基于真實情境與問題導向的化學學科實踐

摘" 要：學科實踐是具有學科意蘊的典型實踐，是學生學習方式變革的基本方向。結合化學學科特征，本文提出兩條實施路徑：一是基于真實情境提高學生問題解決的能力，二是精設化學實驗提高學生的探究能力，并以“濃硫酸的性質”為例，創設真實的工業運輸情境，以問題鏈為導向開展一系列探究活動，提升學生的思維能力，為教師在教學中開展學科實踐提供參考。

關鍵詞：學科實踐；問題情境；高中化學；濃硫酸

文章編號：

1008-0546（2024）14-0044-02

中圖分類號：

G632.41

文獻標識碼：

B

一、問題的提出

《義務教育課程方案（2022年版）》在課程實施中明確提出，強化學科實踐，注重“做中學”，引導學生參與學科探究活動。［1］

“學科實踐”一經提出，眾多學者對其內涵進行研究。其中，崔允漷等［2］認為學科實踐是指具有學科意蘊的典型實踐，即運用本學科的核心概念、思維與方法，以真實情境為載體，分析問題、解決問題，在這樣的過程中學生不僅知道要“學什么”，更知道“為什么學”以及“怎么學”；楊道宇［3］將探究學習和學科實踐進行對比，指出學科實踐是以學科化知識為基礎，有目的性的“做成事并成人”，即在做成學科實踐之事中發展核心素養。雖然不同學者對學科實踐有著不同的解讀，但是對其內涵的理解卻趨于一致，即學科實踐以學科知識為基礎，引導學生像專家一樣，“做”學科的“事”。

因此，教師應在理解學科實踐內涵的基礎上，挖掘本學科的育人價值，引導學生積極參與學科實踐活動，讓學生在獲得知識的同時學會如何獲得知識，感受學科思維并提高問題解決的能力。

二、教學分析

1. 教學內容分析

“濃硫酸的性質”源自蘇教版高中化學必修第一冊專題4第一單元“含硫化合物的性質”，是高中化學學習的重要內容。學生初中已經學習過稀硫酸的性質以及酸的通性。從微觀層面分析，濃硫酸中主要存在形態是H2SO4分子，這使得濃硫酸顯示出它獨有的特性：吸水性、脫水性、強氧化性。因此，本節課的教學重點是濃硫酸的三大特性，教學難點是探析銅和濃硫酸反應的微觀過程。

本課例以工業運輸硫酸的情境為載體，探討了運輸過程中的一系列問題，并通過實驗探究等方式對濃硫酸的特性展開討論，學生在實踐中不僅理解了濃硫酸的性質，還收獲了研究物質的基本方法，能夠靈活運用所學知識解決實際問題，提高問題解決的能力。

2. 教學目標

本課例的教學目標具體如下。

（1）從濃硫酸在生產運輸過程中的實際問題出發，理解并掌握濃硫酸的吸水性、脫水性、強氧化性。

（2）在實驗過程中善于觀察，發現并解決問題，提高科學探究能力。

（3）能夠運用濃硫酸的性質解決實際問題，提高問題解決的能力。

三、教學思路

本課例將情境線、問題線、知識線、活動線“四線”融合進行教學設計，以工業運輸硫酸的真實情境為載體，以問題鏈為導向，開展化學學科實踐活動，培養學生的創新思維和能力，教學思路如圖1所示。

四、課堂教學實錄

1. 初識濃硫酸的性質

［資料卡片］工業上常用硫酸的年產量來衡量一個國家的化工生產能力。硫酸可用于制造肥料、藥物、炸藥、顏料、洗滌劑、蓄電池等。

［教師］工業制備的濃硫酸用鋁槽車或鐵槽車運輸，酸和活潑金屬能夠發生反應，為什么鋁槽車或鐵槽車可以用來裝載濃硫酸？

［學生］酸與活潑金屬反應，其實是酸電離出H＋，H＋與金屬反應。常見濃硫酸的質量分數為98.3%，密度為1.84g·cm－3。濃硫酸中水很少，硫酸主要是以H2SO4分子的形式存在。

［教師］那是不是濃硫酸和Al、Fe不反應？

［實驗探究］實驗探究步驟如下：①將一根氧化膜已除去的鋁條插入硫酸銅溶液中；②將一根氧化膜已除去的鋁條置于濃硫酸中浸泡；③將在濃硫酸中浸泡的鋁條插入硫酸銅溶液中。觀察并記錄實驗現象。

［學生1］實驗發現：第①組鋁片表面有紅色固體生成；第②組和第③組無明顯現象。

［學生2］浸泡過濃硫酸的鋁片表面生成了一層致密的氧化膜。

［教師］濃硫酸將鋁氧化，生成致密的氧化膜，將鋁保護起來。常溫下，鐵和鋁與濃硫酸會發生鈍化，鈍化也是個化學反應。

上述實驗體現了濃硫酸的強氧化性，其中S為最高價態，即＋6價。那么，濃硫酸能否將不活潑的Cu氧化？

［實驗探究］實驗探究步驟如下：①將Cu絲插入濃硫酸中；②將Cu絲插入濃硫酸中，對其加熱，在試管口塞一團NaOH溶液潤濕的棉花。觀察并記錄實驗現象。

［學生］實驗發現有刺激性氣味的氣體產生，Cu絲變黑，溶液底部有灰白色固體。

［教師］倒出試管中的上層液體，留下固體，往固體中加水溶解，你又看到什么現象？

［學生］溶液變藍色，說明白色固體是硫酸銅。

［教師］CuSO4固體遇水變成膽礬（CuSO4·5H2O），再遇水變成硫酸銅溶液。那為什么硫酸銅固體還能在溶液中存在？

［學生］說明反應的濃硫酸過量，濃硫酸具有吸水性。反應的化學方程式為

Cu＋2H2SO4（濃）△CuSO4＋SO2↑＋2H2O。

［教師］本實驗中得到的黑色固體是什么？

［學生］可能是CuS、Cu2S。

［教師］上述實驗體現了濃硫酸的強氧化性和吸水性。

2. 深入理解濃硫酸的性質

［教師］運輸工人發現，鐵槽車的出口處特別容易被腐蝕，你能否運用剛剛所學知識解釋？

［學生］濃硫酸具有吸水性，轉化成稀硫酸與鐵發生反應。

［實驗探究］“白糖”變“黑面包”。

實驗步驟如下：取蔗糖20 g，濃硫酸15 mL，水2 mL，攪拌，觀察并記錄實驗現象。

［學生1］實驗發現，有黑色固體生成，固體體積膨脹，有刺激性氣味的氣體生成。

［學生2］“白糖”變成“黑面包”是因為濃硫酸將蔗糖中的H、O按照水的組成2∶1脫去，化學方程式為

C12H22O11濃硫酸12C＋11H2O。20 g蔗糖變成黑面包，體積明顯膨脹，說明反應中一定有氣體生成。

加2 mL水是為了讓濃硫酸溶于水，吸水放熱，提供熱量，使反應速率加快，化學方程式為

C＋2H2SO4（濃）△CO2↑＋2H2O＋2SO2↑。

［教師］上述實驗體現了濃硫酸的脫水性、吸水性和強氧化性。

如果濃硫酸不小心沾到皮膚上，該如何處理？

［學生］用大量的水沖洗；受傷部位涂抹3%～5%的碳酸氫鈉溶液。

3. 濃硫酸性質的實際應用

［教師］如何鑒別市售濃硫酸和稀硫酸？

［學生］可以運用物理方法，如對于兩瓶體積相同的溶液，重的是濃硫酸；輕搖試劑瓶，呈黏稠狀的是濃硫酸；也可以運用化學方法，如濃硫酸能在濾紙上“寫字”。

［課堂小結］歸納濃硫酸的物理性質和化學性質。

［研究性學習］課后自主探究銅和濃硫酸反應生成的黑色固體成分，小組合作并匯報。

五、教學效果與反思

學科實踐的核心要義不是簡單地傳授知識，也不是進行“虛假”的探究活動，而是讓學生獲得知識的同時懂得如何獲取知識，這對學生未來的發展有重要意義和影響。本課例創設真實的問題情境，并引導學生進行實驗探究，分析問題、解決問題。從課堂效果來看，大多數學生能夠積極動手做實驗，通過對實驗現象的細致觀察，分析推理得出結論，并且在小組討論中提出疑問，進行反思，最終解決實際問題。在這樣的實踐中，學生的學習興致高漲，同時也提高了其問題解決能力，促進核心素養的發展。

參考文獻

［1］ 中華人民共和國教育部.義務教育課程方案（2022年版）［M］.北京：北京師范大學出版社，2022．

［2］ 崔允漷，張紫紅，郭洪瑞.溯源與解讀：學科實踐即學習方式變革的新方向［J］.教育研究，2021（12）：55-63．

［3］ 楊道宇.從“探究學習”到“學科實踐”的新課標意義［J］.課程·教材·教法，2023（9）：50-57．