高兆芬1，鞠亞青1，徐敏

(1.上饒師范學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，江西 上饒 334001;2.上饒中學(xué)，江西 上饒 334000)

隨著社會(huì)的變遷，教育的任務(wù)不僅僅是傳承知識(shí)，把知識(shí)轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力，更應(yīng)該注重提升公民的科學(xué)素養(yǎng)。2018年1月發(fā)布的《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》明確提出了培養(yǎng)高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)，以“素養(yǎng)為本”是化學(xué)課堂所秉持的教學(xué)基本理念。值得注意的是，基礎(chǔ)教育階段是青少年形成、發(fā)展素養(yǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，因此要在基礎(chǔ)教育中重視培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。中學(xué)化學(xué)是中學(xué)學(xué)科領(lǐng)域的一門重要課程，也是提升化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的載體，教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，要以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)為主線設(shè)計(jì)教學(xué)。

下面以人教版化學(xué)必修1第四章第三節(jié)中的“二氧化硫”的教學(xué)設(shè)計(jì)為例來談?wù)勅绾卧谡n堂教學(xué)中滲透對(duì)化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

1 教學(xué)背景分析

1.1 教學(xué)內(nèi)容分析

二氧化硫的性質(zhì)被安排在鈉、鎂、鋁、氯等元素及其化合物性質(zhì)之后，屬于元素化合物的知識(shí)體系，其內(nèi)容既承接了硫單質(zhì)的性質(zhì)，又進(jìn)一步揭示非金屬化合物的重要性質(zhì)及其在生產(chǎn)生活中的運(yùn)用，是高中化學(xué)的一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)。二氧化硫是集氧化性、還原性、漂白性于一身的酸性氧化物，通過對(duì)二氧化硫性質(zhì)的認(rèn)知，鞏固和提高對(duì)氧化還原反應(yīng)知識(shí)認(rèn)識(shí)，同時(shí)也將為本專題后續(xù)章節(jié)“硫酸的制備”及“氮及其化合物”等相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)提供必要的基礎(chǔ)。

1.2 學(xué)生情況分析

高一年級(jí)的學(xué)生思維比較活躍，具備一定的抽象思維能力，但對(duì)形象具體、有實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式比較感興趣。在前面的教學(xué)過程中，學(xué)生已經(jīng)完成了一些元素化合物的學(xué)習(xí)，形成了一定的學(xué)習(xí)元素化合物知識(shí)的方式，知道“宏觀-微觀-符號(hào)”三重表征對(duì)于學(xué)習(xí)元素化合物知識(shí)的意義所在，宏觀辨識(shí)與微觀探析能力得到一定的提升，具備了基礎(chǔ)科學(xué)探究所必備的素養(yǎng)。但是學(xué)生的思維不夠嚴(yán)謹(jǐn)，缺乏正確的學(xué)習(xí)思維方式，科學(xué)探究能力也需要加強(qiáng)，因此需要進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究，較全面地掌握學(xué)習(xí)的思維方式，增強(qiáng)對(duì)化學(xué)學(xué)科本身認(rèn)識(shí)。

2 基于核心素養(yǎng)理念的教學(xué)思路及教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

2.1 教學(xué)思路

(1)通過實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與探究，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究和創(chuàng)新意識(shí)。(2)運(yùn)用“微觀-宏觀-符號(hào)”三重表征的思維方法學(xué)習(xí)物質(zhì)的性質(zhì)。(3)建立物質(zhì)之間的聯(lián)系，認(rèn)識(shí)物質(zhì)的變化規(guī)律。(4)學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行推理，形成物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途的觀念并構(gòu)建起對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的模型認(rèn)知。

2.2 教學(xué)目標(biāo)

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)其著重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科思維方式和創(chuàng)新意識(shí)，據(jù)此設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)如圖1所示：

圖1 二氧化硫性質(zhì)的教學(xué)目標(biāo)[1]

3 教學(xué)重難點(diǎn)

本節(jié)課的重點(diǎn)是二氧化硫的性質(zhì)，難點(diǎn)是可逆反應(yīng)。

4 基于核心素養(yǎng)的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

4.1 以培養(yǎng)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的素養(yǎng)為理念，設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。

教學(xué)情景一：二氧化硫的水溶性

[實(shí)驗(yàn)一]在一個(gè)裝滿SO2的礦泉水瓶中迅速地加一點(diǎn)水振蕩，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。并思考為什么會(huì)有這個(gè)現(xiàn)象發(fā)生？

[學(xué)生]產(chǎn)生疑問，鼓勵(lì)學(xué)生討論，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

[實(shí)驗(yàn)二]將兩變癟的礦泉水瓶(裝同樣多的水，變癟的程度大致相同。一個(gè)水中溶解了SO2，一個(gè)只有水)同時(shí)放在50℃的熱水中，觀察現(xiàn)象。

設(shè)計(jì)意圖：采用實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生對(duì)新課內(nèi)容的興趣，從實(shí)驗(yàn)一中我們可以很容易觀察到瓶子變癟，并且發(fā)出“咔咔咔”的聲音，這是我們從視覺和聽覺都可以觀察到的現(xiàn)象，比書本上的實(shí)驗(yàn)更加形象生動(dòng)，再由實(shí)驗(yàn)二引出SO2與H2O反應(yīng)生成H2SO3是不穩(wěn)定的(特別申明H2SO3就是在常溫情況下也會(huì)分解)，為講解可逆反應(yīng)做鋪墊。這些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)增加了學(xué)生對(duì)知識(shí)的好奇心和探究欲望，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

教學(xué)情境二：二氧化硫的酸性

[設(shè)問]初中我們學(xué)習(xí)了CO2的性質(zhì)，SO2與CO2都是酸性氧化物，同學(xué)們可以推測(cè)SO2水溶液呈什么性呢？

[學(xué)生]酸性。

[追問]用什么方法可以驗(yàn)證SO2水溶液呈酸性？

[學(xué)生]用酸堿指示劑或pH試紙來檢測(cè)。

[設(shè)問]怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)說明SO2的水溶液的酸性強(qiáng)弱呢？

[過渡]教師引導(dǎo)學(xué)生回顧在初中學(xué)習(xí)過用較強(qiáng)的酸制取較弱的酸的原理。

[追問]同學(xué)們能否用SO2與BaCl2反應(yīng)來證明SO2水溶液酸性的強(qiáng)弱？

[學(xué)生]思考討論。

設(shè)計(jì)意圖：通過這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)SO2水溶液的酸性，比直接描述SO2水溶液呈酸性更能引起學(xué)生注意，再設(shè)計(jì)SO2與BaCl2能否反應(yīng)引發(fā)學(xué)生思維的沖突，從另一視角說明SO2水溶液的酸性沒有鹽酸強(qiáng)，加深學(xué)生對(duì)SO2水溶液酸性的理解。其過程含有創(chuàng)新意識(shí)，能給學(xué)生以啟示。

教學(xué)情境三：二氧化硫的漂白性

[引導(dǎo)]在學(xué)習(xí)氯的性質(zhì)的時(shí)候，我們知道新制的氯水具有漂白性，現(xiàn)在同學(xué)們將新制的SO2水溶液和新制氯水分別加到品紅溶液中，觀察現(xiàn)象。

[學(xué)生]兩種溶液都褪色。

[設(shè)問]上述二者的漂白結(jié)果會(huì)一樣嗎？我們?cè)俜謩e給兩支褪色的試管進(jìn)行加熱,觀察現(xiàn)象。

[學(xué)生]加入SO2水溶液的試管加熱后品紅恢復(fù)成原來的顏色。而加入新制氯水的試管不恢復(fù)成原來的顏色。

[歸納]將上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)行對(duì)比，并完成表1的填寫。

表1 氯水和二氧化硫漂白性的比較

設(shè)計(jì)意圖：利用SO2與氯水漂白性實(shí)驗(yàn)的對(duì)比，加深學(xué)生對(duì)SO2漂白性的認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)對(duì)比、區(qū)分異同。同時(shí)增加了氯水與品紅的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)中認(rèn)識(shí)物質(zhì)的性質(zhì)并體會(huì)探究的樂趣，增強(qiáng)探究與創(chuàng)新的意識(shí)。

4.2 以培養(yǎng)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的素養(yǎng)為理念，學(xué)會(huì)推測(cè)性質(zhì)

教學(xué)情境四：借助CO2的性質(zhì)推理SO2的性質(zhì)

[引入]通過前面的實(shí)驗(yàn)同學(xué)們已經(jīng)知道SO2的水溶液呈酸性，更加證實(shí)了SO2與CO2一樣都是酸性氧化物，根據(jù)對(duì)CO2性質(zhì)的認(rèn)知，請(qǐng)同學(xué)們列出SO2作為酸性氧化物所具備的性質(zhì)并完成表2的填寫。

[學(xué)生]完成表2的填寫。

表2 CO2與SO2性質(zhì)對(duì)比表

設(shè)計(jì)意圖：利用學(xué)生對(duì)CO2性質(zhì)的認(rèn)知，即運(yùn)用“先行組織者”教學(xué)模式，建立起酸性氧化物性質(zhì)的模型，進(jìn)而推導(dǎo)出SO2作為酸性氧化物應(yīng)具有的性質(zhì)，讓學(xué)生從思維層面上把握學(xué)習(xí)的方法。

教學(xué)情境五：根據(jù)氧化還原反應(yīng)中價(jià)態(tài)變化規(guī)律推測(cè)SO2的性質(zhì)

[設(shè)問]根據(jù)前面所學(xué)習(xí)的內(nèi)容，回憶一下，硫有幾種常見的化合價(jià)？

[學(xué)生]-2、0、+4、+6。

[追問]從二氧化硫中硫的化合價(jià)推測(cè)它有什么化學(xué)性質(zhì)？

[學(xué)生]既有氧化性又有還原性。

[實(shí)驗(yàn)]根據(jù)氧化還原反應(yīng)的原理，從下面所列的試劑中選擇試劑來探究SO2的還原性和氧化性。

試劑：SO2的水溶液、KMnO4溶液、溴水、碘水、Ba(NO3)2溶液、H2S溶液。

[學(xué)生]思考討論實(shí)驗(yàn)方案并實(shí)施實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)①在SO2的水溶液中加入少量KMnO4溶液。

實(shí)驗(yàn)②在SO2的水溶液中加入少量溴水或碘水。

實(shí)驗(yàn)③在SO2的水溶液中加入少量向 Ba(NO3)2溶液。

實(shí)驗(yàn)④在SO2的水溶液中加入H2S的水溶液。

學(xué)生邊實(shí)驗(yàn)邊完成表3的填寫。

表3 二氧化硫的還原性和氧化性

設(shè)計(jì)意圖：結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，引導(dǎo)同學(xué)們從SO2的化合價(jià)去推理出它的化學(xué)性質(zhì)，把握學(xué)習(xí)元素化合物知識(shí)的一般規(guī)律。SO2的硫的化合價(jià)為+4價(jià)，+4價(jià)在硫的化合價(jià)中屬于中間價(jià)態(tài)，根據(jù)前面所學(xué)氧化還原的知識(shí)，同學(xué)們可以很容易推理出SO2既有氧化性又有還原性。根據(jù)推理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其推理的準(zhǔn)確性，學(xué)生在這個(gè)過程中一定會(huì)經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)問題-分析問題-提出假設(shè)-制定計(jì)劃-進(jìn)行實(shí)驗(yàn)-觀察現(xiàn)象-分析現(xiàn)象-得出結(jié)論”等過程，通過不斷地探索，同學(xué)們的推理能力得到進(jìn)一步提升，同時(shí)，幫助學(xué)生用“宏觀-微觀-符號(hào)”三重表征思維方式認(rèn)識(shí)元素化合物的性質(zhì)。在實(shí)驗(yàn)中有意識(shí)地加入Ba(NO3)2試劑，就是要拓展學(xué)生的發(fā)散性思維，建立“模型認(rèn)知”的思維方式。根據(jù)對(duì)硝酸在水溶液中的存在形式認(rèn)知，而導(dǎo)出硝酸根離子和SO2水溶液營(yíng)造的酸性氛圍與其有等同效應(yīng)，能夠?qū)喠蛩岣x子氧化成硫酸根離子，從而生成硫酸鋇沉淀。

4.3 以培養(yǎng)“變化觀念與平衡思想”的素養(yǎng)為理念，建立物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系

教學(xué)情境六：

[引入]通過硫及其化合物的學(xué)習(xí)，同學(xué)們知道硫元素是多價(jià)態(tài)元素，依據(jù)氧化還原反應(yīng)理論，選擇合適的氧化劑和還原劑就可以實(shí)現(xiàn)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。

[設(shè)問]請(qǐng)同學(xué)們整理一下含有不同價(jià)態(tài)硫元素的物質(zhì)之間是怎樣相互轉(zhuǎn)化的？并完成表4的填寫。

[學(xué)生]思考、討論。

[歸納]由學(xué)生討論之后，教師引導(dǎo)學(xué)生填寫表4中的(B)(C)(D)項(xiàng)。

表4 含硫化合物之間的轉(zhuǎn)化[2]

[引導(dǎo)]在完成表4的填寫之后，引導(dǎo)學(xué)生建立起不同價(jià)態(tài)硫元素之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系圖(圖2)。

圖2不同價(jià)態(tài)硫元素之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系

設(shè)計(jì)意圖：SO2是硫元素的重要化合物，通過SO2能建構(gòu)起不同價(jià)態(tài)硫元素之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，讓學(xué)生學(xué)會(huì)將知識(shí)按照一定的線索進(jìn)行歸類、整理，使零散、孤立的知識(shí)變?yōu)楸舜讼嗷ヂ?lián)系的整體，形成一個(gè)系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；同時(shí)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)是會(huì)變化的，化學(xué)變化是有條件的、可控制的，從變化與平衡相統(tǒng)一的視角考察分析化學(xué)反應(yīng)和解決化學(xué)問題。

4.4 以培養(yǎng)“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”的素養(yǎng)為理念，學(xué)會(huì)認(rèn)識(shí)事物的兩面性

教學(xué)情境七：

[設(shè)問]我們知道“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”，請(qǐng)同學(xué)根據(jù)二氧化硫性質(zhì)分析二氧化硫有哪些用途？

[學(xué)生]積極思考、討論。

[歸納]結(jié)合學(xué)生討論歸納二氧化硫用途：

二氧化硫是一個(gè)很好的還原劑，利用二氧化硫的還原性，在紅酒中充一點(diǎn)二氧化硫可以防止紅酒被氧化；在城市的污水處理中，二氧化硫用來處理排放前的氯化污水，進(jìn)行脫氯。

在水的存在下，二氧化硫可以使物質(zhì)褪色，它是紙張和衣物用的漂白劑；二氧化硫可以用作一些干果和食物的防腐劑，能夠抑制霉菌和細(xì)菌的滋生，防止腐爛；由于二氧化硫容易液化，且汽化熱很大，因此適合作為制冷劑。另外在農(nóng)藥，人造纖維，染料等方面也有廣泛的使用。

[設(shè)問]任何事物都有兩面性，接下來討論一下二氧化硫有什么危害？

[學(xué)生]交流討論，說出自己的看法。

[引導(dǎo)]剛才很多同學(xué)都談到了二氧化硫的危害主要是會(huì)形成酸雨，那同學(xué)們知道酸雨會(huì)給人類帶來怎樣的危害嗎？(引導(dǎo)學(xué)生從①危害土壤和植物；②危害人類健康；③腐蝕建筑物、機(jī)械和市政設(shè)施三個(gè)方面思考)

[學(xué)生]學(xué)生討論。

[歸納]二氧化硫有毒是大氣的主要污染物之一，能形成酸雨。酸雨的危害有三個(gè)方面：(1)導(dǎo)致土壤酸化。酸雨能加速土壤礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的流失，改變土壤結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致土壤貧瘠化，影響植物正常發(fā)育；(2)危害人類的身體健康。酸雨對(duì)人類最嚴(yán)重的影響就是呼吸方面的問題，二氧化硫和二氧化氮會(huì)引起例如哮喘、干咳、頭痛、和眼睛、鼻子、喉嚨的過敏。酸雨間接的影響就是它會(huì)溶解水中的有毒金屬，被水果、蔬菜和動(dòng)物的組織吸收后，吃下這些東西會(huì)對(duì)人類的健康產(chǎn)生嚴(yán)重影響；(3)酸雨會(huì)腐蝕建筑物、機(jī)械和市政設(shè)施。酸雨能使非金屬建筑材料(混凝土、砂漿和灰砂磚)表面硬化水泥溶解，出現(xiàn)空洞和裂縫，導(dǎo)致強(qiáng)度降低，從而損壞建筑物，造成建筑物的使用壽命下降，影響城市市容和景觀，同時(shí)可能引發(fā)安全危險(xiǎn)。

酸雨給地球生態(tài)環(huán)境和人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)都帶來嚴(yán)重的影響和破壞，所以要合理利用好二氧化硫，特別是要減少二氧化硫的排放，以免造成環(huán)境污染。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)習(xí)了二氧化硫的性質(zhì)，就要讓學(xué)生明白二氧化硫的性質(zhì)與用途的關(guān)系。這樣的設(shè)計(jì)，既讓學(xué)生形成性質(zhì)決定用途的思維方式，又對(duì)課堂內(nèi)容進(jìn)行了強(qiáng)化，同時(shí)使學(xué)生認(rèn)識(shí)任何事物都有兩面性，告誡學(xué)生要將資源進(jìn)行合理的利用，保護(hù)好人類賴以生存的環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感。

5 教學(xué)反思

化學(xué)核心素養(yǎng)是科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，基于化學(xué)核心素養(yǎng)理念下的教學(xué)，要求教師要將知識(shí)傳授與培養(yǎng)能力結(jié)合起來，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究的過程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，形成化學(xué)學(xué)科觀念和學(xué)科思維，認(rèn)同化學(xué)學(xué)科價(jià)值和社會(huì)責(zé)任感。