浙江省衢州第二中學(xué)(324000) 張 勝 魯云龍 伊利梅

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》要求：立足于學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代生活和未來發(fā)展的需要，充分發(fā)揮化學(xué)課程的整體育人功能，構(gòu)建全面發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的高中化學(xué)課程目標(biāo)體系。倡導(dǎo)真實問題情境的應(yīng)用實例創(chuàng)設(shè)，開展以化學(xué)實驗為主的多種探究活動，重視教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化設(shè)計，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，促進學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)他們的科學(xué)精神和社會責(zé)任。然而，目前高中課堂教學(xué)中對科學(xué)精神與社會責(zé)任的培養(yǎng)意識相對薄弱，只注重成績唯分?jǐn)?shù)論，缺少對學(xué)生思維方法構(gòu)建的引導(dǎo)，部分地區(qū)和學(xué)校甚至忽視課堂實驗的探究與體驗，導(dǎo)致學(xué)生的模型認(rèn)知與證據(jù)推理能力不足。

1 深入研究教材，選擇合適的情境化教學(xué)素材

教材對必修1專題4的安排，是基于學(xué)生在研究了從海水和礦物材料中獲取物質(zhì)的基礎(chǔ)上，繼續(xù)學(xué)習(xí)元素及其化合物的性質(zhì)，也是為后續(xù)必修2學(xué)習(xí)元素周期表和周期律作鋪墊。而“二氧化硫的性質(zhì)和用途”是在研究了硅、鐵、銅單質(zhì)及其化合物的基礎(chǔ)上，繼續(xù)學(xué)習(xí)硫及其氧化物，也是為后面硫酸的學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備。因此，本節(jié)內(nèi)容除本身重要外，還起著承上啟下的作用。

化學(xué)化工企業(yè)及學(xué)校實驗室安全事故頻發(fā)，部分家長和學(xué)生“談化色變”，而課本整篇渲染的是SO2形成酸雨的危害，不利于培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。在學(xué)生掌握了對物質(zhì)獲取與應(yīng)用的模型構(gòu)建基礎(chǔ)上，順利遷移至含硫化合物。由于硫元素有非金屬元素的多種變價，SO2性質(zhì)有特殊性，學(xué)好本節(jié)內(nèi)容，學(xué)生可以進一步獲得研究非金屬單質(zhì)及其化合物性質(zhì)的一般方法和規(guī)律，對系統(tǒng)掌握元素及其化合物的性質(zhì)極其重要，也為后續(xù)學(xué)習(xí)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念積累素材。教材在本節(jié)內(nèi)容中提及了與硫相關(guān)的火山、溫泉、硫磺皂、黑火藥以及工業(yè)生產(chǎn)的硫酸，但這些遠離學(xué)生的生活，知識與認(rèn)知產(chǎn)生隔閡。倘若從紅酒、火柴(煙花、鞭炮)、硫磺熏制的中草藥、干貨、堅果、草帽以及紙張入手，更能激起學(xué)生的興趣，同時產(chǎn)生認(rèn)知沖突——SO2有害但生活中又無處不在!從而引導(dǎo)學(xué)生更深層次的思考，辯證地看待科技發(fā)展與社會需求的關(guān)系。

2 情境化驅(qū)動，構(gòu)建發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的課堂教學(xué)設(shè)計

情境化的學(xué)習(xí)模式是落實學(xué)科核心素養(yǎng)的一種有效教學(xué)方法。整堂課以情境導(dǎo)入問題，營造一種貼近生活的、輕松的情感氛圍，激發(fā)學(xué)生的情感、學(xué)習(xí)興趣和求知欲，驅(qū)動學(xué)生思考、探究、對比和歸納，并在解決細節(jié)問題中啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生運用遷移對比、證據(jù)推理與模型認(rèn)知等學(xué)科方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究和創(chuàng)新意識、科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任等學(xué)科素養(yǎng)，完善學(xué)生的思維體系。具體教學(xué)設(shè)計如圖1所示。

圖1 教學(xué)設(shè)計

3 情境化探究，落實發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的課堂教學(xué)過程

3.1 預(yù)設(shè)生活情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

情境1：教師課堂上倒紅酒、醒紅酒、品紅酒和觀察紅酒配料表。

提出問題：隨著葡萄酒逐漸進入我們的生活，并受到大眾的青睞，尤其是女性朋友，喝點葡萄酒可以美顏，那紅酒中為什么要加SO2？

學(xué)生：調(diào)節(jié)溶液pH。

引導(dǎo)：那大家知道喝紅酒大多需要提前醒酒，難道紅酒中有什么物質(zhì)“睡著”了，還是為了釋放SO2？

設(shè)計意圖：基于尋常的生活細節(jié)，提出問題，在看似輕松愉快的氛圍中形成強烈的情感沖擊！但是預(yù)習(xí)過的學(xué)生都有潛在認(rèn)識——SO2是有害物質(zhì)，怎么就能加入紅酒中？這樣的情境創(chuàng)設(shè)，讓學(xué)生質(zhì)疑“化學(xué)═污染”，解除了化學(xué)都是有毒有害的警惕之心，為后面培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任的核心素養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

3.2 利用情境設(shè)疑，探究SO2的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)

情境2：播放“葡萄酒添加成分中為何添加SO2”的科普視頻后，展示1個集滿SO2氣體的500 mL的礦泉水瓶，要求學(xué)生用化學(xué)的思維探究SO2的性質(zhì)。

提出問題：學(xué)生通過視頻講解知道葡萄酒中加SO2作為抗氧化劑，起保鮮和防腐的作用。請判斷SO2是什么類型的物質(zhì)？有著怎樣的性質(zhì)呢？為什么能夠起到抗氧化劑的作用？

探究活動1：觀察集滿SO2氣體的500 mL的礦泉水瓶，并打開煽聞，再用小燒杯倒入20 mL蒸餾水于瓶中，迅速蓋緊瓶蓋并振蕩，請學(xué)生觀察現(xiàn)象并描述物理性質(zhì)。

思考1：SO2的溶解過程是單純的物理溶解還是發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)？如何證明？

思考2：SO2與CO2都是酸性氧化物，他們有什么通性？學(xué)生根據(jù)知識遷移對比，知道SO2作為酸性氧化物，可與水、堿、堿性氧化物、某些鹽等反應(yīng)。

模型1應(yīng)用:在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生能夠認(rèn)識研究物質(zhì)的基本模式(見圖2)。又通過知識類比遷移，掌握SO2的物理性質(zhì)和作為酸性氧化物所具有的通性。

圖2 模型1：研究物質(zhì)的基本模式

設(shè)計意圖：通過探究SO2的性質(zhì)，比如聞氣味時要緊密聯(lián)系生活實際，現(xiàn)場劃1根火柴，聞一聞氣味，或者回憶春節(jié)期間燃放煙花鞭炮的氣味，讓學(xué)生理解煙花雖美，但仍需禁鞭的原因。通過類比CO2，提出如何證明SO2與水反應(yīng)的問題，在看似簡單的問題中，復(fù)習(xí)了弱酸、弱電解質(zhì)以及電離方程式的知識。通過引導(dǎo)學(xué)生的主動思考而不再是被動灌輸來構(gòu)建模型，既有助于學(xué)生形成成熟的化學(xué)思維方式，同時也提升了他們的思維深度。

探究活動2：打開展臺，將事先剪成1 cm×2 cm的若干濾紙長條，分別用硫化鈉溶液、酸性高錳酸鉀溶液、紫色石蕊試液、品紅溶液浸染制成試紙，貼在表面皿內(nèi)壁，并標(biāo)注為①②③④；另取培養(yǎng)皿，向里面加入3藥匙硫化鈉固體，小心滴加2膠頭滴管的濃硫酸，然后將上述處理好的表面皿倒扣在培養(yǎng)皿上，呈現(xiàn)在展臺的玻璃板上，如圖3所示。請學(xué)生觀察現(xiàn)象。

圖3 探究活動實驗

引導(dǎo):上述實驗體現(xiàn)了SO2氣體的什么性質(zhì)？能否從價態(tài)角度談?wù)勀愕目捶ǎ?/p>

學(xué)生活動:通過交流與討論，歸納實驗結(jié)果見表1。

表1 SO2的制備及性質(zhì)探究微型實驗的現(xiàn)象與結(jié)論

模型2應(yīng)用：基于氧化還原反應(yīng)中價態(tài)變化規(guī)律模型(見圖4)和前面所學(xué)鐵及其化合物的性質(zhì)一課中對該模型的應(yīng)用，學(xué)生很快就能借助模型2分析SO2氣體的氧化性和還原性。

圖4 模型2：氧化還原反應(yīng)中價態(tài)變化的規(guī)律

引導(dǎo)：SO2氣體使酸性高錳酸鉀褪色，也能使品紅褪色，是否都是因為它的還原性？通過加熱實驗探究SO2氣體的漂白性，并試著總結(jié)它與前面所學(xué)的漂白性物質(zhì)有何異同？

學(xué)生活動：通過交流與討論，歸納實驗結(jié)果見表2。

表2 不同類型漂白劑漂白原理歸納與總結(jié)

設(shè)計意圖：基于綠色化學(xué)理念，運用價態(tài)規(guī)律模型，通過啟發(fā)式提問，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識SO2氣體的酸性、氧化性、還原性和漂白性。課堂節(jié)奏把握要慢，給足學(xué)生思考時間，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖C據(jù)推理，引導(dǎo)學(xué)生對實驗現(xiàn)象進行合理解釋，從而得出實驗結(jié)論。至此，SO2氣體強還原性呼應(yīng)了情境1中的醒酒問題——為了讓葡萄酒中還原性物質(zhì)氧化，從而增強口感。給紅酒中添加SO2，就如同給皮膚涂防曬霜，起到犧牲SO2保護營養(yǎng)成分的作用。這樣的情境創(chuàng)設(shè)，讓學(xué)生在啟發(fā)性教學(xué)中思考，學(xué)會證據(jù)推理和知識對比，培養(yǎng)科學(xué)探究與證據(jù)推理的核心素養(yǎng)。

3.3 運用化學(xué)模型，認(rèn)識酸雨的形成過程和防治酸雨

情境3：取2 mL SO2水溶液,向其中加BaCl2溶液，再滴稀鹽酸，觀察實驗現(xiàn)象。過程中故意振蕩使SO2水溶液氧化，巧設(shè)實驗情境，在驗證性實驗中制造沖突，為硫酸型酸雨的形成作鋪墊。

引導(dǎo)：類比CO2與CaCl2，想一想SO2水溶液與BaCl2溶液會不會反應(yīng)，如果反應(yīng)的話，請寫出化學(xué)方程式。

學(xué)生：SO2+BaCl2+H2O=BaSO3↓+2HCl。

學(xué)生活動見表3。

表3 SO2形成硫酸型酸雨的實驗探究

點評：通過實驗發(fā)現(xiàn)SO2氣體在空氣中會被氧氣氧化，才會與BaCl2反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀。再次測SO2水溶液pH，證明SO2水溶液pH變小，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的嚴(yán)謹(jǐn)性。

模型3構(gòu)建：硫酸型酸雨形成的2條途徑，在教師與學(xué)生的問答中，就呈現(xiàn)在黑板上了。結(jié)合價態(tài)分析規(guī)律模型和含硫化合物的分類，就形成了它的價類二維圖模型(見圖5)。

圖5 模型3：硫元素的價類二維圖模型

設(shè)計意圖：通過實驗證明了硫酸型酸雨的特點，認(rèn)識到SO2氣體隨意排放的危害，增強了環(huán)境保護的意識。透過SO2氣體轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩嵬緩降难堇[，復(fù)習(xí)常見氧化劑和還原劑，初步形成含硫化合物之間相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。結(jié)合價態(tài)變化規(guī)律，構(gòu)建價類二維圖模型，為后面研究物質(zhì)間相互關(guān)系奠定基礎(chǔ)。

3.4 基于化學(xué)觀念，感受SO2的用途

情境4：教師課堂展示舊報紙、從市場購買的開心果、白木耳干貨和芒果干果脯，其中部分是Na2SO3或SO2處理過的。歸納總結(jié)SO2的用途如圖6所示,初步形成看待問題的唯物主義辯證觀。

圖6 SO2的用途總結(jié)

提出問題：食物用SO2處理了還能吃嗎？如何處理？

學(xué)生：能，如果量不多的情況下，建議加熱后再食用。

設(shè)計意圖：掌握SO2的漂白作用具有可逆性，能漂白某些有色物質(zhì)，但不能使紫色石蕊試液褪色。所以常用來漂白堅果、木耳、中草藥等干貨。

黑心商販用過量SO2進行食品加工，我們該怎么鑒別？理解適量防腐劑的添加利大于弊，但應(yīng)嚴(yán)格遵守食品質(zhì)量安全管理規(guī)定，限量使用。

4 反思與小結(jié)

本課采用化學(xué)物質(zhì)學(xué)習(xí)法——理化性質(zhì)及用途，并運用價態(tài)規(guī)律系統(tǒng)認(rèn)識了SO2。教學(xué)中放棄了原有分組實驗，設(shè)計一體化實驗裝置完成SO2的制備及性質(zhì)檢驗，節(jié)約了課堂時間，實現(xiàn)了實驗的微型化、綠色化、簡約化，且操作簡單、現(xiàn)象明顯。

本課以情境為主線，以實驗和問題為暗線，層層遞進，環(huán)環(huán)相扣，在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和點撥。通過引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會問題，運用模塊化學(xué)習(xí)方式，提高學(xué)生的化學(xué)思維深度；采用探究式實驗，增強學(xué)生證據(jù)推理能力；透過問題的啟發(fā)和引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)態(tài)度。

本課立足于生活中的化學(xué)氣息，透過衣、食、住、行、用，把化學(xué)生活化，把生活經(jīng)驗化學(xué)化。只有在真實“情境”中學(xué)習(xí)，學(xué)生才能對物質(zhì)世界形成深刻的認(rèn)知。所以，應(yīng)倡導(dǎo)教師在教學(xué)過程中密切聯(lián)系生活實際，讓學(xué)生以身邊生活為化學(xué)學(xué)習(xí)的土壤，以課堂學(xué)習(xí)為生長方向，以切實解決生活中某些問題為驅(qū)動力，讓學(xué)生學(xué)得真實、學(xué)得快樂、學(xué)得有用。