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)

隨著社會的變遷，教育的任務(wù)不僅僅是傳承知識，把知識轉(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《普通高中課程標準(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，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，教師在進行教學(xué)設(shè)計時，要以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)為主線設(shè)計教學(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)計為例來談?wù)勅绾卧谡n堂教學(xué)中滲透對化學(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體系，其內(nèi)容既承接了硫單質(zhì)的性質(zhì)，又進一步揭示非金屬化合物的重要性質(zhì)及其在生產(chǎn)生活中的運用，是高中化學(xué)的一個重要知識點。二氧化硫是集氧化性、還原性、漂白性于一身的酸性氧化物，通過對二氧化硫性質(zhì)的認知，鞏固和提高對氧化還原反應(yīng)知識認識，同時也將為本專題后續(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

高一年級的學(xué)生思維比較活躍，具備一定的抽象思維能力，但對形象具體、有實驗的教學(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)元素化合物知識的方式，知道“宏觀-微觀-符號”三重表征對于學(xué)習(xí)元素化合物知識的意義所在，宏觀辨識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)生的思維不夠嚴謹，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，因此需要進一步加強實驗探究，較全面地掌握學(xué)習(xí)的思維方式，增強對化學(xué)學(xué)科本身認識。

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

2.1 教學(xué)思路

(1)通過實驗的改進與探究，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究和創(chuàng)新意識。(2)運用“微觀-宏觀-符號”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，認識物質(zhì)的變化規(guī)律。(4)學(xué)會運用所學(xué)知識進行推理，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)建起對物質(zhì)性質(zhì)的模型認知。

2.2 教學(xué)目標

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

圖1 二氧化硫性質(zhì)的教學(xué)目標[1]

3 教學(xué)重難點

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

4 基于核心素養(yǎng)的課堂教學(xué)設(shè)計

4.1 以培養(yǎng)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的素養(yǎng)為理念，設(shè)計創(chuàng)新性實驗。

教學(xué)情景一：二氧化硫的水溶性

[實驗一]在一個裝滿SO2的礦泉水瓶中迅速地加一點水振蕩，觀察實驗現(xiàn)象。并思考為什么會有這個現(xiàn)象發(fā)生？

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

[實驗二]將兩變癟的礦泉水瓶(裝同樣多的水，變癟的程度大致相同。一個水中溶解了SO2，一個只有水)同時放在50℃的熱水中，觀察現(xiàn)象。

設(shè)計意圖：采用實驗導(dǎo)入式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生對新課內(nèi)容的興趣，從實驗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，比書本上的實驗更加形象生動，再由實驗二引出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分解)，為講解可逆反應(yīng)做鋪墊。這些實驗設(shè)計增加了學(xué)生對知識的好奇心和探究欲望，同時培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識。

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SO2水溶液呈什么性呢？

[學(xué)生]酸性。

[追問]用什么方法可以驗證SO2水溶液呈酸性？

[學(xué)生]用酸堿指示劑或pH試紙來檢測。

[設(shè)問]怎樣設(shè)計實驗說明SO2的水溶液的酸性強弱呢？

[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水溶液酸性的強弱？

[學(xué)生]思考討論。

設(shè)計意圖：通過這樣的教學(xué)設(shè)計讓學(xué)生認識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，加深學(xué)生對SO2水溶液酸性的理解。其過程含有創(chuàng)新意識，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)果會一樣嗎？我們再分別給兩支褪色的試管進行加熱,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]將上述兩個實驗進行進行對比，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)計意圖：利用SO2與氯水漂白性實驗的對比，加深學(xué)生對SO2漂白性的認識，讓學(xué)生學(xué)會對比、區(qū)分異同。同時增加了氯水與品紅的實驗，讓學(xué)生在創(chuàng)新的實驗中認識物質(zhì)的性質(zhì)并體會探究的樂趣，增強探究與創(chuàng)新的意識。

4.2 以培養(yǎng)“證據(jù)推理與模型認知”的素養(yǎng)為理念，學(xué)會推測性質(zhì)

教學(xué)情境四：借助CO2的性質(zhì)推理SO2的性質(zhì)

[引入]通過前面的實驗同學(xué)們已經(jīng)知道SO2的水溶液呈酸性，更加證實了SO2與CO2一樣都是酸性氧化物，根據(jù)對CO2性質(zhì)的認知，請同學(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)對比表

設(shè)計意圖：利用學(xué)生對CO2性質(zhì)的認知，即運用“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)中價態(tài)變化規(guī)律推測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？

[學(xué)生]-2、0、+4、+6。

[追問]從二氧化硫中硫的化合價推測它有什么化學(xué)性質(zhì)？

[學(xué)生]既有氧化性又有還原性。

[實驗]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]思考討論實驗方案并實施實驗。

實驗①在SO2的水溶液中加入少量KMnO4溶液。

實驗②在SO2的水溶液中加入少量溴水或碘水。

實驗③在SO2的水溶液中加入少量向 Ba(NO3)2溶液。

實驗④在SO2的水溶液中加入H2S的水溶液。

學(xué)生邊實驗邊完成表3的填寫。

表3 二氧化硫的還原性和氧化性

設(shè)計意圖：結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，引導(dǎo)同學(xué)們從SO2的化合價去推理出它的化學(xué)性質(zhì)，把握學(xué)習(xí)元素化合物知識的一般規(guī)律。SO2的硫的化合價為+4價，+4價在硫的化合價中屬于中間價態(tài)，根據(jù)前面所學(xué)氧化還原的知識，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)推理進行實驗方案的設(shè)計，通過實驗驗證其推理的準確性，學(xué)生在這個過程中一定會經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)問題-分析問題-提出假設(shè)-制定計劃-進行實驗-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一步提升，同時，幫助學(xué)生用“宏觀-微觀-符號”三重表征思維方式認識元素化合物的性質(zhì)。在實驗中有意識地加入Ba(NO3)2試劑，就是要拓展學(xué)生的發(fā)散性思維，建立“模型認知”的思維方式。根據(jù)對硝酸在水溶液中的存在形式認知，而導(dǎo)出硝酸根離子和SO2水溶液營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現(xiàn)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。

[設(shè)問]請同學(xué)們整理一下含有不同價態(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。

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)生建立起不同價態(tài)硫元素之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系圖(圖2)。

圖2不同價態(tài)硫元素之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系

設(shè)計意圖：SO2是硫元素的重要化合物，通過SO2能建構(gòu)起不同價態(tài)硫元素之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，讓學(xué)生學(xué)會將知識按照一定的線索進行歸類、整理，使零散、孤立的知識變?yōu)楸舜讼嗷ヂ?lián)系的整體，形成一個系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的知識網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；同時讓學(xué)生認識物質(zhì)是會變化的，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)度與社會責(zé)任”的素養(yǎng)為理念，學(xué)會認識事物的兩面性

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：

二氧化硫是一個很好的還原劑，利用二氧化硫的還原性，在紅酒中充一點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形成酸雨，那同學(xué)們知道酸雨會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、機械和市政設(shè)施三個方面思考)

[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。酸雨的危害有三個方面：(1)導(dǎo)致土壤酸化。酸雨能加速土壤礦物質(zhì)營養(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。酸雨對人類最嚴重的影響就是呼吸方面的問題，二氧化硫和二氧化氮會引起例如哮喘、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溶解水中的有毒金屬，被水果、蔬菜和動物的組織吸收后，吃下這些東西會對人類的健康產(chǎn)生嚴重影響；(3)酸雨會腐蝕建筑物、機械和市政設(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，同時可能引發(fā)安全危險。

酸雨給地球生態(tài)環(huán)境和人類社會經(jīng)濟都帶來嚴重的影響和破壞，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，既讓學(xué)生形成性質(zhì)決定用途的思維方式，又對課堂內(nèi)容進行了強化，同時使學(xué)生認識任何事物都有兩面性，告誡學(xué)生要將資源進行合理的利用，保護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)中體驗實驗探究的過程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，形成化學(xué)學(xué)科觀念和學(xué)科思維，認同化學(xué)學(xué)科價值和社會責(zé)任感。