周煥燕

【摘要】科學(xué)世界里系統(tǒng)、客觀的、邏輯的知識(shí)并不是一蹴而就的，而是人們?cè)谪S富的生活世界里，通過(guò)思考、激情和想象等個(gè)體的、主觀的和漫長(zhǎng)的努力而獲得的。文章以人教版必修二“硫及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用”教學(xué)為例，進(jìn)行基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)元素化合物認(rèn)識(shí)模型的構(gòu)建。

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng);元素化合物;認(rèn)識(shí)模型的構(gòu)建

【基金項(xiàng)目】增城區(qū)教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2017年度立項(xiàng)課題“基于學(xué)科核心素養(yǎng)的元素化合物教學(xué)研究”階段性成果。

一、教學(xué)案例

（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解二氧化硫的物理性質(zhì)，掌握二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)（酸性氧化物通性、還原性、漂白性），能運(yùn)用化學(xué)符號(hào)描述相關(guān)變化，初步形成“性質(zhì)決定用途”的觀念。

2.通過(guò)對(duì)酸雨成因的探討，認(rèn)識(shí)到二氧化硫與其他含硫物質(zhì)間可以相互轉(zhuǎn)化，且需要一定的條件。

3.通過(guò)二氧化硫相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析推測(cè)二氧化硫的相關(guān)性質(zhì)，形成基于物質(zhì)類(lèi)別和價(jià)態(tài)對(duì)物質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)和檢驗(yàn)的認(rèn)識(shí)模型。

4.能對(duì)簡(jiǎn)單化學(xué)問(wèn)題的解決設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，與同學(xué)合作完成實(shí)驗(yàn)操作，客觀進(jìn)行記錄，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出解釋。

5.通過(guò)重污染條件下空氣中二氧化硫含量的測(cè)定與防治的主題活動(dòng)探討，對(duì)二氧化硫性質(zhì)學(xué)以致用，認(rèn)識(shí)到二氧化硫過(guò)量排放對(duì)環(huán)境造成的危害，能從化學(xué)的角度提出減少硫酸型酸雨的措施，具有“綠色化學(xué)”的觀念，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感，贊賞政府、企業(yè)為改善環(huán)境所作出的持續(xù)努力;通過(guò)二氧化硫在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用和對(duì)環(huán)境影響的學(xué)習(xí)，辯證分析事物的多面性，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀。

（二）評(píng)價(jià)目標(biāo)

1.通過(guò)對(duì)空氣中首要污染物二氧化硫轉(zhuǎn)化成硫酸的可能路徑交流點(diǎn)評(píng)，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化思路的認(rèn)識(shí)水平（孤立水平、系統(tǒng)水平）。

2.通過(guò)對(duì)二氧化硫性質(zhì)的預(yù)測(cè)及實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與交流點(diǎn)評(píng)，診斷并發(fā)展學(xué)生探究物質(zhì)性質(zhì)的水平（經(jīng)驗(yàn)水平、概念原理水平）。

3.通過(guò)對(duì)重度污染天氣下空氣中二氧化硫含量的測(cè)定方案的設(shè)計(jì)、二氧化硫尾氣處理與防治措施、二氧化硫用途的交流點(diǎn)評(píng)，診斷并發(fā)展學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力水平（孤立水平、系統(tǒng)水平）及其對(duì)化學(xué)價(jià)值的認(rèn)識(shí)水平（學(xué)科視角、社會(huì)價(jià)值視角、學(xué)科和社會(huì)價(jià)值視角）。

（三）學(xué)情分析

從知識(shí)儲(chǔ)備來(lái)看，通過(guò)前面三章及第四章第一節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了人們認(rèn)識(shí)和研究化學(xué)物質(zhì)的分類(lèi)法、實(shí)驗(yàn)探究法以及氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)等基本理論，了解了非金屬元素氯、溴、碘、硅及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用和金屬元素鈉、鎂、鐵、銅及其化合物的性質(zhì)和應(yīng)用。從能力層面來(lái)看，通過(guò)前面的學(xué)習(xí)初步學(xué)會(huì)了從價(jià)態(tài)、類(lèi)別角度研究和實(shí)驗(yàn)探究法研究無(wú)機(jī)物的性質(zhì)，為本節(jié)課探究性、開(kāi)放性教學(xué)打下良好基礎(chǔ)。

（四）教學(xué)過(guò)程

1.引出話(huà)題。展示百度百科資料：2017年10月27日，世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)公布的致癌物清單初步整理參考，二氧化硫在三類(lèi)致癌物清單中。

2.談?wù)撛?huà)題。為什么SO2是大氣污染物？來(lái)源？如何看待 SO2？其用途有哪些？——學(xué)生課前已經(jīng)查資料了解了二氧化硫的性質(zhì)、對(duì)環(huán)境影響及應(yīng)用。

【教師點(diǎn)撥】二氧化硫是最常見(jiàn)、最簡(jiǎn)單、有刺激性的硫氧化物。大氣主要污染物之一?；鹕奖l(fā)時(shí)會(huì)噴出該氣體，在許多工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生二氧化硫。由于煤和石油通常都含有硫元素，因此燃燒時(shí)會(huì)生成二氧化硫。當(dāng)二氧化硫溶于水中，會(huì)形成亞硫酸。若把亞硫酸進(jìn)一步在PM2.5存在的條件下氧化，便會(huì)迅速高效生成硫酸（酸雨的主要成分）。這就是對(duì)使用這些燃料作為能源的環(huán)境效果的擔(dān)心的原因之一。二氧化硫具有漂白性。工業(yè)上常用二氧化硫來(lái)漂白紙漿、毛、絲、草帽等。二氧化硫的漂白作用是由于它（亞硫酸）能與某些有色物質(zhì)生成不穩(wěn)定的無(wú)色物質(zhì)。這種無(wú)色物質(zhì)容易分解而使有色物質(zhì)恢復(fù)原來(lái)的顏色，因此用二氧化硫漂白過(guò)的草帽辮日久又變成黃色。二氧化硫和某些含硫化合物的漂白作用也被一些不法廠商非法用來(lái)加工食品，以使食品增白等。食用這類(lèi)食品，對(duì)人體的肝、腎臟等有嚴(yán)重?fù)p傷，并有致癌作用。

此外，二氧化硫還能夠抑制霉菌和細(xì)菌的滋生，可以用作食物和干果的防腐劑，但必須嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)范圍和標(biāo)準(zhǔn)使用。

應(yīng)用領(lǐng)域。（1）用作有機(jī)溶劑及冷凍劑，并用于精制各種潤(rùn)滑油。（2）主要用于生產(chǎn)三氧化硫、硫酸、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽，也用作熏蒸劑、防腐劑、消毒劑、還原劑等。（3）二氧化硫是中國(guó)允許使用的還原性漂白劑。對(duì)食品有漂白和對(duì)植物性食品內(nèi)的氧化酶有強(qiáng)烈的抑制作用。中國(guó)規(guī)定可用于葡萄酒和果酒，最大使用量0.25g/kg，殘留量不得超過(guò)0.05g/kg。（4）農(nóng)藥、人造纖維、染料等工業(yè)部門(mén)。（5）用于生產(chǎn)硫以及作為殺蟲(chóng)劑、殺菌劑。（6）按照Claude Ribbe在《拿破侖的罪行》一書(shū)中的記載，二氧化硫在19世紀(jì)早期被一些在海地的君主當(dāng)作一種毒藥來(lái)鎮(zhèn)壓奴隸的反抗。

【學(xué)生活動(dòng)】感受SO2對(duì)大氣的污染，觀看酸雨危害的圖片及SO2的用途，體會(huì)事物的兩面性，從價(jià)類(lèi)二維圖中體會(huì)SO2如何轉(zhuǎn)化成酸雨。

3.預(yù)測(cè)與論證SO2的性質(zhì)。（1）提出問(wèn)題：要設(shè)計(jì)SO2含量的測(cè)定方法，必先了解SO2的性質(zhì)。大家覺(jué)得學(xué)習(xí)SO2的性質(zhì)，我們可以從哪些方面入手呢？——通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生學(xué)習(xí)元素及其化合物思維模式初步建立，并能熟練說(shuō)出研究物質(zhì)性質(zhì)的步驟。（2）活動(dòng);展示SO2，描述物理性質(zhì)，并驗(yàn)證溶解性?！梢杂^看實(shí)驗(yàn)視頻，不是探究性的實(shí)驗(yàn)可以不用分組實(shí)驗(yàn)或演示實(shí)驗(yàn)。（3）互動(dòng)：學(xué)生通過(guò)平板上傳自己作的二氧化硫“價(jià)態(tài)-類(lèi)別”二維圖，預(yù)測(cè)性質(zhì)（類(lèi)別、價(jià)態(tài)、特殊性），畫(huà)出性質(zhì)預(yù)測(cè)思維導(dǎo)圖。（4）討論：以上預(yù)測(cè)，我們可以通過(guò)怎樣的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)來(lái)驗(yàn)證呢？學(xué)生分組討論，代表發(fā)言主要觀點(diǎn)：基于類(lèi)別，酸性氧化物，類(lèi)似CO2的性質(zhì);基于中間價(jià)態(tài)，既有氧化性，又有還原性，側(cè)重于還原性;可能還有某些特殊性。（5）方案設(shè)計(jì);提供SO2及相關(guān)試劑進(jìn)行驗(yàn)證。

4.總結(jié)。性質(zhì)小結(jié)，介紹可逆反應(yīng)、物質(zhì)漂白的幾種類(lèi)型及方程式書(shū)寫(xiě)落實(shí)。對(duì)F層次的學(xué)生來(lái)說(shuō)，陌生氧化還原反應(yīng)的方程式的書(shū)寫(xiě)難度還是比較大，花了比較長(zhǎng)的時(shí)間整理落實(shí)，一節(jié)課的時(shí)間差不多結(jié)束，剩下的內(nèi)容布置課后作業(yè)，下節(jié)課繼續(xù)完成。

（五）合作創(chuàng)新

任務(wù)。工業(yè)生產(chǎn)中規(guī)定空氣中的二氧化硫允許排放量不得超過(guò)0.02mg/m3。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案測(cè)定某工廠附近區(qū)域空氣中SO2濃度是否超出標(biāo)準(zhǔn)。

（1）方法1：沉淀法?？紤]到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中亞硫酸鹽不穩(wěn)定， 易氧化，故可選擇足量H2O2、BaCl2混合溶液吸收SO2， 然后通過(guò)測(cè)定樣品氣體的體積、BaSO4沉淀的質(zhì)量來(lái)求得樣品中SO2濃度。（2）方法2：滴定法。用NaOH溶液吸收SO2，再用酸性 KMnO4溶液滴定生成的Na2SO3的量。

（六）問(wèn)題解決

1.過(guò)渡。如果空氣中的SO2含量超標(biāo)，將會(huì)給我們生產(chǎn)、生活帶來(lái)巨大影響，那我們應(yīng)該如何防治呢？

2.討論交流、代表發(fā)言：關(guān)于酸雨的防治。（1） 提高石化燃料質(zhì)量，改進(jìn)機(jī)動(dòng)車(chē)輛廢氣排放裝置，減少?gòu)U氣中SO2含量。（2）限制高污染工廠數(shù)量、地點(diǎn)，強(qiáng)制實(shí)施廢氣排放凈化。（3） 減少石化燃料的使用，多利用無(wú)污染的綠色能源，如水能、潮汐能、太陽(yáng)能、核能（安全核能）等。

二、教學(xué)反思

本節(jié)課選擇酸雨作為探討SO2性質(zhì)的切入口。此外，為了凸顯地方課程資源，增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的親近感，本節(jié)課以重污染條件下二氧化硫的來(lái)源、酸雨的形成與防治、工業(yè)廢氣及汽車(chē)尾氣二氧化硫的監(jiān)測(cè)為明線，以尾氣處理技術(shù)的變化為暗線，力圖使學(xué)生以積極的態(tài)度、從學(xué)科知識(shí)的角度理解酸雨的產(chǎn)生、發(fā)展和治理過(guò)程，讓學(xué)生切身感受化學(xué)與自然環(huán)境、生活環(huán)境的密切聯(lián)系，贊賞政府、企業(yè)為改善環(huán)境所作出的持續(xù)努力，為建設(shè)美麗中國(guó)貢獻(xiàn)力量。教學(xué)思路包括“課堂活動(dòng)線、知識(shí)結(jié)構(gòu)線、素養(yǎng)水平線”，做到三線合一，相輔相成，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]余文森.核心素養(yǎng)導(dǎo)向的課堂教學(xué)[M].上海：上海教育出版社，2017.

[2]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：人民教育出版社，2017.