關注類別和轉化建構研究視角

徐雅楠

摘要：通過從元素價態和物質類別角度研究硫及硫的化合物，進一步拓展學生“宏觀辨識”素養的內涵。通過硫及其化合物的復習，總結歸納元素及相關元素化合物轉化的一般規律，形成對元素以其化合物性質的一般認知模型，進一步發展學生“證據推理與模型認知”的素養。感受硫及其化合物在工業、農業生產中和社會生活中的綠色應用，進一步提升“科學態度與社會責任”。

關鍵詞：元素化合物;元素價態;物質類別;轉化關系

文章編號：1008-0546（2020）10-0091-02

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j.issn.1008-0546.2020.10.024

《普通高中化學課程標準（2017年版）》明確指出：化學學科是一門在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質、轉化及其應用的基礎學科[1]。研究物質的性質和轉化具有重要的意義。通過轉化可以創造更多的物質，更好地為人類社會服務，由此也可以促使學生進一步體會化學的價值，增強化學學習自信。

硫、氮、氯等非金屬元素具有多種化合價，二氧化硫、硫酸、硝酸、氨氣、次氯酸鈉等重要的化學品都是通過物質的轉化制備出來的，因此，以這幾種元素及其化合物為載體，可以幫助學生從元素價態、物質類別的角度來認識物質之間的轉化關系，并建構結構化的知識體系。

一、硫及其化合物的教學分析

硫及其化合物屬于課程標準中必修部分的主題2“常見的無機物及其應用”部分。課程標準中對此部分內容的要求是明確“同類物質具有相似性質，一定條件下各類物質可以相互轉化;認識元素在物質中可以具有不同價態，可以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。”硫元素有多種價態，因此，人教版教材[2]中有關這部分內容的重點是含硫物質之間通過氧化還原反應實現相互轉化。同時，硫元素與氮元素被我們稱為“環境元素”，含這兩種元素的物質與我們的環境息息相關。教材中通過硫及其化合物的學習，試圖引導學生體會環境保護的重要意義和重要工業品的價值，建立物質與人類可持續發展關系的認識。

學生在《化學l》中已經學習了氧化還原反應、離子反應等基本概念知識，具備了運用這些概念分析、理解硫及其化合物轉化的能力;學習了研究典型金屬和非金屬的基本思路和方法，可以在硫及其化合物轉化的學習中進一步鞏固和發展研究的思路和方法，以此將頭腦中“碎片化”的知識進行整理，使其變得系統化、有序化。同時，學生已經初步具備了運用實驗、預測、類比等思維方法學習物質性質的能力，有著濃厚的學習興趣，能夠在教師的帶領下，順利完成本節課的學習。

為此，制訂了以下教學目標。

1.通過“價態”“類別”的應用，掌握硫及不同價態硫的化合物的性質，能從元素價態和物質分類的視角，對物質的化學性質進行預測，并設計驗證實驗。

2.以綠礬的合成為載體，體會不同價態的同種元素構成的物質間的轉化關系。

3.通過合成綠礬的流程設計，感受含硫物質如何影響生態環境及其應用價值，增強節能意識、綠色意識。

二、教學過程設計分析

為了讓學生將頭腦中碎片化的知識進行有序化整理，首先引導他們從回顧含硫元素的物質人手，分析硫元素的化合價，以物質的合成路線設計為任務，讓學生嘗試設計不同價態含硫元素的物質的轉化路徑，初步建構物質轉化的思維方法，最終將其應用于陌生物質的性質的研究。教學流程如圖1。

下面針對每個環節的設計進行具體分析。

教學環節一、創設情境，對含硫物質進行梳理，構建分類觀和價態觀。

【活動l】觀看火山噴發片段，讓學生思考噴發出的氣體成分、硫的來源。結合給學生提供的資料，讓學生分別以炭、氫氣、甲烷、一氧化碳等為還原劑將二氧化硫還原為單質硫，初步構建硫元素化合價與物質類別的關系圖。

設計意圖：用真實事件引入課題，初步感受硫元素的價態變化，體會二氧化硫的轉化價值。同時引導讓學生關注生活中的一些含硫物質，以此培養獲取信息的能力、關注社會問題的能力。

【活動2】提出問題，讓學生回憶硫元素還有哪些價態？存在于哪些物質中？布置任務讓學生寫出元素化合價及與其對應的物質的化學式。

設計意圖：引導啟發學生從“元素價態”和“物質類別”視角梳理、總結物質性質變化的一般規律，初步形成探究物質性質的認識模型。

教學環節二、利用價態觀和分類觀，完成以硫為原料合成綠礬的流程設計。

【活動3】介紹綠礬這種化學品的用途，激發學生的學習欲望，讓學生以硫為原料合成綠礬，嘗試繪制簡單流程圖，并書寫出每步流程涉及的反應的化學方程式，特別提示學生關注硫元素化合價的變化。

設計意圖：在處理工業生產問題的過程中，讓學生感受以硫元素化合價的變化為線索實現物質轉化的意義。

【活動4】在學生設計完轉化流程之后，在全班展示、交流、評價的基礎上，提出新的問題，引導學生從原子利用率、節約能源和環保角度評價化學反應。

設計意圖：引導學生在物質轉化過程中，除了關注元素價態的變化外，還要注意轉化的條件、反應物轉化率、是否會對環境產生影響等各個方面，了解化學反應的綜合調控，突出運用化學知識解決社會實際問題的方法和思路。

教學環節三：利用分類觀和價態觀預測亞硫酸氫鈉的性質。

亞硫酸氫鈉是一種重要的酸式鹽，它是日常生活中葡萄等水果中常用的保鮮劑成分，其中硫元素為正四價，從硫的多種價態角度出發，亞硫酸氫鈉具有什么樣的化學性質呢？

【活動5】提出問題，讓學生從化合價和物質類別的視角預測亞硫酸氫鈉的性質，根據所提供的酸性高錳酸鉀溶液、雙氧水、硫化鈉溶液、溴水等試劑和相關的儀器設計實驗，結合實驗現象，分析反應并嘗試寫出該反應的化學方程式或離子方程式。

設計意圖：引導學生理論聯系實際，運用剛剛建立起的分類觀和價態觀分析生活中含硫物質的用途與其性質的關系，嘗試用類比的方法研究物質的性質，并以硫元素價態變化為主線，引導學生體會不同價態含硫物質間的轉化，學會從價態的角度認識物質群的化學性質（如SO2，SO32-，HSO3-），形成以硫元素為核心的知識網絡，建立硫元素物質家族的知識結構，最終使學生對NaHS03的性質知識形成系統化認識。

本節課最終幫助學生建構的以硫元素為中心的研究思路系如圖2。

三、結語

在本節課中，以硫元素為載體，努力幫助學生建構含硫物質的轉化關系，同時以硫為原料設計合成一個重要的工業品——綠礬為任務，引導學生體會知識的應用價值。在教學過程中，突出了讓學生運用所學習的氧化還原反應和分類的知識認識了同種元素不同物質之間的相互轉化，通過宏觀現象與微觀分析相結合、獲取實驗現象進行推理，最終幫助學生構建了認識物質的兩個重要視角。依據價態的變化和物質的類別，對元素及其化合物進行研究，是課程標準中強調的兩種研究物質的視角。研究物質轉化的目的在于創造新的物質，更好地為人類社會所服務。

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] 宋心琦.普通高中課程標準實驗教科書·化學l必修[M].北京：人民教育出版社，2007