有效整合教學素材 培養(yǎng)學科核心素養(yǎng)

鐘仁梅

摘 要：教師的教學是建立在學生已有的認知基礎(chǔ)之上，通過對化學學科核心知識和核心理念的學習來展開教學活動，實現(xiàn)化學知識的內(nèi)化，促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。化學核心知識和核心觀念的形成應讓學生在化學課堂中分步驟、分階段完成。教師在創(chuàng)設(shè)的真實情境中將化學知識的學習與應用相關(guān)聯(lián)，有效整合教學素材，讓學生從一個全新的角度再認識化學，真正實現(xiàn)“教、學、評”的一體化。

關(guān)鍵詞：有效整合;教學素材;核心素養(yǎng)

一、問題的提出

《普通高中化學課程標準》明確提出，教師在化學教學與評價過程中應圍繞“發(fā)展學生化學學科核心素養(yǎng)”這一主旨，創(chuàng)設(shè)主題情境，優(yōu)化教學過程，激發(fā)學生的學習潛能，提高教學效率，開展“素養(yǎng)為本”的教學，倡導“教、學、評”一體化的綜合評價方式。教師的教學是建立在學生已有的認知基礎(chǔ)之上，通過對化學學科核心知識和核心理念的學習來展開教學活動，將化學知識內(nèi)化，促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。與傳統(tǒng)教學比較，教學的目標也從學生獲取知識這一終態(tài)目標轉(zhuǎn)化為學生從教師的教學過程中逐步獲取知識這一過程目標。化學核心知識和核心觀念的形成應讓學生在化學課堂中分步驟、分階段完成。

生活中對于SO2的了解主要基于三個方面，一是酸雨，二是空氣質(zhì)量日報里面的“首要污染物”，三是新聞視頻中出現(xiàn)的用SO2熏白的饅頭、白木耳、黃花菜等。留在人們心中的這些“疤”往往會干擾人們的正常判斷，于是，當SO2堂而皇之“出現(xiàn)”在紅酒中時，有些人會“談硫色變”。殊不知，SO2有其獨特的作用，在生產(chǎn)生活中扮演著我們熟悉或不熟悉的功與過。就我們?nèi)粘Ｉ钪新牭降囊恍╆P(guān)于食品問題、空氣質(zhì)量問題、水污染等問題的報道，也不能片面地認定“都是化學惹的禍”，化學既是“惡魔”也是“天使”，它的好與壞取決于人類是否正確、合理地使用，教師應指導學生客觀地去分析辨認。基于人們對化學的一些誤解，教師在教學中應把物質(zhì)性質(zhì)的學習滲入生產(chǎn)、生活中，在創(chuàng)設(shè)的真實情境中將化學知識的學習與知識的應用相關(guān)聯(lián)，有效整合教學素材，讓學生從一個全新的角度再認識化學，建立“化學本身沒有問題，化學是用來幫助我們解決問題”的觀點，真正實現(xiàn)“教、學、評”的一體化。

二、設(shè)計思路

在學習二氧化硫的性質(zhì)以前，學生已經(jīng)掌握了氧化還原反應和離子反應等基本概念和理論，知道并能運用研究物質(zhì)性質(zhì)的三維分析法（從物質(zhì)的分類角度、氧化還原角度及物質(zhì)的特性三個角度去分析），具備了一定的實驗探究能力及小組協(xié)作精神?；趯W生的生活常識、已建構(gòu)的物質(zhì)性質(zhì)的學習方法及思維發(fā)展水平進行了本節(jié)課的教學定位：通過實驗室模擬酸雨的形成，從認識角度將微觀的SO2與宏觀的酸雨相結(jié)合，使SO2性質(zhì)的探究在真實情境中開展;通過對酸雨成分的探討，從變化的觀點認識酸雨pH減小的合理性;學生通過參與實驗方案的設(shè)計，并在實驗過程中發(fā)現(xiàn)問題，從而優(yōu)化完善方案，這些體驗可以培養(yǎng)學生的科學探究能力及邏輯推理能力;通過探討酸雨的防治問題，能增強學生的環(huán)保意識和社會責任感;通過知識遷移到實際問題中的應用，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和哲學思辨思維能力;通過設(shè)置分層問題，可以擴大學生的學習空間，滿足不同學生的發(fā)展需求。

本節(jié)課擬采用明、暗兩條線相結(jié)合的方式授課，明線是探討酸雨的形成、成分、防治及SO2的應用，暗線是探索SO2的性質(zhì)及如何定性、定量檢測SO2。其教學思路如圖1所示。

三、教學過程

[教學環(huán)節(jié)1] 模擬酸雨的生成

引課：以對比圖片的形式展示酸雨的危害，引出本節(jié)課的素材話題“硫酸型酸雨”。

師：怎樣將SO2氣體溶于水？

生：向水中通入新制備的SO2氣體;將裝滿SO2氣體的試管倒置于水槽中，并持續(xù)搖晃試管;先將SO2收集在礦泉水瓶里，再加水并蓋緊瓶蓋震蕩等。

師：評價學生的方案，給出SO2的溶解性資料1∶40，引導學生設(shè)計一個簡易噴泉實驗裝置（圖2），模擬酸雨的生成。

模擬酸雨的生成：向大試管里事先收集滿SO2，帶橡皮塞的膠頭滴管事先吸滿水，再塞緊大試管，倒插入大燒杯中，將膠頭滴管中的水擠入大試管中，同時拔掉膠頭滴管的膠塞，馬上就看見噴泉。

生：觀察現(xiàn)象，得出結(jié)論：SO2易溶于水。

師：SO2的水溶液為什么稱為“酸雨”？

生：設(shè)計實驗，檢驗模擬酸雨的酸性。

（學生會考慮使用酸堿指示劑法或pH試紙法，教師對pH試紙的使用方法進行指導）

師：“酸雨”是指pH<5.6的雨水，正常雨水呈酸性是因為溶有CO2的緣故。SO2是僅僅溶于水中還是與水發(fā)生了反應呢？

生：從物質(zhì)組成上來說，SO2屬于酸性氧化物，性質(zhì)應該類似于CO2，具有酸性氧化物的通性，與水、堿、堿性氧化物都能發(fā)生反應。

設(shè)計意圖：通過實驗室模擬酸雨的生成，讓看似遙遠的情境轉(zhuǎn)移到可操作的實驗室里;通過對SO2噴泉實驗的觀察，感知SO2的溶解性;通過自行檢測酸雨的酸度，強化了學生的實驗基本操作能力;通過SO2、CO2的性質(zhì)類比，使學生認識到在化學學習中，“類比”是探尋物質(zhì)性質(zhì)的一種重要的學習方法。

[教學環(huán)節(jié)2] 探究酸雨的成分

生：分析某環(huán)保小組同學監(jiān)測的某地雨水的pH隨時間的變化圖（圖3），并思考：該雨水樣品是酸雨嗎？32h后，pH為什么不發(fā)生變化了？自然界中的酸雨又有哪些成分？

生：對比、分析數(shù)據(jù)可知，該雨水樣品是酸雨，0時刻的主要成分是H2SO3，pH減小是因為H2SO3被氧化為H2SO4，當H2SO3全部被氧化后，pH就不再發(fā)生變化，這也說明+4價的硫很容易被氧化，有強還原性。由此自然界中的酸雨應含有H2SO3、H2SO4。

師：酸雨中的成分用什么方法來檢測呢？

生：小組討論，設(shè)計酸雨成分的檢測方案并邊實驗邊完善。完整的酸雨成分的檢測方案如下：

小結(jié)：酸雨的成因分析

師：從氧化還原角度分析SO2或H2SO3中S元素的化合價，可以得出什么？

生：從化合價的角度看，+4價硫既有氧化性又有還原性，結(jié)合酸雨成分檢測實驗可知+4價硫的還原性應該比較強，氧化性會弱一些。

師：除了O2外，+4價硫還可以被哪些常見氧化劑氧化？

生：利用提供的藥品，實驗并書寫相應的離子方程式。

根據(jù)氧化還原反應原理，歸納：+4價硫的強還原性可以被很多氧化劑（如鹵素單質(zhì)、酸性高錳酸鉀溶液、H2O2、Fe3+等）氧化為+6價;同時也可以與-2價硫發(fā)生歸中反應生成單質(zhì)硫，體現(xiàn)弱氧化性。

設(shè)計意圖：通過分析酸雨在放置過程中pH的變化圖，使學生從變化的觀念理解pH減小的合理性（即發(fā)生了氧化還原反應），同時培養(yǎng)學生的圖表分析能力及數(shù)據(jù)處理能力，并認識到酸雨的形成有兩條途徑，且同時發(fā)生;通過設(shè)計與完善酸雨成分的檢測方案，培養(yǎng)學生嚴密的邏輯思維能力及科學的探究精神，并意識到在科學探究的過程中，對比實驗是一種常用的探究方法;通過“模擬酸雨中含有H2SO4”這一認知沖突，結(jié)合氧化還原反應的“價態(tài)律”，理解一方面+4價硫有強還原性，常見的很多氧化劑基本都能將它氧化為+6價，另一方面有弱氧化性，可以被某些還原劑還原為0價;利用酸雨中pH變化這一宏觀現(xiàn)象具體到酸雨中的微觀粒子H+的濃度變化，有效突破SO2強還原性這一難點。

[教學環(huán)節(jié)3] 酸雨的防止

治標要治本，解決硫酸型酸雨最好的辦法是開發(fā)新能源。對酸雨的治理，則需從源頭（SO2的來源）著手。

[教學環(huán)節(jié)4] 遷移應用，解決實際問題

展示文本、圖片資料：SO2出現(xiàn)的身影，如造紙廠、紅酒、果脯等，并設(shè)置了三層問題。

Q1：從以上信息中，你獲取到SO2還有哪些性質(zhì)？造紙廠在漂白紙漿時有三種方案，氯系（HClO、次氯酸鹽、ClO2）漂白、二氧化硫漂白、雙氧水漂白，其漂白原理有沒有差異？

第一層屬于基礎(chǔ)型問題。通過資料的閱讀，使學生從生活中獲取SO2的特性——漂白性，并與其他漂白劑相對比，明確各自的漂白原理。

Q2：某造紙廠排放的廢水中含有二氧化硫，若你是廠長，想把SO2轉(zhuǎn)化成鹽進行回收利用，評價以下方案的可行性，并判斷所得鹽的成分。（其他干擾雜質(zhì)不考慮）

方案一：向廢水中直接加入足量的BaCl2溶液。

方案二：向廢水中先加足量的燒堿，再加足量的BaCl2溶液。

方案三：向廢水中先加足量的雙氧水溶液，再加足量的BaCl2溶液。

追問：若最終要獲得硫酸鹽，工業(yè)上會選雙氧水嗎？若不選雙氧水，請找出合適的氧化劑。

第二層屬于綜合型問題，基于學生已完全理解SO2性質(zhì)的基礎(chǔ)上用于解決問題。將SO2的性質(zhì)帶入實際問題中，辨析SO2轉(zhuǎn)化為亞硫酸鹽及硫酸鹽的條件的差異性;通過探討工業(yè)上對“氧化劑的選擇”，明確實驗室與工業(yè)生成的差異，工業(yè)生產(chǎn)更需要多方利弊權(quán)衡。

Q3：若你是一名環(huán)保志愿者，檢測該造紙廠所排的廢水中是否殘留SO2，哪些試劑是可行的？并闡述原因。（假設(shè)沒有其他干擾雜質(zhì)）

①酸性KMnO4溶液 ②新制氯水 ③含酚酞的NaOH溶液 ④含淀粉的碘水 ⑤品紅試劑 ⑥FeCl3溶液 ⑦Ba（OH）2溶液

追問：若要定量檢測殘留SO2的量是否達到廢水的排放標準，還缺什么條件？并簡述你的實驗方案。

第三層屬于能力型問題。定性檢測基于學生已完全理解并能靈活應用SO2的性質(zhì)，才能選出正確的試劑;通過對方案的評價（試劑是否可行），讓學生知道可行的方案應該具有明顯的現(xiàn)象。定量檢測，需要將SO2的性質(zhì)及實驗的檢測原理綜合應用，設(shè)計合理的實驗方案，測量相關(guān)數(shù)據(jù)，通過實驗數(shù)據(jù)準確計算出SO2的含量，才能評價該廠的廢水是否達標。

設(shè)計意圖：SO2在給人類帶來危害的同時，也在服務于我們的生活，通過解決實際問題，使學生能用一種哲學思辨思維去認識我們的物質(zhì)世界，去看待化學物質(zhì);使學生意識到只有我們合理開發(fā)利用化學物質(zhì)，才會給人類帶來更多的利用價值。通過學生對化學的再認識，建立“化學本身沒有問題，化學是用來幫助我們解決問題”的觀點。

四、教學反思

本節(jié)課的教學內(nèi)容為“二氧化硫的性質(zhì)與作用”，隸屬于蘇教版專題四第一單元，對象是高一學生。本節(jié)課所采用的教學是以真實情境素材為載體，以實驗探究、邏輯推理為導索，一步步滲入并落實核心素養(yǎng)。

1.整合不同的教學素材，內(nèi)化核心素養(yǎng)

不同的教學素材有不同的應用價值，同一個教學素材，從不同的角度成分，也具有不同的應用價值。因此，教師應根據(jù)具體的教學安排，選擇有價值的教學素材，通過有效的整合，達到期望達到的核心素養(yǎng)目標。在素材應用中，選取不同的教學方式、教學策略，在真實情境中展開性質(zhì)的探究，又在真實情境中遷移應用，以將核心素養(yǎng)分階段、分步驟的內(nèi)化在課堂中，潛移默化中落實。

2.設(shè)置分層問題，根據(jù)學生實際落實不同層面的核心素養(yǎng)

SO2的性質(zhì)對高一學生來說，屬于“初見階段”，所以落實、運用基礎(chǔ)知識，是我在教學內(nèi)容設(shè)計上首要考慮的因素。教師在保證學生獲取共同基礎(chǔ)知識的前提下，考慮到學生的差異及不同學生在學習空間上的差異，在解決實際問題的情境中，分層設(shè)置了基礎(chǔ)型、綜合性、能力型這樣三個層次的問題，使不同的學生拓展的深難度不同，落實的核心素養(yǎng)層面不同，同時滿足了學生未來發(fā)展的多樣化需求。

3.“教、學、評”的一體化，使核心素養(yǎng)得到不同程度的發(fā)展

真實情境的教學素材，是基于“素養(yǎng)為本”這一核心課程理念所創(chuàng)設(shè)的，是優(yōu)化教學設(shè)計、提倡自主探究、激發(fā)學習潛能的一種教學實踐;對實際問題的解決，實現(xiàn)了“學生在學習過程中逐步獲取知識”這一教學過程目標，是改變學生學習方式、培養(yǎng)自主探究意識和實踐能力的一種手段，是真正實現(xiàn)“教學、學習、評價”一體化的一種途徑，是化學知識回歸生活的一種體驗，是增強學生的環(huán)保意識和社會責任感的一種途徑，是學生分階段、分層次地獲得素養(yǎng)價值的一種方法。

編輯 溫雪蓮