用下變癟（如圖 2 所示）。猜想瓶中“雨水”可能為“酸雨”，用提供的玻璃棒、pH 試紙、表面皿等儀器和藥品，檢測(cè)并觀察到 pH 試紙顯紅色，pH 為 4～5，得出瓶中“雨水”為“酸雨”的結(jié)論。

【教師】剛剛下的這一場(chǎng)“酸雨”實(shí)質(zhì)上是 SO2 與水作用，生成了一種叫作亞硫酸（H2SO3）的物質(zhì)，而 H2SO3 不穩(wěn)定又分解為 SO2 和 H2O。這樣的反應(yīng)，稱為可逆反應(yīng)。

【講述】可逆反應(yīng)的概念：在相同條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。可逆反應(yīng)要用“ ”表示。

【教師】引導(dǎo)學(xué)生寫出化學(xué)方程式：

SO2 + H2O? H2SO3

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)小組合作，增強(qiáng)學(xué)生解決問(wèn)題的綜合能力。在探究如何更好地展示酸雨現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，提升創(chuàng)新意識(shí)，強(qiáng)化社會(huì)責(zé)任感。根據(jù)宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行推理，引導(dǎo)學(xué)生探究微觀本質(zhì)，獲得內(nèi)在機(jī)理。

環(huán)節(jié)三：求真科學(xué)秀—— 凸顯學(xué)科特色，探究漂白原理

【講述】根據(jù) pH 試紙檢測(cè)結(jié)果，我們可以判定剛剛下的這一場(chǎng)“雨”是酸雨。那么自然界中的植物經(jīng)受酸雨后會(huì)受到怎樣的直接危害呢？之前，我們瓶中的花朵是生機(jī)勃勃的，顏色鮮艷。現(xiàn)在我們?cè)賮?lái)看看裝置中的植物變化。

【學(xué)生】看到瓶中植物的花朵較“雨”前沒(méi)有那么活力，顏色也變得淺淡了。

【教師】“七月雨水”把花傷。酸雨使得瓶中植物殘敗，漸漸失去活力。為何瓶中的花朵顏色變淡了呢？

【指導(dǎo)閱讀】請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材 P90 實(shí)驗(yàn) 4-7 的相關(guān)內(nèi)容，然后推斷可能的原因是什么？

【學(xué)生】根據(jù) SO2 具有漂白性，能使品紅溶液褪色的性質(zhì)，可猜測(cè)礦泉水瓶中花朵顏色變淡是 SO2 的漂白性所致。

【提問(wèn)】我們之前學(xué)習(xí)過(guò)的物質(zhì)中有哪些可以漂白的？它們與 SO2 的漂白性原理一樣嗎？請(qǐng)你利用 SO2 的水溶液以及實(shí)驗(yàn)桌上其他藥品、儀器進(jìn)行探究，比較常見(jiàn)漂白性物質(zhì)的漂白原理。

【學(xué)生】常見(jiàn)具有漂白性的物質(zhì)有：雙氧水（過(guò)氧化氫）、漂白粉、氯水、活性炭等。針對(duì)現(xiàn)有藥品和教材實(shí)驗(yàn) 4-7 的啟發(fā)，同學(xué)們分組討論、合作。

【教師】通過(guò)比較，我們知道了 SO2 的漂白性原理與其他常見(jiàn)的漂白物質(zhì)漂白原理不同。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)“雨”前后瓶中花朵顏色變化的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生探究 SO2 的漂白性及其原理;通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，了解不同物質(zhì)的漂白現(xiàn)象，從宏觀證據(jù)出發(fā)，認(rèn)識(shí)漂白的現(xiàn)象差別，再?gòu)谋举|(zhì)上深化對(duì)常見(jiàn)物質(zhì)漂白性原理的認(rèn)識(shí)，加深對(duì)新舊知識(shí)的理解。通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，理解 SO2 漂白的特殊性，感受實(shí)驗(yàn)的獨(dú)特價(jià)值。

環(huán)節(jié)四：+4 價(jià)何去何從—— 通過(guò)價(jià)態(tài)分析，強(qiáng)化模型學(xué)習(xí)

【講述】分析 SO2 中硫元素的化合價(jià)態(tài)情況，引導(dǎo)學(xué)生從氧化還原角度猜測(cè) SO2 的性質(zhì)。

【學(xué)生】根據(jù)化學(xué)反應(yīng)價(jià)態(tài)一般不交叉原則、氧化還原反應(yīng)原理等已有知識(shí)，從 SO2 中硫元素的化合價(jià)態(tài)為 +4 價(jià)，而 S 元素可能具有的價(jià)態(tài)為 -2，0，+4，+6 價(jià)，猜測(cè) SO2 中的 S 元素既可以升高又可以降低，具有氧化性、還原性。

【教師】根據(jù) SO2 中硫元素化合價(jià)的分析及利用實(shí)驗(yàn)桌上提供的藥品、儀器，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，并寫出相關(guān)實(shí)驗(yàn)的化學(xué)反應(yīng)方程式。

【學(xué)生】學(xué)生從兩個(gè)角度，即“+4 → 0”（氧化性）和“+4→ +6”（還原性）的轉(zhuǎn)變選擇如下藥品設(shè)計(jì)方案：

“+4 → 0”（氧化性）：硫化鈉溶液、氫硫酸。

“+4 → +6”（還原性）：酸性高錳酸鉀溶液、雙氧水、氯水、濃硝酸等，并討論實(shí)驗(yàn)方案的可行性。實(shí)施實(shí)驗(yàn)，各小組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

【講述】通過(guò)各小組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)探究，結(jié)果驗(yàn)證了我們的猜想。SO2 具有較強(qiáng)的還原性，能與氧化劑發(fā)生反應(yīng)。SO2 與酸化的 Na2S 進(jìn)行反應(yīng)，生成了淡黃色的沉淀硫單質(zhì)，體現(xiàn) SO2 的氧化性。探究中，同學(xué)們也發(fā)現(xiàn)，能與二氧化硫反應(yīng)的還原劑不多，說(shuō)明它的氧化性是較弱的。

設(shè)計(jì)意圖：以解決問(wèn)題為主線，使學(xué)生有目的地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及探究，在問(wèn)題解決中凸顯化學(xué)學(xué)科的特色，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。通過(guò)理論的 S 元素可能的價(jià)態(tài)變化分析，結(jié)合證據(jù)推理完成驗(yàn)證猜想。根據(jù)坐標(biāo)模型，學(xué)會(huì)根據(jù)氧化還原反應(yīng)知識(shí)尋找合適的氧化劑和還原劑，實(shí)現(xiàn)硫元素由 +4 價(jià)到其他價(jià)態(tài)的轉(zhuǎn)變。

環(huán)節(jié)五：我是小小質(zhì)檢員—— 立足角色扮演，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任

【講述】SO2 作為食品添加劑由來(lái)已久，可用于干果、蜜餞果脯等漂白，令其外觀更好看;它還具有防腐、抗氧化等作用，能延長(zhǎng)食品藥品保質(zhì)期。在 SO2 這些應(yīng)用中，我們不得不思考這樣一個(gè)問(wèn)題：食品安全問(wèn)題。

【展示圖片】我們通過(guò)圖片看一看食品中二氧化硫超標(biāo)的危害。

【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】探究食品是否“涉磺”，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)聞、蒸煮買來(lái)的食材，利用食材蒸汽、水煮液等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

【教師】通過(guò)系統(tǒng)學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)操作，酸雨、食品藥品安全等問(wèn)題給我們留下了深刻的印象，那是否可以說(shuō) SO2 對(duì)人類社會(huì)過(guò)大于功？請(qǐng)各小組討論。我們將開(kāi)展一個(gè)小型班級(jí)辯論賽，辯題為“SO2 過(guò)大于功”，請(qǐng)同學(xué)們自行分成正、反雙方展開(kāi)辯論。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)情境拓展延伸，引導(dǎo)學(xué)生從課本知識(shí)走向生活實(shí)際，領(lǐng)會(huì)理論聯(lián)系實(shí)際的重要意義。檢驗(yàn)和鞏固對(duì) SO2 性質(zhì)的掌握;通過(guò)認(rèn)識(shí) SO2、辯證看待 SO2，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感，樹(shù)立正確的科學(xué)觀和價(jià)值觀。

核心素養(yǎng)只有在實(shí)踐中才能夠得到更好的發(fā)展，而各個(gè)活動(dòng)凸顯的核心素養(yǎng)有所不同。本節(jié)課基于問(wèn)題情境，立足探究活動(dòng)，設(shè)計(jì)了五個(gè)活動(dòng)環(huán)節(jié)以提升化學(xué)核心素養(yǎng)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中感受化學(xué)的獨(dú)特魅力，在辯論中樹(shù)立辯證看待問(wèn)題的觀點(diǎn)，在角色扮演中培養(yǎng)環(huán)保意識(shí)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]吳俊明.起點(diǎn)合理 規(guī)則明確 層次不亂 突出特點(diǎn)——化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)具體內(nèi)容厘定之我見(jiàn)[J].化學(xué)教學(xué)，2017（9）

【基金項(xiàng)目】2017 年廣西研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃“基于基礎(chǔ)教育課程改革構(gòu)建化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)體系”（XYCSZ2017055）。

（責(zé)編 盧建龍）