曾燕 申燕

摘要：以“SO2的性質”教學為例，分析了如何在教學過程中落實新課標理念，開展素養(yǎng)為本的教學；闡述了如何在教學中創(chuàng)設情境、開展基于實驗的探究活動、實現(xiàn)知識的結構化，如何在新課標理念下開展教學評價，為“素養(yǎng)為本”的教學實踐提供借鑒。

關鍵詞：素養(yǎng)為本；新課標理念；高中化學教學；SO2的性質

文章編號：1008-0546（2021）10-0037-05中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.10.009

一、背景介紹

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標”）提出重視開展“素養(yǎng)為本”的教學基本理念，指出“素養(yǎng)為本”的教學旨在通過學習方式的轉變，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。“素養(yǎng)為本”的教學需重點關注三方面的問題：真實問題情境的創(chuàng)設、以化學實驗為主的多種探究活動的開展以及教學內容的結構化設計。

為進一步落實“新課標”的教學理念和具體要求，各個版本的高中化學教材開展修訂工作，并于2019年發(fā)布使用。教材是將課程標準的要求進一步具體化，是達成國家要求的學科育人目標的主要參考依據。在魯科版必修第一冊教材中，“SO2的性質”是第3章第二節(jié)“硫的轉化”中“實驗室里研究不同價態(tài)硫元素之間的轉化”的重要內容。比較2019年和2004年兩個版本的教材發(fā)現(xiàn)，新教材內容在舊教材基礎上更加豐富完整，主要表現(xiàn)為：關注性質的完整性，新版教材增加了關于SO2物理性質的描述，使其性質更加充實；增強實驗的直觀性，新版教材增加了“SO2與H2S溶液的反應”“SO2使品紅溶液褪色”兩個實驗的實物圖，為化學實驗提供了可觀察的現(xiàn)象證據；重視原理的深刻性，舊版教材中，選用SO2使有色小花褪色，說明其能使品紅等有色物質褪色，新教材選用SO2使品紅溶液褪色，加熱后恢復原色，這就為進一步理清其漂白原理提供了空間；突出物質的應用性，新版教材在該部分內容最后介紹SO2的用途及使用規(guī)范，與最開始的SO2具有毒性形成鮮明的對比，引導學生形成對物質的辯證認識觀。教材修訂過程中內容的增補進一步凸顯了SO2作為含硫無機物的核心物質的重要性，SO2作為一種酸性氧化物，其處于中間價態(tài)的硫元素的化合價可升可降，這就決定了SO2具有豐富的物質類別通性和氧化還原特性等。因此，SO2性質的教學是幫助學生建構和應用“價-類二維”思想的有效載體。為進一步踐行“素養(yǎng)為本”的教學理念，筆者以“SO2的性質”為例進行探索，現(xiàn)將教學過程整理成文。

二、教學設計及實施過程

1.教學整體設計

“新課標”對該部分內容的學業(yè)要求為，結合真實情境中的應用實例或通過實驗探究，了解SO2的主要性質，認識其在生產中的應用和對生態(tài)環(huán)境的影響。為落實學業(yè)要求，本節(jié)課結合SO2在生產、生活中的應用，結合具體的實驗情境，引導學生了解SO2的性質，并應用SO2的性質解決真實問題，其教學過程見表1。

2.“素養(yǎng)為本”理念的體現(xiàn)

（1）情境的創(chuàng)設

單旭峰老師[1]在高考化學學科試題評價中曾指出，“情境是圍繞某一特定主題事實，以文字、數(shù)據、圖表等方式，為設計問題任務、達成測評目標而呈現(xiàn)試題信息的載體?！鼻榫巢粌H是試題評價的載體，也是推進課堂教學有序進行的必備因素。

本節(jié)課主要創(chuàng)設了兩大情境。其一，播放自己創(chuàng)制的關于SO2訴求的小視頻。人人談硫色變，卻忽略其用途，SO2希望被客觀、公正地看待，呼吁學生理解科學技術是一把雙刃劍，使用科學的方法才能實現(xiàn)揚功避過、化過為功，以此幫助學生樹立正確的學科價值觀與社會責任感。此外，視頻中有關SO2漂白草帽但長時間暴曬后又恢復原色的介紹，又為學生預測SO2具有漂白性提供了參考，為后續(xù)實驗的開展提供了重要的依據。該情境的創(chuàng)設不僅為引入教學主題而服務，也為后續(xù)的性質預測及實驗驗證埋下伏筆，幫助學生基于自主推測，完成SO2性質的建構。其二，通過C與濃硫酸反應氣體產物的檢驗這一實驗探索情境，通過問題的層層深入，步步鋪墊，幫助學生在應用SO2相關性質的過程中，實現(xiàn)思維的提升和能力的進階。

（2）活動的開展

活動的開展是學生在實踐中建構知識的有效途徑，為教師引導生生互動、生生評價提供了契機?！缎抡n標》所規(guī)定的學生必做實驗是“不同價態(tài)含硫物質的轉化”，并在學習活動建議中說明，可選用不同價態(tài)含硫物質的轉化、二氧化硫的性質作為學生的實驗及探究活動。而SO2是一種有毒氣體，往往不被引入課堂開展性質驗證實驗，但本節(jié)課中，將SO2收集于透明塑料瓶中，極大地減少了實驗過程逸散于空氣中的SO2的量，在減低實驗危害的同時極大地方便了實驗活動的組織。本節(jié)課開展的主要探究活動過程如下：

①活動一：SO2性質的預測與驗證

【師】準確掌握SO2的性質，才能更客觀公正地看待它。請同學從化合價和物質分類兩個角度，預測SO2可能具有哪些性質，并指明你的預測依據。

【生】酸性，因為SO2是酸性氧化物。

【師】SO2是酸性氧化物，是否能說明SO2具有酸性？

【生1】SO2的水溶液具有酸性。

【生2】SO2還具有氧化性和還原性，SO2中硫元素的化合價處于中間價態(tài)，化合價可以升高也可以降低，所以預測其既有氧化性又有還原性。

【師】通過觀看視頻，你還能預測SO2的其他性質嗎？

【生】SO2具有漂白性。因為SO2能用來漂白草帽編織物等。

【師】請同學們根據自己的預測，選擇合適的試劑（實驗供選試劑：透明塑料瓶中裝有SO2氣體、紫色石蕊試液、品紅溶液、H2S溶液、酸性高錳酸鉀溶液及稀硫酸溶液）完成實驗驗證。

教師講解實驗操作方法，學生開展分組實驗（圖1），并匯報實驗結果。

【生1】我們小組向其中一個塑料瓶中加入了紫色石蕊試液，振蕩后發(fā)現(xiàn)，紫色石蕊試液顏色變紅，這就驗證了SO2是一種酸性氧化物。

【生2】我們小組加入了酸性高錳酸鉀溶液，反應非?？欤尤氲乃嵝愿咤i酸鉀溶液迅速就褪色了，這說明SO2具有還原性。此外，我們還在另一個塑料瓶中加入了氫硫酸溶液，振蕩后，發(fā)現(xiàn)溶液變渾濁。說明SO2具有氧化性。

【師】溶液變渾濁是產生了什么顏色的沉淀？這個沉淀是什么？

【生2】淡黃色沉淀，應該是單質硫。

【師】你的判斷依據是什么？

【生2】H2S與SO2發(fā)生反應時，其中-2價和+4價的硫變價為0價硫，SO2中硫的化合價降低，表現(xiàn)氧化性。

【生3】我們小組還加入了品紅溶液，振蕩，品紅溶液慢慢褪色。我們認為這個現(xiàn)象體現(xiàn)了SO2的漂白性。

【生4】那為什么SO2能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，不是體現(xiàn)SO2的漂白性呢？

【生2】在這個反應中，錳從+7價降為+2價，顏色褪去。

【生1】那既然SO2具有漂白性，為什么紫色石蕊溶液是變紅，而不是褪色呢？

【師】這就說明SO2的漂白具有局限性，主要是使品紅等有色物質褪色。在剛才的視頻中，大家有沒有觀察到，漂白后的草帽經長時間日曬，又恢復了原色。同學們有沒有什么啟發(fā)？

【生】說明褪色不穩(wěn)定。

【師】其不穩(wěn)定主要是由受熱引起的。請同學們設計實驗進行驗證。

學生通過小組討論，設計并完成實驗（圖2）。

【師】SO2的漂白原理有別于氯水，氯水的漂白利用了其強氧化性，是不可逆轉的漂白；而SO2的漂白原理是其與有色物質生成了不穩(wěn)定的無色物質，加熱分解又恢復原色。在剛才的討論中，有小組同學認為SO2使酸性高錳酸鉀溶液褪色，也是其漂白性的表現(xiàn)，現(xiàn)在能否設計實驗從側面說明不是漂白作用？

【生5】可以加熱褪色后的溶液，如果顏色能恢復，說明是由于SO2的漂白性導致褪色；如果不能恢復，則說明不是漂白性所致。

設計意圖：本活動引導學生從“價-類二維”視角預測SO2的性質，并總結SO2的特性。然后，再引導學生分組合作完成實驗驗證，分析實驗現(xiàn)象，得出實驗結論。實驗結論和學生預測的一致性，有利于學生內化“價-類二維”的認識思路，形成自覺的分析模型，為之后學習其他元素及其化合物提供了認識視角，有利于繁雜的元素化合物知識學習整體化、系統(tǒng)化。

②活動二：SO2性質的綜合應用

【師】了解了SO2的性質，我們來探究一個實際問題。C與濃硫酸在加熱條件下反應，生成CO2、SO2和水蒸氣。問題1：如何檢驗上述氣體產物中的SO2？

【生1】將混合氣體通入品紅溶液。

【師】可否使用酸性高錳酸鉀溶液檢驗混合氣體中的SO2？

【生】可以，CO2不會干擾檢驗。

【師】問題2：如何除去上述氣體產物中的SO2？

【生】通入酸性高錳酸鉀溶液。

【師】問題3：如何檢驗上述氣體產物中的CO2？

【生1】用澄清石灰水檢驗。

【生2】我覺得不行，SO2也是一種酸性氧化物，和CO2氣體性質相似，它們都能使澄清石灰水變渾濁。

【師】SO2氣體會對CO2氣體的檢驗造成干擾，那應該怎么辦？

【生】可以利用酸性高錳酸鉀溶液先除去SO2氣體。

【師】將從酸性高錳酸鉀溶液中導出的氣體再通入澄清石灰水，若澄清石灰水變渾濁，則說明一定含有CO2氣體，對嗎？

【生1】已經除去了SO2，使澄清石灰水變渾濁的一定就是CO2。

【生2】感覺這里有些不嚴謹，雖然用酸性高錳酸鉀吸收SO2，但還是需要證明SO2一定是被吸收完全的。

【師】那具體要怎么做呢？

【生】可以將除去SO2后的氣體通入品紅溶液，檢驗它是否被除干凈。

【師】問題4：請同學們利用以下儀器（圖3），儀器可重復使用，設計實驗方案實現(xiàn)對上述反應的三種氣體的逐一檢驗。用字母編號表示儀器連接順序，并注明相應的試劑。

學生小組討論，并進行方案匯報。

【生1】我們小組選擇的裝置連接方案是A→C→B1→B2→B3→B4，A為發(fā)生裝置，其他的裝置中依次盛放無水硫酸銅、品紅溶液、酸性高錳酸鉀溶液、品紅溶液和澄清石灰水。先檢驗水蒸氣，接著檢驗SO2，除去SO2，然后檢驗SO2是否被除干凈，最后檢驗CO2。

【生2】我們小組的方案是：A→C→B1′→B2′→B3′，跟上組同學的區(qū)別是減少了B裝置的使用。C中的試劑相同，而B1′中盛放酸性高錳酸鉀溶液，檢驗并除去SO2氣體；B2′中盛放品紅溶液，檢驗SO2氣體是否除凈；B3′盛放澄清石灰水，檢驗CO2氣體。

【生3】我們小組的與前兩組同學的都不相同，我們選擇：A→C→B1″→B2″→B3″，C中試劑相同，而B1″中盛放品紅溶液，檢驗SO2氣體；B2″中盛放酸性高錳酸鉀溶液，除去并檢驗SO2氣體是否除凈；B3″放入澄清石灰水，檢驗CO2。

【師】三組方案思路大體是一致的，第二組同學在第一組同學的基礎上，省略了B1處的品紅溶液，第三組同學在第一組同學的基礎上，省略了B3處的品紅溶液。這樣的省略是否合理？它們的省略又將引起哪些其他的改變？

【生1】是可以的，酸性高錳酸鉀溶液本身可用于檢驗SO2，又可以除去SO2。

【生2】酸性高錳酸鉀溶液既用于檢驗SO2，又用于除去SO2，那就要對它的濃度有要求，如果高錳酸鉀溶液濃度過低，溶液很快褪色，可能會造成SO2除不干凈；但濃度過大，又可能不便于觀察其顏色變化。

【師】同學們的設計都是合理的，通過上述問題的討論，大家體會多種物質檢驗的一般思路，同時也會發(fā)現(xiàn)物質檢驗的方式存在著多樣性，檢驗方法也并不是唯一的。

設計意圖：本活動在真實的實驗情境中挖掘出一系列思維能力要求逐級提升的問題，由最簡單的“如何檢驗SO2？”到“如何除去SO2？”，再到“如何檢驗CO2？”，最后到“如何逐一檢驗三種氣體？”問題對學生的能力要求由理解掌握到分析評價，最后要求學生創(chuàng)造性地提出綜合設計方案。學生在問題的驅動下拾級而上，實現(xiàn)進階。此外，學生在討論交流的過程中，不斷地質疑、批判、認同，提升了思維的深度。

（3）結構化設計

東北師大的鄭長龍教授[2]認為結構化是“將認識環(huán)節(jié)按照一定的邏輯線索有機地組織起來，形成穩(wěn)定的認識模型”，結構化的認知有利于學生對化學學科的知識及思維方式形成系統(tǒng)性的認識。本節(jié)課在教學過程中，主要從兩個角度考慮知識的結構化設計。

①SO2性質的結構化

在本節(jié)課中，教師引導學生從“價-類二維”視角預測SO2可能具有的性質，然后開展小組合作實驗，對預測的性質進行驗證，最后完成以SO2為中心物質的“價-類二維”圖的梳理。學生在實驗事實與“價-類二維”認識模型的關聯(lián)和匹配中，逐漸理解“價-類二維”認識模型在元素化合物知識學習中重要作用，并形成運用該模型分析解決問題的主動意識。

②SO2和CO2性質的結構化

作為兩種常見的酸性氧化物氣體，其檢驗和除雜必然是教學需關注的重點，在教學過程中，引導學生關注兩者性質的異同，利用其差異逐一檢驗，當因檢驗方法相同而無法規(guī)避時，再次選擇利用差異將其中一種除去以排除干擾。在引導學生分析思維的同時，幫助他們建立起混合氣體成分的檢驗模型。

3.教學評價

教學評價應既兼顧過程性又兼顧終結性，力求全面客觀評價學生的真實學習情況。本節(jié)課教學在活動過程中開展學生與學生、教師對學生的即時性評價，通過評價及時了解學生的知識掌握情況、能力進階狀態(tài)以及思維發(fā)展階段，實現(xiàn)在預設和生成中靈動地調整教學。

此外，教學完成后對該班級50名學生以紙筆測試的形式進行問卷調查，以此檢測學生達成本節(jié)課教學學業(yè)要求的情況[3]。

調查問卷的題目（共7題）源于對主題學業(yè)內容要求的解讀（表2）。采用李克特式五點量表計分法，選項包括：非常同意、同意、一般、不同意和非常不同意，分別記為5、4、3、2、1分。發(fā)放問卷50份，回收問卷50份，回收率100%。

采用SPSS 19.0進行定量數(shù)據分析（圖4），本次調查問卷的Alpha值為0.919，說明各學生的問卷結果一致性較好，可信度高。

由問卷數(shù)據統(tǒng)計結果可知（表2），學生認為本節(jié)課的學習方法有利于他們描述、辨識SO2的物理和化學性質及實驗現(xiàn)象。而在本節(jié)教學中，“我能用化學方程式、離子反應方程式正確表示SO2的主要化學性質”得分最低，可歸因于教學設計過程中，僅關注SO2相關性質實驗的現(xiàn)象證據和結論的匹配，應用SO2的性質進行方案設計，弱化了此部分化學方程式（離子方程式）的書寫，因此，在今后的教學中，教師設計實驗記錄單時，需包含的主要要素不僅有“操作”“現(xiàn)象”“解釋”及“結論”，還應要求學生填寫相應的化學方程式或離子方程式，以實現(xiàn)宏觀現(xiàn)象、微觀解釋和符號書寫的三種表征的關聯(lián)與統(tǒng)一。此外，學生在SO2的檢驗等簡單任務方案的設計及社會性議題的討論方面仍不能得心應手，這需要在后續(xù)的綜合度較高的陌生情境問題的解決中得以強化。

三、總結與反思

總之，落實新課標理念下“素養(yǎng)為本”的教學指向學生素養(yǎng)發(fā)展，我們需重點關注教學情境化、情境問題化、問題活動化、評價多元化。以真實且易于學生認同的情境串聯(lián)教學，基于真實情境挖掘系列具有邏輯關聯(lián)的任務（問題），學生在解決問題中不斷構建和應用知識、培養(yǎng)技能和觀念，從而不斷地實現(xiàn)自我發(fā)展與超越。教師是教學的設計師，是學生學習的引路人，為每位學生的能力提升和素養(yǎng)發(fā)展創(chuàng)造機會，是我們教師義不容辭的責任。

參考文獻

[1]單旭峰.基于高考評價體系的化學科考試內容改革實施路徑[J].中國考試，2019（12）：45-52

[2]鄭長龍，孫佳林.“素養(yǎng)為本”的化學課堂教學的設計與實施[J].課程·教材·教法，2018，38（4）：71-78

[3]申燕，楊顯江，李迪.在實驗探究中發(fā)展化學核心素養(yǎng)和關鍵能力——以“金屬的化學性質”為例[J].化學教學，2019（2）：46-50