創(chuàng)設(shè)情境 構(gòu)建模型 聚焦探究梁東旺楊歡摘要以?硫和氮的氧化物?教學(xué)設(shè)計(jì)為例，探索在真實(shí)情景中，以化合物的“價(jià)-類二維圖為指導(dǎo)，以探究為中心的課堂教學(xué)。在化學(xué)教學(xué)過程中，教師應(yīng)從宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)五個(gè)維度開展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。關(guān)鍵詞硫的氧化物；創(chuàng)設(shè)情境；“價(jià)-類二維圖；實(shí)驗(yàn)探究；化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中圖分類號(hào)G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1674-6058202111-0061-03一、教學(xué)設(shè)計(jì)背景2021年9月，?中國學(xué)生開展核心素養(yǎng)?發(fā)布?！皩W(xué)生開展核心素養(yǎng)指學(xué)生應(yīng)具備的、能夠適應(yīng)終身開展和社會(huì)開展需要的必備品質(zhì)和關(guān)鍵能力。?普通高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)?提出了“宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)五個(gè)維度的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的開展離不開情境學(xué)習(xí)，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、方法和學(xué)習(xí)任務(wù)融合在特定的情境中，讓學(xué)生在真實(shí)問題的解決過程中理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，建構(gòu)知識(shí)、技能體系，開展學(xué)科核心素養(yǎng)?；衔镏R(shí)相對(duì)零散，利用“價(jià)-類二維圖，一方面可以幫助學(xué)生構(gòu)建元素化合物的認(rèn)知模型，在模型指導(dǎo)下學(xué)習(xí)元素化合物知識(shí)，有利于形成系統(tǒng)的知識(shí)體系；另一方面，在二維圖中，物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系更加直觀，有利于轉(zhuǎn)化關(guān)系的建立。探究性實(shí)驗(yàn)是提升學(xué)生科學(xué)探究能力的重要載體，但中學(xué)教師常有的一個(gè)切身感受，那就是探究性實(shí)驗(yàn)存在“做實(shí)驗(yàn)時(shí)很熱鬧，做完啥也不知道的效率低下的問題。要解決這一問題，可以嘗試加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)前的討論與引導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng)不僅僅是學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，更重要的是提升學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)解決問題的能力。因此，在學(xué)生剛開始接觸探究性實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練時(shí)，實(shí)驗(yàn)前的引導(dǎo)必不可少，否那么實(shí)驗(yàn)就成了亂做，做完學(xué)生也得不到太大的收獲。本文以?硫和氮的氧化物?第一課時(shí)為例，探討基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)。該課創(chuàng)設(shè)了柳州市治理酸雨的真實(shí)情景，在化合物“價(jià)-類二維圖的指導(dǎo)下，以實(shí)驗(yàn)探究為中心，進(jìn)行了課程實(shí)踐。在課程中加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究前的引導(dǎo)，提高實(shí)驗(yàn)探究的效率，同時(shí)滲透平衡思想和綠色化學(xué)思想，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，全面開展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。二、教材及學(xué)情分析1.教材分析?硫和氮的氧化物?是人教版化學(xué)必修1第四章第三節(jié)的內(nèi)容，第一課時(shí)的教學(xué)內(nèi)容主要是硫的重要氧化物SO2及其污染。?普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)?中與本節(jié)相關(guān)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)是：通過實(shí)驗(yàn)了解硫及其重要化合物的主要性質(zhì)，認(rèn)識(shí)其在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響?；顒?dòng)和探究建議是：查閱資料并討論減少向大氣中排放二氧化硫的措施。本節(jié)內(nèi)容是在第二章?物質(zhì)的分類?氧化復(fù)原反應(yīng)?的根底上開展元素化合物知識(shí)的學(xué)習(xí)，在第三章?金屬化學(xué)性質(zhì)?的根底上，進(jìn)一步介紹化合物的相關(guān)知識(shí)和研究化合物性質(zhì)的方法，為元素族概念的形成、元素性質(zhì)的遞變規(guī)律、元素周期表的形成積累感性認(rèn)識(shí)的材料。本節(jié)內(nèi)容與環(huán)境問題密切相關(guān)，具有很高的社會(huì)價(jià)值。SO2在生產(chǎn)和生活中有重要的用途，同時(shí)對(duì)環(huán)境造成的危害也十分巨大，這種兩面性是培養(yǎng)學(xué)生全面看待事物，正確認(rèn)識(shí)化學(xué)的良好素材。2.學(xué)情分析學(xué)生在學(xué)習(xí)本課之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了物質(zhì)的分類、氧化復(fù)原反應(yīng)等內(nèi)容，同時(shí)也學(xué)習(xí)了典型的金屬元素以及硅、氯兩種非金屬，對(duì)元素知識(shí)有一定的了解。另外，學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有濃厚的興趣，樂于并有能力完成實(shí)驗(yàn)，也已經(jīng)具備了一定的觀察現(xiàn)象并根據(jù)現(xiàn)象推測結(jié)論的能力，但在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力方面還尚缺乏。學(xué)生已初步形成了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途的學(xué)科觀念，“宏微結(jié)合、變化平衡、實(shí)驗(yàn)探究、證據(jù)推理、社會(huì)責(zé)任等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)在本節(jié)課中有待繼續(xù)滲透與開展。三、教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施1.情境的創(chuàng)設(shè)與驅(qū)動(dòng)性問題的提出化學(xué)知識(shí)來源于生活情境和實(shí)踐。我們從實(shí)際生活中提取問題，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，可以培養(yǎng)學(xué)生從化學(xué)視角思考生活問題的能力。而在真實(shí)、生活化的情境中發(fā)現(xiàn)問題，可以使學(xué)生產(chǎn)生積極的學(xué)習(xí)心理和情緒情感，盡快進(jìn)入學(xué)習(xí)者的角色。本節(jié)課是在柳州上的一節(jié)公開課，因此選擇了柳州治理酸雨的歷史作為情境脈絡(luò)。柳州在1985-1995年曾是“十雨九酸的全國四大酸雨城市之一，經(jīng)治理解決了酸雨問題，城市環(huán)境得到了極大的改善。柳州的酸雨問題是如何產(chǎn)生的？柳州采取了什么措施來治理酸雨問題？哪些措施可以預(yù)防酸雨問題的再次出現(xiàn)？將這一系列問題作為問題線索，可驅(qū)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)探究學(xué)習(xí)。酸雨的產(chǎn)生涉及硫元素的轉(zhuǎn)化以及自然界中硫元素平衡的問題；酸雨的治理需要探究SO2的性質(zhì)；酸雨的預(yù)防那么是對(duì)學(xué)生所學(xué)內(nèi)容的檢驗(yàn)。在這一過程中，滲透了“變化觀念與平衡思想“實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)以及“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任等一系列化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。2.以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與探究為中心的課堂實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的靈魂，親身經(jīng)歷以探究為主的學(xué)習(xí)活動(dòng)是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的主要途徑。實(shí)驗(yàn)探究對(duì)于開展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)有著獨(dú)特的作用，是開展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重中之重。本節(jié)課以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為中心，讓學(xué)生通過探究的方式學(xué)習(xí)元素化合物的性質(zhì)，并在此過程中提升化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。【教學(xué)環(huán)節(jié)一】創(chuàng)設(shè)情境1985-1995年，柳州是全國四大酸雨城市之一，每年因酸雨造成的損失達(dá)幾十億元。柳州為何會(huì)成為四大酸雨城市之一，如今又是如何變回美麗的山水城市的？要答復(fù)這些問題，我們首先要知道酸雨的主要成分是什么？學(xué)生大都能答復(fù)出是SO2的超標(biāo)引發(fā)了酸雨?！驹O(shè)計(jì)意圖】以學(xué)生的家鄉(xiāng)柳州為例創(chuàng)設(shè)情境，提升學(xué)生的參與感，激發(fā)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感?！窘虒W(xué)環(huán)節(jié)二】思考1大氣中SO2的主要來源有哪些？對(duì)此問題，學(xué)生大多答復(fù)“燒煤，從而看出，學(xué)生對(duì)于自然界中的硫循環(huán)比較陌生，不清楚自然界中本來就有SO2存在，因此有必要在此展示自然界中硫循環(huán)的圖片圖1，向?qū)W生介紹“硫平衡這一概念。經(jīng)過學(xué)習(xí)，學(xué)生意識(shí)到酸雨的產(chǎn)生主要是人類活動(dòng)使得大量存在于礦石中的硫元素以SO2的形式釋放到空氣中，破壞了自然界中的硫平衡?；顒?dòng)1在“價(jià)-類二維圖圖2中表示出硫循環(huán)中出現(xiàn)的主要物質(zhì)。【設(shè)計(jì)意圖】了解大氣中SO2的來源，了解人類活動(dòng)對(duì)硫平衡的破壞，滲透“變化觀念與平衡思想。用熟悉的“價(jià)-類二維圖，幫助學(xué)生自主建構(gòu)含硫化合物的知識(shí)體系，開展元素觀和分類觀。【教學(xué)環(huán)節(jié)三】想治理酸雨必須先了解SO2的性質(zhì)。探究1演示實(shí)驗(yàn)把塞有膠塞、盛有SO2氣體的試管倒立在水中，在水面下翻開膠塞，觀察現(xiàn)象。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)出SO2的物理性質(zhì)。思考2根據(jù)自然界中硫元素的轉(zhuǎn)化關(guān)系，結(jié)合硫元素的“價(jià)-類二維圖，推測SO2的化學(xué)性質(zhì)，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。學(xué)生在之前元素化合物知識(shí)的學(xué)習(xí)中已經(jīng)掌握了從物質(zhì)類別和化合價(jià)兩個(gè)角度預(yù)測物質(zhì)性質(zhì)的方法，經(jīng)討論能夠比較容易得出以下結(jié)論：SO2是酸性氧化物，故應(yīng)具有酸性氧化物的通性；中心元素是+4價(jià)，處于中間價(jià)態(tài)，故SO2應(yīng)具有氧化性和復(fù)原性。而本節(jié)課的重點(diǎn)那么在于如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證SO2的化學(xué)性質(zhì)。在推測出的SO2的三個(gè)性質(zhì)中，驗(yàn)證酸性氧化物的通性是學(xué)生較熟悉的實(shí)驗(yàn)，因此上課的重點(diǎn)在于引導(dǎo)學(xué)生選擇適宜的試劑來驗(yàn)證SO2的氧化性和復(fù)原性，并總結(jié)出驗(yàn)證物質(zhì)氧化性和復(fù)原性的方法。以下是我引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一個(gè)片段。師：剛剛的幾位同學(xué)從物質(zhì)分類的角度預(yù)測了SO2的性質(zhì)并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)來證明，那么有沒有同學(xué)從另外的角度來推測它的性質(zhì)？生1：SO2有氧化性和復(fù)原性。師：你是怎么推測出來的？生1：SO2中的S是+4價(jià)，可以升高到+6價(jià)，也可以降低到0價(jià)或-2價(jià)，所以既有復(fù)原性又有氧化性。師：非常好。這是從化合價(jià)的角度來推測SO2的性質(zhì)。那你打算如何證明呢？生1：讓SO2與O2氧氣反應(yīng)，可以證明SO2有復(fù)原性。師：雖然這兩者可以反應(yīng)，但是兩種氣體反應(yīng)不太容易操作，另外SO2和O2反應(yīng)的條件比較苛刻，所以我們一般不用O2來驗(yàn)證SO2的復(fù)原性。我們還可以選擇什么試劑呢？師：要證明SO2的復(fù)原性，應(yīng)該讓它和哪一類物質(zhì)反應(yīng)？生2：氧化劑。師：常見的氧化劑有哪些？生3：氧氣、硝酸、高錳酸鉀、氯化鐵。師：非常好。除此之外，氯水、溴水、過氧化氫等也是常用的氧化劑。在這些氧化劑中，我們可以選擇哪些來驗(yàn)證SO2的復(fù)原性呢？我們是不是應(yīng)該選現(xiàn)象明顯、操作方便的試劑呢？生4：可以選酸性高錳酸鉀、氯水、溴水、氯化鐵這些有顏色的試劑來反應(yīng)。師：如果選擇酸性高錳酸鉀，你認(rèn)為可能的現(xiàn)象是什么呢？生5：高錳酸鉀溶液褪色。師：其他同學(xué)還有沒有補(bǔ)充？沒有的話我們接著來看看SO2的氧化性。仿照剛剛的思路，你認(rèn)為我們應(yīng)如何證明SO2的氧化性？生6：加復(fù)原劑。探究2學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)利用以下儀器和試劑圖3，探究SO2的化學(xué)性質(zhì)。除圖中試劑外，提供給學(xué)生的試劑還有紫色石蕊溶液、KMnO4溶液、Na2S溶液、H2O2溶液、品紅溶液、BaCl2溶液、稀H2SO4。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了之前的推測，同時(shí)也觀察到了沒有預(yù)測到的現(xiàn)象，即SO2能夠使品紅溶液褪色。能夠使品紅這一有機(jī)物褪色表達(dá)了SO2的漂白性。與Na2O2和Cl2這兩種具有漂白性的物質(zhì)相比，SO2的漂白原理跟它們一樣嗎？SO2的漂白性又有什么特征？探究3演示實(shí)驗(yàn)在“探究1使用過的試管中滴加2滴品紅溶液，用氣球套住試管口，振蕩，然后加熱試管，觀察現(xiàn)象，并分析SO2的漂白特點(diǎn)。在完成性質(zhì)教學(xué)后，進(jìn)行小結(jié)。思考3我們可以從哪幾個(gè)角度出發(fā)，研究物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)？圖4【設(shè)計(jì)意圖】培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，讓學(xué)生進(jìn)一步熟悉科學(xué)研究的根本方法：提出猜測實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出結(jié)論。其中重點(diǎn)滲透了“實(shí)驗(yàn)探究“證據(jù)推理與模型認(rèn)識(shí)的核心素養(yǎng)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)是微型實(shí)驗(yàn)，從源頭上減少污染，滲透綠色化學(xué)思想，同時(shí)進(jìn)一步穩(wěn)固和完善研究物質(zhì)性質(zhì)的維度：物質(zhì)類別、化合價(jià)、特性，構(gòu)建學(xué)習(xí)元素化合物知識(shí)的認(rèn)知模型?！窘虒W(xué)環(huán)節(jié)四】思考4實(shí)現(xiàn)物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化有哪些途徑？圖5活動(dòng)2以小組為單位，根據(jù)SO2的來源和性質(zhì)，以及以上轉(zhuǎn)化途徑，提出治理硫酸型酸雨的方法。學(xué)生討論后提出：將SO2轉(zhuǎn)化為其他含硫化合物。如工業(yè)上最常用的鈣基固硫法，就是先利用非氧化復(fù)原反應(yīng)，將SO2轉(zhuǎn)化為CaSO3，再進(jìn)一步氧化為CaSO4。另外，結(jié)合自然界中的硫循環(huán)，得出還可以利用植物吸收SO2，或從源頭上減少SO2的產(chǎn)生。思考5如何利用S單質(zhì)制取H2SO4？根據(jù)物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化方法，在反應(yīng)過程中S元素的化合價(jià)從0價(jià)變到了+6價(jià)，因此要借助氧化劑來實(shí)現(xiàn)這一過程。圖6制硫酸是SO2最重要的工業(yè)用途之一。在生活中，SO2也有廣泛的用途。思考6常有人用SO2處理以下物質(zhì)：草帽、干果、葡萄酒、米粉、銀耳、豆芽等展示相關(guān)圖片，你覺得是否適宜呢？【設(shè)計(jì)意圖】從物質(zhì)轉(zhuǎn)化的途徑方面給予學(xué)生學(xué)習(xí)元素化合物知識(shí)的方法性指導(dǎo)，建立轉(zhuǎn)化觀。以酸雨的治理和工業(yè)制硫酸為例，培養(yǎng)學(xué)生利用轉(zhuǎn)化觀解決化學(xué)問題的能力。從治理酸雨的兩條途徑：從源頭上減少產(chǎn)生以及產(chǎn)生后治理，滲透綠色化學(xué)思想：從源頭上減少有害物質(zhì)的產(chǎn)生，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)全面看待化學(xué)物質(zhì)的影響：造成危害的不是化學(xué)物質(zhì)本身，而是人類使用化學(xué)物質(zhì)的方式；對(duì)于任何化學(xué)品，都應(yīng)控制使用量，合理使用?！窘虒W(xué)環(huán)節(jié)五】活動(dòng)3請(qǐng)大家課后查閱資料，了解柳州在治理酸雨時(shí)所采取的措施。想一想，它們用到了哪些化學(xué)原理？如果想防止酸雨問題再次出現(xiàn)，我們應(yīng)怎么做？【設(shè)計(jì)意圖】作為課堂內(nèi)容的延伸，可讓課堂內(nèi)容從真實(shí)情景中來，回到真實(shí)情景中去，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任。四、結(jié)語有關(guān)?硫和氮的氧化物?第一課時(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)有多種形式。本節(jié)課嘗試結(jié)合本地歷史，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在元素化合物的“價(jià)-類二維圖指導(dǎo)下對(duì)二氧化硫的性質(zhì)展開實(shí)驗(yàn)探究，在開展實(shí)驗(yàn)前加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，使學(xué)生學(xué)會(huì)以實(shí)驗(yàn)探究的方式進(jìn)行研究，并努力在課堂中滲透化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。在課程實(shí)施中，應(yīng)重點(diǎn)觀察學(xué)生交流討論和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的情況，以評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)知識(shí)及技能的掌握程度，由此對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，幫助教師對(duì)課程進(jìn)行反思和改進(jìn)，提升教學(xué)效果。責(zé)任編輯羅艷猜你喜歡化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究創(chuàng)設(shè)情境在深度開展課堂對(duì)話教學(xué)中實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的培育化學(xué)教與學(xué)(2021年7期)2021-10-22談“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)中學(xué)教學(xué)參考理科版(2021年3期)2021-04-25探索新高考背景下的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培育化學(xué)教學(xué)(2021年9期)2021-12-10“探究變力做功與速度變化的關(guān)系教學(xué)設(shè)計(jì)物理教學(xué)探討(2021年2期)2021-03-16創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境提高復(fù)習(xí)課的有效性化學(xué)教與學(xué)(2021年1期)2021-02-16初中物理教學(xué)淺見讀與寫上旬刊(2021年11期)2021-01-19培養(yǎng)上好小學(xué)語文課的興趣都市家教下半月(2021年11期)2021-12-29小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的情境創(chuàng)設(shè)科教導(dǎo)刊電子版(2021年29期)2021-12-23淺談數(shù)學(xué)教學(xué)策略的探究小學(xué)教學(xué)參考(綜合)(2021年6期)2021-06-24對(duì)酚醛樹脂合成實(shí)驗(yàn)的假設(shè)干補(bǔ)正化學(xué)教學(xué)(2021年10期)2021-11-19