基于真實情境促進高中生化學學科核心素養的案例研究

陳玉娥 張瑞灑

關鍵詞：真實情境；二氧化硫；化學學科核心素養

目前，中學化學學科提出了在教學中要融入真實情境，強調了情境教學的重要性，但是依然存在學生對情境接受困難、情境與教學內容不符等問題。以一般高中化學課程為例，化工專業核心內容和觀點的建立取決于大部分實際情境的積淀，在實際情境中解答具體化問題能使學生所學知識與自己的日常生活緊密聯系，熟悉的情境能讓學生很好地利用所學知識解決問題，培養學生的核心素養。但在一線教學中，由于教學時間有限等，教師并沒有很好地將情境融入課堂，一些不真實的情境導致學生對所學知識理解困難，嚴重影響了學生專業核心能力的形成和發展[1]。如何在具體的教學設計中充分挖掘真實的情境素材，使學生利用已有經驗充分發揮情境的價值，培養學生理論聯系實際的能力以及發現問題和解決問題的能力是本研究的出發點。

1 教學內容

本節課選自人教版（2019）高中化學必修二第五章第一節“硫及其化合物”。硫是無機化工原料的一種，在農業和工業等領域的生產中發揮了重要作用，如農業和工業領域。隨著科技的發展，人們對硫的認識逐漸增強。該課時結合情境化教育理念，在教學中融入與學生日常生活息息相關的內容，有利于教學目標的達成。參考秦夢瑤等[2-3]的教學設計，在情境中引入問題，問題中蘊含知識，在教材內容的基礎上，引入空氣質量日報、東北某化工廠爆炸事件、草帽變色、如何挑選銀耳等學生能看到的真實情境。

1.1 課題引入—新聞報道

首先，提問學生有沒有關注過天氣預報中的當日污染指數、有沒有了解過當天的天氣狀況；其次，引導學生觀察當天的空氣質量日報。空氣中的主要污染物包括二氧化硫、二氧化氮以及可吸入顆粒，空氣質量與二氧化硫、二氧化氮的含量有關，這兩者不僅會造成空氣污染，其中的二氧化硫還會對周圍的建筑物等造成損害。因此，這節課的主要教學內容是二氧化硫。

設計意圖：將學生日常生活中可以接觸到的現象作為情境引入，提高學生的學習興趣，增強學生的環境保護意識。

1.2 二氧化硫的物理性質—社會情境

通過播放視頻，讓學生觀看一則社會新聞：1991年8月10日，東北某有機化學廠在將一槽車重達40 t的液體二氧化硫裝卸入庫時，連接管突然發生破裂，造成二氧化硫大量泄漏，導致154人受傷，經濟損失嚴重，造成了較大的社會影響。根據視頻提出問題：二氧化硫有哪些物理性質？學生可以得出二氧化硫是無色且有毒的，還有刺激性氣味，會導致人體中毒。造成事故的原因正是操作人員缺乏安全意識和科學態度，沒有按照正確的方式運輸二氧化硫。因此，學生在之后的化學實驗中一定要嚴格按照要求操作，注意安全。了解二氧化硫的部分物理性質之后，需清楚二氧化硫的水溶性。接下來進行進一步的學習，讓學生將一支裝滿二氧化硫的試管倒置于水槽中晃動并觀察現象。結果發現，試管中的液面上升，說明二氧化硫溶于水。此外，通過視頻可以清楚地認識到二氧化硫如果儲存不當，會埋下較大的安全隱患。由此可知，人們在日常生活中要增強安全意識。

設計意圖：視頻的播放具有直觀性，以日常生活中真實發生的事件作為案例，更能引起學生的共鳴，增強學生的安全意識，培養其科學態度與社會責任感。

1.3 酸雨的形成—實驗情境

將裝滿二氧化硫的試管倒置于水槽中，液面上升后，用橡皮塞塞上并取出水面，再用pH試紙測其酸堿性或直接加入紫色石蕊溶液，觀察溶液的變色情況，思考并討論原因。觀察發現，pH試紙變色范圍在酸性范圍內，測定pH小于7，說明溶液顯酸性。這是由于二氧化硫溶于水，與水反應后生成H2SO3。H2SO3不穩定，易被空氣中的氧氣氧化成硫酸。結合之前學習過的氧化還原反應，硫的最高價是+6價，亞硫酸中的硫是+4價，因此，H2SO3具有強還原性，由此可判斷H2SO3是不穩定的。

設計意圖：聯系硫的宏觀與微觀，初步引導學生形成結構決定性質的觀念。

1.4 酸雨的防治—社會情境

展示洛陽龍門石窟及建筑物被腐蝕的圖片，讓學生思考建筑物被腐蝕的原因并組織學生討論：當燒煤的煙囪排放出的二氧化硫酸性氣體或汽車排放的氮氧化物煙氣上升到高空，與高空的水蒸氣相遇就會形成硫酸和硝酸小滴，落到地上形成酸雨，進而腐蝕建筑物。面對酸雨對日常生活造成的負面影響，人們可以選擇公交出行，少開汽車，這樣可以減少汽車尾氣的排放；可以多植樹，種植一些能吸收二氧化硫的植物；還可以在建筑物表面涂一層防護涂料，減少二氧化硫對建筑物的損害。

設計意圖：引入日常生活中常見的現象，將生活中的真實情境作為案例，讓化學走進學生的生活，使學生對化學不再陌生。

1.5 學以致用—生活情境

展示兩張銀耳的圖片，一張是白色的銀耳，一張是發黃的銀耳，對學生提出問題：在購買時應如何選擇？以學生日常所見事物作為問題情境導入，聯系實際生活，拉近化學與生活的聯系，讓學生對化學不再陌生。通過演示實驗，在二氧化硫水溶液中滴入幾滴品紅溶液進行振蕩，觀察顏色變化情況，加熱試管，再觀察現象。提出問題：當滴入品紅溶液后發現紅色立即褪去，與往其中通入氯氣的現象相同，說明二氧化硫具有什么性質？加熱后，紅色恢復，說明了什么？二氧化硫和氯氣的漂白有何不同？以此引導學生討論得出二氧化硫具有漂白性，但生成的有色物質不穩定，受熱易分解，使顏色恢復；另外，二氧化硫的漂白效果不穩定，而氯氣的漂白效果穩定，因為二氧化硫的漂白是與有色物質生成不穩定的無色物質，而氯氣的漂白是因為次氯酸的強氧化性。記者走訪超市購買不同顏色的銀耳并檢測其中的二氧化硫含量發現，發白銀耳中的二氧化硫含量嚴重超標。一些商家為了牟利，用二氧化硫漂白銀耳，導致銀耳中的二氧化硫含量嚴重超標。食用被二氧化硫漂白過的銀耳會對身體造成傷害，人們在購買時應注意挑選。

設計意圖：該過程是一個完整的探究二氧化硫漂白性的過程，結尾處解決了課前留下的如何挑選銀耳的問題，首尾呼應，開頭引起學生的探究欲望，在結尾處解答問題，讓學生感受化學的魅力，讓學生將所學知識切實應用于日常生活中。

2 實施效果與分析

2.1 實驗前后試題考查結果

本實驗的研究對象來自洛陽華洋國際學校，其中，實驗班高二5班45人，對照班高二3班46人。通過做題的方式考查學生在核心素養方面是否有變化以及學生的理解與辨析能力、分析推測能力、模型認知素養、類比遷移能力和實驗探究與創新能力。實驗前后試題考查結果分析如表1所示。

表1數據說明，實驗班的學生在經過一個學期基于真實情境開展的教學之后，其各項能力均有所提升，實現了良好的發展。總體而言，本研究所建構的策略能提高學生解決問題的能力，對學生的學科核心素養的發展有積極作用。

2.2 實驗班與對照班學生實驗前后的化學成績對比分析

實驗班和對照班學生在學期開始和結束前分別進行了測試，測試成績滿分100分，兩個班級的測試卷子一致。筆者運用SPSS 22.0對實驗班和對照班學期前后的測試成績進行配對t檢驗分析，所得數據如表2、表3所示。

2.2.1 實驗前成績對比分析

通過配對t檢驗來研究實驗數據的差異性發現，共一組配對數據，沒有呈現出差異性（p>0.05，見表2），可以作為研究對象[4]。

2.2.2 實驗后成績對比分析

通過配對t檢驗來研究實驗數據的差異性發現，總共一組配對數據，均呈現出差異性（p<0.05，見表3），且從兩個班級的平均成績來看，實驗班的平均成績（71.58分）明顯高于對照班的平均成績（65.90分），說明基于真實情境開展的教學對學生化學成績的提高有積極作用。

3 結論與反思

3.1 研究結論

（1）學校基于真實情境開展的教學情況不容樂觀。本研究在實驗前后進行了教師和學生訪談，實驗前的結果表明，教師肯定了基于真實情境開展教學的價值，認為引入真實情境的化學課堂能激發學生的學習動力，但是由于教學時間有限等因素，教師在實際教學中往往忽視了將真實情境引入課堂。教師應改變傳統的教學方式，在課堂教學中引入真實情境，將其視為提高學生學科核心素養的重要途徑。

（2）在情境教學中，教師需巧妙設計情境。情境教學并不是教師在教學過程中使用了情境即可，還要考慮學生對情境的理解和可接受程度。一些教師雖然在課堂教學中使用了情境，但是情境太過于抽象，學生不容易理解，反而給學生的學習造成了負面影響。因此，教師在情境教學中要注意情境的真實性。

（3）基于真實情境開展教學不僅有助于學生學科核心素養的提高，還有助于學生理解知識，了解如何合理運用所學知識，甚至可以提高其遷移能力。

3.2 研究的不足與反思

對研究過程進行反思后發現，研究過程中依然存在不足之處，主要包括以下方面：第一，本研究的樣本容量較小，研究規模不大，僅選擇了洛陽某中學的兩個班級開展研究。由于樣本容量小，所得數據可能存在一定的偏差。第二，本研究持續時間較短，實驗時間只有一個學期。實驗結束時，實驗班學生的成績和對照班相比雖然增長較多，但是不能排除其他方面因素的影響。第三，本研究在學期前后針對學生核心素養的評價采用的是習題的方式。學生核心素養的變化會體現在諸多方面，這種評價方式較為單一，并且學生學科核心素養的形成以及改變是一個長期的過程，因此，在學期末進行評價可能會存在偏差。