研讀課程標準 關注教材變化*

石磊　李德前

摘要： 在教育部課改實驗區“中小學教材使用跟蹤監測和質量提升項目”主題研討會中，執教2019年版江蘇教育出版社普通高中教科書化學必修第一冊“二氧化硫的性質和應用”一課;基于本節課內容和《普通高中化學課程標準（2017年版）》，分析、對比新舊教材的變化，以期領會新教材的編寫意圖，提高駕馭新教材的教學能力，促進學生核心素養的發展與提升。

關鍵詞： 課程標準; 新教材; 二氧化硫; 核心素養; 教學思考

文章編號： 10056629（2020）08004306

中圖分類號： G633 8

文獻標識碼： B

2019年12月，筆者在教育部基礎教育課程教材發展中心課改實驗區“中小學教材使用跟蹤監測和質量提升項目”主題研討會暨徐州市高中化學骨干教師教材研究能力培訓活動中開設了研討課，執教即將于2020年秋季投入使用的蘇教版普通高中教科書化學必修第一冊“二氧化硫的性質和應用”一課，獲得了與會專家和教師的一致好評。基于本節課內容，對照《普通高中化學課程標準（2017年版）》有關精神，將對蘇教

版普通高中教科書化學必修第一冊（以下簡稱“新教材”）的研讀體會、一些思考和現場課堂教學過程整理成文，以求指正。

1? 認真研讀文本，規劃核心素養培育

高中化學學科核心素養是高中學生發展核心素養的重要組成部分，反映了社會主義核心價值觀下化學學科育人的基本要求，全面展現了化學課程學習對學生未來發展的重要價值[1]。在備課過程中，筆者認真研讀課程標準和教科書中相關內容，以求落實學業要求，并使核心素養在課堂落地。

從元素水平依據物質類別和價態視角認識二氧化硫的性質，正是落實“宏觀辨識與微觀探析”這一核心素養的要求之一。通過學習不同價態含硫物質的轉化，能深化對氧化還原反應概念的理解，并使學生認識到氧化還原反應能夠實現含有不同價態同種元素的物質的相互轉化，從而滲透“變化觀念”的核心素養。

引導學生在已有知識的基礎上，對二氧化硫的性質及其變化提出可能的假設，通過實驗加以證實或證偽，培養學生的“證據意識”;對二氧化硫的性質進行“科學探究”實驗，有助于激發學生的學習興趣和問題意識，幫助學生形成依據探究方式解決問題的基本思路，培養學生創造性地解決問題的科學思維和方法，從而發展學生的“創新意識”。

引導學生體驗含硫化合物學習的一般方法，在求知與練技中滲透從解決一個問題到解決一類問題的思路和方法，啟發學生樹立建模思想，適時打造學習元素及其化合物知識的“認知模型”，促進知識學習的觀念化和結構化。

通過學習二氧化硫在生產、生活中的應用，使學生明白化學物質本身并沒有對、錯與好、壞之分，這有助于培養學生的“科學態度”;通過改進二氧化硫的性質實驗，形成封閉的實驗體系和綠色化的實驗操作，既保護師生健康，又培養學生的環境意識和抵御科學風險的能力，增強學生的“社會責任感”。

基于以上思考，為落實必修課程主題1“化學科學與實驗探究”的學業要求[2]（能預測物質的某些性質并進行實驗驗證;能依據實驗目的和假設，設計解決簡單問題的實驗方案，能對實驗方案進行評價），本節課設計的實驗探究過程為“理論預測→設計實驗→提供材料→完成實驗→交流總結”。為落實必修課程主題2“常見的無機物及其應用”的學業要求[3]（能從物質類別、元素價態的角度，依據復分解反應和氧化還原反應原理，預測物質的化學性質和變化，設計實驗進行初步驗證，并能分析、解釋有關實驗現象），本節課設計的教學流程為“自主先學，做好鋪墊→理論預測，明確方向→設計方案，實驗探究→總結性質，辯證應用→建立模型，結課育人→當堂檢測，布置作業”。

2? 關注教材變化，領會教材編寫意圖

與舊版教材相比，新教材呈現出了體系結構調整、教學內容增刪、呈現方式改變等變化。

例如，舊版中硫和氮放在一個專題中，即化學必修1專題4“硫、氮和可持續發展”，其中第一單元為含硫化合物的性質和應用，第二單元為生產生活中的含氮化合物;而新教材將其分為兩個專題： 化學必修第一冊專題4“硫與環境保護”和化學必修第二冊專題7“氮與社會可持續發展”。其中專題4“硫與環境保護”設置了3個單元： 含硫化合物的性質、硫及其化合物的相互轉化、防治二氧化硫對環境的污染。將氧化還原反應化學方程式的配平后置到本專題。以二氧化硫為載體，幫助學生建立和發展氧化還原反應的概念理論，如在《學科凝練》欄目中強調了利用硫及其化合物的化合價判斷氧化性和還原性，這樣將理論和元素化合物知識穿插編排，相得益彰，有助于分散難點，便于教師教，也利于學生學。此外，增加了《生活向導》欄目，介紹了二氧化硫可以作為食品添加劑，引導學生辯證地分析化學物品的應用。

又如，舊版教材欄目設置有： 你知道嗎、觀察與思考、調查研究等;新教材欄目設置有： 溫故知新、基礎實驗、生活向導等，并在單元欄目上增加了目標預覽以統領整個單元。

再如，舊版教材以硫酸型酸雨的危害、成因和防治為主線，學習二氧化硫的性質，體會化學對環境保護的作用，培養環境保護的可持續發展意識，體現科學態度和社會責任的內涵實質;新教材將“防治二氧化硫對環境的污染”獨立設置為一個單元，重點學習二氧化硫的性質和應用，并增加1個方程式： H2SO3+H2O2H2SO4+H2O，教材立足于學生的知識基礎和已有經驗，對物質性質和變化作出解釋和預測，并突出核心知識引領實驗探究活動，從學科核心素養角度對知識內容及時提煉與總結。

3? “二氧化硫的性質和應用”教學案例

3.1? 自主先學，做好鋪墊

[學生]課堂上自主閱讀教材第90頁并思考下列問題。

問題1： 硫元素在自然界的存在形式？

問題2： 你學過的硫元素的常見的化合價？

問題3： 你學過的含硫化合物有哪些？它們各屬于哪類物質？

問題4： 硫粉在氧氣中燃燒產生什么現象？生成什么物質？

[教師]根據學生對問題2和問題3的回答，板書部分含硫化合物的價類二維圖（見圖1）。

設計意圖： 通過自主先學，梳理硫元素常見的化合價、常見的含硫化合物以及它們各屬于哪類物質，構建部分含硫化合物類別及化合價的二維坐標圖。此外，學生也能夠回答出二氧化硫的一些性質（主要是物理性質）。通過此環節的學習，為下一步從化合價和物質類別兩個方面對二氧化硫的性質作出預測做好鋪墊。

3.2? 理論預測，明確方向

[情境引入]4000多年前，古埃及人就用硫燃燒產生的二氧化硫氣體來處理布匹;公元前9世紀，古希臘人和古羅馬人用二氧化硫氣體消毒和漂白。那么，二氧化硫還有哪些性質和應用呢？

[教師]板書課題“二氧化硫的性質和應用”。

[學生]小組交流討論，根據物質類別和化合價預測二氧化硫的化學性質： 酸性氧化物的通性、還原性、氧化性，并完善價類二維坐標圖（見圖2）。

設計意圖： 學生現有的知識狀況是已初步掌握了氧化還原反應的相關概念，并對硫元素及其化合物的知識有所了解，但還不夠系統化。因此在預測環節中鼓勵學生通過小組討論及交流對二氧化硫可能具有的化學性質進行預測，并說出依據。學生通過類比的方法能夠想到二氧化硫與二氧化碳一樣都是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，比如可以和水發生反應生成相應的酸;二氧化硫中硫元素為+4價，處于中間價態，所以預測其既有氧化性又有還原性。由于教材中二氧化硫的氧化性的相關知識放在后續進行學習，故本課只讓學生討論二氧化硫的還原性。這樣的教學設計也能夠使學生認識到： 元素可以組成不同種類的物質，根據物質的組成和性質可以對物質進行分類;同類物質具有相似的性質，一定條件下各類物質可以相互轉化;元素在物質中可以具有不同價態，可通過氧化還原反應實現含有不同價態同種元素的物質的相互轉化[4]。

3.3? 設計方案，實驗探究

[教師]根據圖2，我們能夠看出二氧化硫可以有兩個途徑轉化成硫酸： SO2H2SO3H2SO4和SO2SO3H2SO4，但二氧化硫轉化成三氧化硫的反應需要催化劑，在下一課時“硫酸的工業制備”中再學習，本節課我們探究“SO2H2SO3H2SO4”這一途徑，請設計實驗方案進行驗證。

[教師補充]中學階段硫的含氧酸主要學習亞硫酸和硫酸兩種，亞硫酸不與氯化鋇溶液發生反應;本實驗沒有其他離子的干擾。

[學生]設計實驗方案并進行小組交流討論。

（1） SO2H2SO3的實驗。將二氧化硫通入蒸餾水中： ①取所得溶液少許，滴加紫色石蕊溶液，變紅;②另取所得溶液少許，滴加氯化鋇溶液，沒有明顯現象，則證明生成了亞硫酸;在空氣中振蕩，有白色渾濁。

（2） H2SO3H2SO4的實驗。提出多種氧化劑都能將亞硫酸氧化成硫酸，有的小組選擇的試劑是酸性高錳酸鉀溶液，有的是溴水，有的是碘水，有的是氧氣，有的是過氧化氫溶液。向溶液②中加入氧化劑，則有白色沉淀出現。

[教師]考慮課堂時間有限，現提供以下器材和試劑，請同學們設計實驗完成驗證。

實驗器材： 充有二氧化硫氣體的100mL輸液袋（透明）、10mL注射器、10mL帶旋蓋的試劑瓶等[5]

實驗試劑： 蒸餾水、石蕊溶液、BaCl2溶液、稀鹽酸等

[安全提示]使用注射器小心針頭扎到手，用試劑瓶做完實驗后應立即旋緊瓶蓋。

[學生]設計并完成實驗。

實驗1： 用注射器抽取10mL蒸餾水注入100mL輸液袋中，振蕩，觀察現象。

實驗2： 從輸液袋中抽取2mL二氧化硫水溶液注入試劑瓶中，滴加幾滴紫色石蕊溶液，振蕩，觀察現象。

實驗3： 從輸液袋中抽取2mL二氧化硫水溶液注入試劑瓶中，滴加幾滴BaCl2溶液，觀察現象。再敞口振蕩一會兒，觀察現象。

[學生]小結實驗現象。

實驗1： 輸液袋變癟。

實驗2： 紫色石蕊溶液變紅。

實驗3： 剛剛滴加氯化鋇溶液，沒有明顯現象;在空氣中振蕩一會兒，有少許白色渾濁。

[板書]SO2+H2OH2SO3

2H2SO3+O22H2SO4

[教師]為什么實驗3中的白色渾濁很少呢？

[學生]因為O2不易溶于水。

[教師]H2O2的水溶性比O2大得多。

[演示實驗]

實驗4： 接著向實驗3中的試劑瓶中滴加幾滴3%的H2O2溶液，白色渾濁明顯增多。

[板書]H2SO3+H2O2H2SO4+H2O

[教師]為什么古埃及人用二氧化硫氣體來處理布匹，古希臘人和古羅馬人用二氧化硫氣體漂白？

[演示實驗]

實驗5： 抽取2mL二氧化硫水溶液注入試管中，滴加1滴品紅溶液，用小氣球套住試管口，振蕩，觀察現象。再用試管夾夾住試管在酒精燈上加熱，觀察現象。

[討論]二氧化硫和氯氣溶于水后的漂白原理有何不同（見表1）。

二氧化硫溶于水后氯氣溶于水后

漂白原理與某些有色物質發生化合反應，生成無色物質強氧化性

漂白效果不穩定，暫時性穩定，不會恢復

設計意圖： 本節課的重要任務不是把新的知識直接傳授給學生，而是引導學生在已有知識基礎上，以實驗探究為主線，通過層層推進的小組實驗，不斷驗證學生的預測，并且讓學生在親身體驗實驗設計的過程中，掌握學習含硫化合物的一般方法，這種方法對學生今后學習其他元素及其化合物知識時能起到認知模型的作用。并通過對比分析，讓學生更深刻地體會到二氧化硫還原性和漂白性的區別。

考慮到二氧化硫有毒，若在敞開體系下進行二氧化硫的性質實驗，易造成二氧化硫的擴散，污染教室環境，影響師生健康。為了保護師生健康，培養學生環保意識，同時考慮到操作簡便、現象明顯，對實驗做了改進： 利用輸液袋、注射器、帶旋蓋的試劑瓶、小氣球等器材，形成封閉的實驗體系和體現環保的實驗操作，增強學生的環保意識和社會責任感。

3.4? 總結性質，辯證應用

[歸納并板書]教師引導學生歸納本節課的主要內容，教師適時作出板書（見圖3）。

[討論]二氧化硫的應用： 漂白紙漿以及草編織物、工業制造硫酸等。

[教師]二氧化硫能否應用于食品，做食品添加劑？

[學生]……

[生活向導]二氧化硫可作為食品添加劑用于生活、生產中。

在控制其含量的情況下，二氧化硫可被添加到食品中作為漂白劑、防腐劑和抗氧化劑;在制備食糖的過程中，需用二氧化硫對糖汁進行熏制，使其脫色;當葡萄酒釀好后，為使其能保存較長時間，通入二氧化硫以抑制細菌生長;在制作干制蔬果的時候也可以加入二氧化硫，以起到抗氧化的作用。

實際上，無論是二氧化硫還是其他食品添加劑，只要在允許的范圍內合理使用（見表2），就能保證安全無害，而且能發揮食品添加劑防腐、抗氧化等方面的作用[6]。

食品名稱食糖水果干類葡萄酒

SO2最大使用量0.1g·kg-10.1g·kg-10.25g·L-1

[教師]可見，所謂“過錯”，從化學視角上看也就是物質使用“過”了即“錯”了。

設計意圖： 通過學習二氧化硫在生產、生活中的應用，讓學生進一步認識化學的作用和價值。并使學生明白化學物質本身并沒有對錯、好壞之分，有對錯的是人類的使用方式。這樣的教學設計能有助于培養學生的科學態度和價值觀，樹立辯證認識化學物質的思想。

3.5? 建立模型，結課育人

[總結]對以后進行的元素化合物的學習，我們就可以像今天這節課一樣，從物質類別、元素價態的角度，預測物質的化學性質，設計實驗進行初步驗證;再由性質推測應用（板書見圖4）。

[結課]高中三年的學習難免有所起伏： 我們要像+4價的硫，能上能下，低谷今時無須氣餒，巔峰他日切忌狂傲;還要像品紅溶液遇到二氧化硫，暫時澄清自己的心境，待到學業有成之時，重新綻放絢麗的色彩！

設計意圖： 培養學生的證據意識，初步學會收集各種證據，對物質的性質及其變化提出可能的假設。通過實驗和分析推理加以證實或證偽，建立認知模型，并能運用認知模型來描述和解釋物質的性質和變化。結課時，關注情感教育，落實立德樹人根本任務，將學科知識和學生的學習態度、健全人格等巧妙聯系，使知識與情感融合、培智與育人一體化。

3.6? 當堂檢測，布置作業（略）

本節課實現了二氧化硫轉化成硫酸的途徑之一“SO2→H2SO3→H2SO4”，另一途徑“SO2→SO3→H2SO4”如何實現并有何應用呢？自主先學“硫酸的工業制備”。

設計意圖： 通過對練習題的解答，學生鞏固了二氧化硫的化學性質等知識，并延伸學習了二氧化硫的實驗室制法，進一步提升了解決問題的能力。作業的布置呼應了本課開頭“二氧化硫轉化成硫酸的途徑”，給學生留下了思考的空間。

4? 教學反思

本節課經過認真研讀課程標準、關注教材變化、領會教材的編寫意圖以及多次磨課，教學設計得到了有效的落實，全面關注了學科核心素養的培育。

從教學反饋看，很多學生能從物質類別、元素價態的角度，依據氧化還原反應原理，預測物質的化學性質和變化，設計實驗進行初步驗證，并能分析、解釋有關實驗現象，為今后的元素化合物的學習建立了認知模型，發展了學生的“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”和“證據推理與模型認知”等核心素養。

根據課堂觀察記錄發現，不少學生能依據探究目的設計并優化實驗方案，完成實驗操作，能對觀察記錄的實驗信息進行加工并獲得結論;能和他人交流實驗探究的成果，提出進一步探究或改進的設想;能辯證地分析化學物質的兩面性，逐步養成合理利用化學物質的基本觀念，滲透了“科學探究與創新意識”和“科學態度與社會責任”等核心素養。