李若琳 王玉霞

［通信作者］王玉霞，女，河南人，教授，博士，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向：有機(jī)化學(xué)。

［摘 要］文章基于5E教學(xué)模式進(jìn)行“二氧化硫的性質(zhì)”教學(xué)設(shè)計(jì)，以葡萄酒為情境載體，將學(xué)生置于真實(shí)的生活場景之中，并圍繞激發(fā)學(xué)生興趣、開展探究實(shí)驗(yàn)、解釋現(xiàn)象原理、促進(jìn)學(xué)以致用、評價(jià)學(xué)習(xí)效果等步驟展開教學(xué)實(shí)踐研究。

［關(guān)鍵詞］生活化教學(xué)；5E教學(xué)模式；二氧化硫

［中圖分類號］? ? G633.8? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2023）35-0064-04

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課標(biāo)”）關(guān)注學(xué)生在自身發(fā)展過程中的個(gè)性化需求，提倡轉(zhuǎn)變?nèi)瞬排囵B(yǎng)模式，遵循教育教學(xué)規(guī)律和學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律，重視真實(shí)問題情境的創(chuàng)設(shè)，從學(xué)生的思想、學(xué)習(xí)、生活實(shí)際出發(fā)，強(qiáng)調(diào)課程內(nèi)容情境化，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變和學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)［1］。陶行知提出了“生活即教育”的重要觀點(diǎn)，他認(rèn)為教育的目的是解決生活中存在的問題，教育只有以生活為中心，才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的教育。教育不應(yīng)局限于書本，而應(yīng)貼近實(shí)際生活，調(diào)動學(xué)生的手和腦，促進(jìn)學(xué)生身心全面發(fā)展［2］。5E教學(xué)模式的五個(gè)環(huán)節(jié)包括吸引（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、遷移（Elaboration）、評價(jià)（Evaluation），因這些環(huán)節(jié)的英文首字母都是“E”，所以稱為“5E教學(xué)模式”。二十世紀(jì)初，我國引入了5E教學(xué)模式，介紹了該模式的內(nèi)涵和內(nèi)容，許多學(xué)者嘗試將其應(yīng)用于課堂教學(xué)并開展了相關(guān)研究［3］。

本文基于5E教學(xué)模式進(jìn)行“二氧化硫的性質(zhì)”教學(xué)設(shè)計(jì)，在教學(xué)過程中將化學(xué)知識與生活實(shí)際聯(lián)系起來，以期為5E教學(xué)模式在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用提供一些參考。

一、教材分析

“二氧化硫的性質(zhì)”是新人教版教材必修第二冊第五章第一節(jié)“硫及其化合物”中的內(nèi)容。二氧化硫是含硫化合物的典型代表，在“非金屬及其化合物”中占據(jù)重要地位。本節(jié)課以葡萄酒為引入，圍繞二氧化硫作為添加劑所起的作用展開，將學(xué)生置于生活情境之中。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生學(xué)會辯證地看待含硫物質(zhì)的“好壞”，從而培養(yǎng)“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”核心素養(yǎng)，體會化學(xué)的神奇魅力［4］。

二、學(xué)情分析

在上本節(jié)課之前，學(xué)生對元素化合物知識已有一定的了解，還學(xué)習(xí)了離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等知識，能從元素化合價(jià)的角度去分析物質(zhì)的性質(zhì)。在學(xué)習(xí)本節(jié)課之后，學(xué)生能夠形成一個(gè)完整的元素化合物知識體系。

三、教學(xué)目標(biāo)

1.通過小組實(shí)驗(yàn)探究，掌握二氧化硫的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，初步形成從物質(zhì)類別通性、元素價(jià)態(tài)變化的角度猜測物質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)知模型。

2.通過聯(lián)系生活實(shí)際，利用二氧化硫的性質(zhì)去解釋葡萄酒中添加適量二氧化硫的原因，肯定二氧化硫在生產(chǎn)生活中所起的作用，學(xué)會一分為二地看待問題。

3.通過故事導(dǎo)入了解酸雨的危害，討論防治酸雨的措施，初步形成運(yùn)用化學(xué)知識解決實(shí)際問題的意識，增強(qiáng)保護(hù)環(huán)境的社會責(zé)任感。

四、教學(xué)過程

任務(wù)一：認(rèn)識二氧化硫的物理性質(zhì)

吸引環(huán)節(jié)：葡萄酒中的添加劑——二氧化硫

【教師】葡萄酒是以葡萄為原材料，經(jīng)微生物發(fā)酵而形成的一種美味可口的飲品。古人云：“葡萄美酒夜光杯，欲飲琵琶馬上催?！比藗冊谄穱L葡萄酒時(shí)，通常要先搖一搖酒杯，這是為什么呢？

【展示圖片】展示葡萄酒的成分（如圖1）。

【提供資料】在釀造葡萄酒的過程中，面臨著三大難題：一是葡萄皮表面攜帶的雜菌會影響葡萄酒的釀造和保存；二是葡萄酒中含有還原性物質(zhì)多酚、單寧等，這些物質(zhì)氧化后會影響葡萄酒的色澤；三是發(fā)酵過程中，隨著糖分的減少，葡萄酒的口感會發(fā)生變化［5］。人們發(fā)現(xiàn)將SO2通入葡萄酒中可有效解決以上問題。

設(shè)計(jì)意圖：以生活中常見的葡萄酒為例，引出本節(jié)課要學(xué)習(xí)的二氧化硫。真實(shí)生活情境的創(chuàng)設(shè)，可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。

探究環(huán)節(jié)：探究二氧化硫的物理性質(zhì)

【實(shí)驗(yàn)探究】每個(gè)小組的桌前都放有一塑料瓶事先收集好的二氧化硫氣體。

（1）觀察氣體顏色；慢慢打開瓶蓋，用手輕輕扇動，該氣體具有什么氣味？

（2）用針筒向塑料瓶中注入水，你會觀察到什么現(xiàn)象？該現(xiàn)象說明了什么？

【學(xué)生回答】（1）無色、有刺激性氣味。

（2）塑料瓶變癟，說明SO2易溶于水。

解釋環(huán)節(jié)：總結(jié)二氧化硫的物理性質(zhì)

【學(xué)生小結(jié)】無色，具有刺激性氣味，易溶于水。

【教師補(bǔ)充】SO2是無色、有刺激性氣味的有毒氣體，容易液化，易溶于水，密度比空氣大。通常情況下，1體積的水可溶解約40體積的SO2。

任務(wù)二：認(rèn)識二氧化硫的氧化性、還原性及酸性氧化物的通性

吸引環(huán)節(jié)：樂山大佛“閉眼”事件

【提供資料】樂山大佛位于四川省樂山市。相傳每逢有災(zāi)難發(fā)生，樂山大佛都會閉上眼睛；而每逢有喜事發(fā)生，樂山大佛又會重新睜開眼睛。其實(shí)，樂山大佛閉眼是由酸雨侵蝕所致。大佛的眼睛使用的是非金屬建筑材料，而酸雨能夠使非金屬建筑材料表面溶解，從而看起來像“閉上了眼睛”。

【展示圖片】展示樂山大佛睜眼與閉眼的圖片（如圖2）。

設(shè)計(jì)意圖：通過樂山大佛“閉眼”事件，揭示酸雨對環(huán)境的危害，引導(dǎo)學(xué)生推測SO2能夠與水反應(yīng)。

【教師補(bǔ)充】上述材料中提到的酸雨是指pH<5.6的雨雪或其他形式的降水，形成酸雨的主要原因是大氣中二氧化硫和氮氧化物等物質(zhì)的過量排放。

【推測猜想】從組成上來看，SO2是一種非金屬氧化物，而非金屬氧化物大多是酸性氧化物，因此猜想SO2屬于酸性氧化物，請同學(xué)們設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明這一猜想。

探究環(huán)節(jié)：探究二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)

【實(shí)驗(yàn)探究】用三支試管各取少量上述塑料瓶中的SO2水溶液。

探究1：用潔凈的玻璃棒蘸取第一支試管中的少量溶液點(diǎn)于pH試紙上，并與標(biāo)準(zhǔn)比色卡進(jìn)行對照，測出SO2水溶液的pH值約為5。

探究2：在第二支試管中，滴入2～3滴石蕊試液，觀察到溶液顏色變紅。

探究3：將第三支試管中的溶液加入盛有澄清石灰水的燒杯中，觀察到澄清石灰水變渾濁。

【小組討論】SO2溶于水，水溶液呈酸性；SO2能與H2O、堿等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，體現(xiàn)了酸性氧化物的性質(zhì)。

解釋環(huán)節(jié)：SO2水溶液呈酸性的原因

【教師引導(dǎo)】SO2水溶液之所以呈酸性，是因?yàn)槿苡谒腟O2與H2O發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，生成了亞硫酸。請同學(xué)們寫出化學(xué)方程式。

【學(xué)生回答】SO2 + H2O＝H2SO3。

【糾錯(cuò)】SO2 + H2O?H2SO3。

【教師講解】SO2與水反應(yīng)生成的產(chǎn)物是亞硫酸，亞硫酸不穩(wěn)定，又分解為SO2與H2O。像這樣，在相同的條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)，稱為“可逆反應(yīng)”。

遷移環(huán)節(jié)：含硫燃料中加生石灰可防治酸雨

【教師引導(dǎo)】在燃燒化石燃料時(shí)會產(chǎn)生廢氣SO2，若不及時(shí)治理，SO2過量排放就會引起酸雨。向含硫燃料中加入生石灰可達(dá)到治理SO2的目的，這是為什么呢？請寫出相關(guān)的化學(xué)方程式。

【上臺展示】生石灰可以與SO2發(fā)生反應(yīng)，從而減少SO2的排放。反應(yīng)方程式為：SO2 + CaO＝CaSO3。

設(shè)計(jì)意圖：以酸雨的治理為切入點(diǎn)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)二氧化硫與堿性氧化物的反應(yīng)，了解酸雨防治方法的同時(shí)掌握化學(xué)知識。

【回歸情境】你們能用剛才學(xué)習(xí)的知識解釋一下往葡萄酒中添加SO2為什么會具有殺菌的作用嗎？（提示：在較低pH條件下，一些細(xì)菌無法存活）

【學(xué)生回答】加入SO2可使葡萄酒呈酸性，從而起到抑菌的作用。

吸引環(huán)節(jié)：二氧化硫在葡萄酒中作抗氧化劑

【教師提出】SO2可以防止葡萄汁中的天然成分，比如多酚、單寧等還原性物質(zhì)被氧化，SO2為什么具有抗氧化的作用呢？（提示：從元素化合價(jià)及氧化還原反應(yīng)的角度進(jìn)行分析）

【學(xué)生回答】SO2中S元素的化合價(jià)為+4價(jià)，具有還原性，利用SO2的還原性可防止葡萄酒中的多酚、單寧等物質(zhì)被氧化。

設(shè)計(jì)意圖：通過SO2在葡萄酒中可作抗氧化劑的事例，引導(dǎo)學(xué)生從元素化合價(jià)和氧化還原反應(yīng)的角度對SO2的性質(zhì)進(jìn)行推測，并通過實(shí)驗(yàn)探究獲取知識，進(jìn)而提升“變化觀念”“科學(xué)探究”等核心素養(yǎng)。

探究環(huán)節(jié)：探究二氧化硫的還原性

【實(shí)驗(yàn)探究】

實(shí)驗(yàn)試劑：溴水、SO2水溶液。

實(shí)驗(yàn)操作：先在試管中加入少量的SO2水溶液，再滴加幾滴溴水，然后振蕩試管。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：溴水褪色。

解釋環(huán)節(jié)：溴水褪色的原因

【教師解釋】溴水之所以褪色，是因?yàn)镾O2與溴水發(fā)生了氧化還原反應(yīng)：SO2 + Br2 + 2H2O＝2HBr + H2SO4。

S元素的化合價(jià)從+4價(jià)變?yōu)?6價(jià)，化合價(jià)升高，SO2在該反應(yīng)中作還原劑，被氧化，具有還原性。

遷移環(huán)節(jié)：SO2與其他氧化劑的反應(yīng)

【教師小結(jié)】SO2的還原性還表現(xiàn)為能與氧氣、氯水、酸性高錳酸鉀溶液等發(fā)生反應(yīng)。

【板書】2SO2 + O2 [催化劑] 2SO3

SO2 + Cl2 + 2H2O＝H2SO4 + 2HCl

5SO2+2KMnO4+2H2O＝K2SO4+2MnSO4 + 2H2SO4

探究環(huán)節(jié)：探究二氧化硫的氧化性

【實(shí)驗(yàn)探究】

實(shí)驗(yàn)試劑：SO2氣體和H2S溶液。

實(shí)驗(yàn)操作：向H2S溶液中通入SO2氣體。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：產(chǎn)生黃色沉淀。

解釋環(huán)節(jié)：產(chǎn)生黃色沉淀的原因

【教師解釋】之所以產(chǎn)生黃色沉淀，是因?yàn)镾O2與H2S發(fā)生了反應(yīng)：SO2+2H2S＝3S↓+2H2O。

【教師提問】在上述反應(yīng)中，S元素的化合價(jià)是如何變化的？

【學(xué)生回答】SO2中S元素的化合價(jià)從+4價(jià)變?yōu)?價(jià)，化合價(jià)降低，SO2在該反應(yīng)中作氧化劑，被還原，具有氧化性；H2S中S元素的化合價(jià)從-2價(jià)變?yōu)?價(jià)，化合價(jià)升高，H2S在該反應(yīng)中作還原劑，被氧化，具有還原性。

任務(wù)三：認(rèn)識二氧化硫的漂白性

吸引環(huán)節(jié)：超市采購冰糖

【情境導(dǎo)入】小明在A、B兩個(gè)超市分別購買了一定數(shù)量的冰糖，其中A超市的冰糖顏色很白，而且透明度高，顆粒較小；B超市的冰糖略帶淡黃色，呈大塊狀。同學(xué)們，如果讓你們?nèi)ゲ少彵?，你們會選擇哪種呢？

【學(xué)生回答】我會選擇購買A超市的冰糖，因?yàn)锳超市的冰糖顏色白且透明，顆粒大小適中。（經(jīng)討論，絕大部分學(xué)生同意這種選擇）

【播放PPT】顧客在采購像銀耳、蓮藕和蝦皮這樣的食材時(shí)，總是喜歡挑選一些外觀好看、色澤干凈的，但你們知道這些顏色是怎么來的嗎？

【展示圖片】展示被二氧化硫漂白過的食物（如圖3）。

圖3

【教師補(bǔ)充】其實(shí)，這些色澤純凈的食材是用SO2漂白過的，不法商販為使食材顏色鮮亮或延長食材的使用期限，會過量添加SO2。購買者食用了SO2超標(biāo)的食物會產(chǎn)生惡心、嘔吐等癥狀，其肝、臟、腎會受到嚴(yán)重的損害。

設(shè)計(jì)意圖：通過超市采購冰糖這樣一個(gè)生活事件，讓學(xué)生在生活場景當(dāng)中學(xué)習(xí)化學(xué)知識，這有利于促進(jìn)學(xué)生科學(xué)健康地生活。

【回顧舊知】我們之前已經(jīng)知道濕潤的氯氣具有漂白性，同學(xué)們，你們還記得其中的原理嗎？

【學(xué)生回答】氯氣與水發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，生成了具有強(qiáng)氧化性的次氯酸，利用次氯酸的強(qiáng)氧化性可以進(jìn)行漂白。

設(shè)計(jì)意圖：通過回顧舊知，不僅可讓學(xué)生復(fù)習(xí)次氯酸的漂白原理，并對二氧化硫的漂白原理進(jìn)行合理猜想，還可以由此激發(fā)學(xué)生的探究欲望。

【教師】次氯酸之所以具有漂白性，是因?yàn)榇温人峋哂袕?qiáng)氧化性，那二氧化硫的漂白原理又是什么呢？下面我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

探究環(huán)節(jié)：探究二氧化硫的漂白性

【實(shí)驗(yàn)探究】

實(shí)驗(yàn)藥品：SO2水溶液、品紅溶液。

實(shí)驗(yàn)操作：先在試管中加入少量的SO2水溶液，接著滴加1～2滴品紅溶液，然后振蕩試管。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：振蕩后溶液由紅色變?yōu)闊o色。

【繼續(xù)探究】用酒精燈加熱試管。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：加熱后，溶液從無色恢復(fù)為紅色，過程中可聞到刺激性氣味。

解釋環(huán)節(jié)：SO2使品紅溶液褪色的原因

【教師解釋】在SO2水溶液中加入品紅溶液，紅色褪去，說明SO2具有漂白性。在這個(gè)過程中發(fā)生的反應(yīng)屬于化合反應(yīng)，生成了不穩(wěn)定的無色物質(zhì)，這種不穩(wěn)定的物質(zhì)加熱易分解，因此加熱后溶液顏色變?yōu)樵瓉淼募t色。由此可見，SO2的漂白具有暫時(shí)性。

遷移環(huán)節(jié)：SO2在日常生活中的用處

【回歸情境】SO2于我們而言并非只有壞處，在葡萄酒中添加SO2的第三個(gè)作用就是利用其漂白性漂白葡萄酒中的花青素，以調(diào)節(jié)葡萄酒的顏色。在工業(yè)上，常用SO2漂白紙漿、毛、絲等。此外，SO2在蜜餞、干果、食糖等食品的加工中也起著重要作用。我國在食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了二氧化硫在食品中的使用范圍和最大使用量，如二氧化硫用于葡萄酒的最大使用量為0.25 g/L。

【展示圖片】展示用SO2加工過的食品等（如圖4）。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活，學(xué)以致用，體會SO2在生活中有利的一面，以培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”核心素養(yǎng)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

評價(jià)環(huán)節(jié)：布置課后任務(wù)，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果

【課堂小結(jié)】通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，大家都有哪些收獲呢？

【學(xué)生回答】在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中，我了解了葡萄酒中添加SO2的三大作用，掌握了SO2的物理、化學(xué)性質(zhì)，清楚了SO2的化學(xué)性質(zhì)包括還原性、氧化性和漂白性，還知道了SO2可作為食品添加劑，但需要控制其用量。

【課后任務(wù)】

1.課后查閱資料了解哪些食品在加工的過程中會用到SO2，若過量使用SO2會有什么危害；

2.總結(jié)檢測食品中SO2殘留量的方法，想一想在日常生活中如何用最簡單的方法避免挑選到用SO2熏制的食物；

3.萬事萬物都有利有弊，SO2在化工生產(chǎn)及日常生活中都有哪些好處呢？請查閱資料進(jìn)行總結(jié)。

五、教學(xué)反思

本節(jié)課以葡萄酒為情境主線，設(shè)置了三個(gè)探究性學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究、互動交流的過程中經(jīng)歷知識生成的過程，達(dá)到掌握化學(xué)知識的目的?；瘜W(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)知識的過程中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，有利于提升認(rèn)知能力［6］。從教學(xué)反饋來看，基于生活化的5E教學(xué)模式在本節(jié)課中教學(xué)效果良好，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用于生活實(shí)際，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

在實(shí)際的化學(xué)課堂上，教師可靈活運(yùn)用5E教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)：在“吸引”階段，可采用生活場景進(jìn)行導(dǎo)入；在“探究”和“解釋”階段，應(yīng)注重學(xué)生的自主探究和分析猜測；在“遷移”階段，應(yīng)設(shè)置新的問題情境，從而讓學(xué)生學(xué)以致用；在“評價(jià)”階段，不應(yīng)只進(jìn)行結(jié)果性評價(jià)，還應(yīng)重視過程性評價(jià)，從而鼓勵學(xué)生積極參與課堂活動，并進(jìn)行自我評價(jià)和小組內(nèi)、小組間的互評。

六、總結(jié)

5E教學(xué)模式以科學(xué)探究為核心，在元素化合物的教學(xué)中有著重要的應(yīng)用。在本節(jié)課中，學(xué)生置身于真實(shí)的生活情境之中，在學(xué)習(xí)化學(xué)知識的同時(shí)，也體會了化學(xué)與生活、健康和環(huán)境的聯(lián)系，由此提升思維能力，培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)。另外，當(dāng)學(xué)生認(rèn)識到二氧化硫雖然是一種大氣污染物，但其在生產(chǎn)生活中還發(fā)揮著許多積極的作用，由此學(xué)會一分為二地看待問題，自覺提高保護(hù)環(huán)境的意識，增強(qiáng)自身的社會責(zé)任感。

在今后的教學(xué)中，教師要繼續(xù)致力于開發(fā)基于5E教學(xué)模式的生活化教學(xué)案例，將核心素養(yǎng)融入知識傳授的過程中，使學(xué)生在完成一個(gè)個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)的同時(shí)，也能培養(yǎng)與提升學(xué)科核心素養(yǎng)。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)：2017年版2020年修訂［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］? 單鈺，龐海云.陶行知“生活即教育”理論在教學(xué)中的運(yùn)用［J］.經(jīng)濟(jì)師，2021（8）：215-216.

［3］? 胡久華，高沖.5E教學(xué)模式在我國的教學(xué)實(shí)踐及其國外研究進(jìn)展評析［J］.化學(xué)教育，2017（1）：5-9.

［4］? 湯群.高中化學(xué)“硫的單質(zhì)及化合物”的項(xiàng)目式教學(xué)：探究葡萄酒中的二氧化硫［J］.化學(xué)教學(xué)，2022（8）：47-52.

［5］? 祝金蕊.基于真實(shí)情境的“二氧化硫”教學(xué)設(shè)計(jì)［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2023（9）：37-38.

［6］? 王秀閣.化學(xué)關(guān)鍵認(rèn)知能力的發(fā)展路徑及培養(yǎng)策略［J］.化學(xué)教育（中英文），2020（15）：24-28.

（責(zé)任編輯 羅 艷）