指向高中化學核心素養的教學設計

張楠楠 郭鴻成

【摘要】發展核心素養是新一輪課改的重要目標。本文以高一《硫及其化合物》復習課為例，嘗試把知識的學習以及STSE觀念的領悟進行一體化的設計，將“科學精神與社會責任”素養“潤物細無聲”地滲透到課堂中。

【關鍵詞】核心素養 教學設計 硫及其化合物

【中圖分類號】G633.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）07-0136-03

課改雖然已進行多年，由于受傳統應試教育的影響，重“教學成績”輕“教育觀念”的現象仍比比皆是。以高中《化學1》“硫及其化合物”復習課的教學過程為例。常見的教學流程：按照硫元素常見的化合價，列出典型物質，再重點回顧SO2和硫酸物理、化學性質，通過大量的練習加以鞏固。除知識點外，留給學生較深印象的是SO2能引起酸雨，濃硫酸有強腐蝕性，……甚至毀容。這樣的教學設計，容易產生“化學即污染，化學即危險”的錯誤認識，教學的教育功能缺失。

伴隨課程標準的修訂，“核心素養”成了當下中學教育中出現頻次很高的熱詞。“科學精神和社會責任”作為化學核心素養之一，是指在認識化學科學本質和化學科學的價值，理解科學、技術、社會、環境（STSE）關系的基礎上，逐漸形成的對化學科學技術應有的科學精神和社會責任感。“科學精神和社會責任”核心素養的提出，凸顯了這一要求在課程中的地位及其對學生發展的作用；反映了在我國對學生進行社會責任教育呈現了前所未有的重視。這就需要我們去探尋更為適切的教學方式。

基于以上思考，本文以“硫及其化合物”復習課為例，開展指向化學核心素養的教學設計，嘗試著把知識的學習以及STSE觀念的領悟進行一體化的設計，以期讓學生在掌握基本知識和技能的基礎上，形成正確的價值觀。

一、指向化學核心素養的教學設計思路

“科學精神與社會責任”核心素養揭示了化學學習更高層面的價值追求。這一素養恰恰是我們長期以來一味追求分數的課堂教學中較為薄弱的。因為社會責任感不是簡單的學科知識目標，它不能像傳授知識一樣平鋪直敘。化學科學的廣泛應用性特點，決定了化學問題具有真實的情境性，在解決真實情境問題中能培養科學精神和社會責任感，形成和發展正確的價值觀。

（一）課程標準分析

“硫及其化合物”的知識內容在普通高中化學課程標準中的要求如下：

內容標準：通過實驗了解氯、氮、硫、硅等非金屬及其重要化合物的性質，認識其在生產中的作用和對生態環境的影響。

活動與探究建議：查閱資料并討論：減少向大氣中排放氮氧化物、二氧化硫的舉措從課標要求可以明確知道，本節教學內容與社會和生活緊密聯系，非常切合 STSE 教育理念。STSE 教育理念下的教學設計，其核心思想是要體現從自然、社會和生活走進化學科學，幫助學生從科學，技術，社會和關注環境的視角去認識和學習化學，真正的實現知識的生活化、應用化，并且更加自然的引導學生關注物質使用過程中所帶來的環境問題。所以，對于教學設計中情境素材的開發與使用的時候，素材的選擇應該體現這種思想。

（二）教學目標分析

1.在查閱含硫礦物過程中，培養學生資料提取與使用的信息素養，體會化學對社會的重大貢獻。

2.在復習含硫化合物的性質時，關注其中的變化規律，滲透分類觀，價態觀，讓學生對物質性質與反應的認知變得立體，進而能預測一些反應的發生。

3.在探秘古代“綠礬油”來源的資料學習過程中，通過猜想與推理、實驗探究等，體會化學方法在資源的開發利用中的重要作用，發展學生證據推理、科學精神等學科核心素養。

4.通過對生產生活中一些化學方法的討論分析，體驗設計合理的化學方法對可持續發展的重要意義，發展學生創新意識，培養學生的社會責任感。

根據上述分析，筆者在教學設計的過程中，參考畢華林教授主編的《化學教學設計》，設計了基于STSE教育理念，指向化學核心素養的教學設計流程圖1。

提煉學科課程的教育價值。將情境轉化成一系列與“硫及其化合物”主題相關的問題，然后引導學生進行一系列的學習活動，在學習活動之后再回歸到生產生活中的問題。

二、指向化學核心素養的教學實施分析

從教學環節的設計入手，體現知識與聯系實際兩條主線的融合思想。以“發現自然——探索自然——開發自然——利用自然——保護自然”五個環節組織學生學習，避免學生在學習的過程中出現知識和環境教育“兩張皮”的情況。通過創設真實的問題情境，開展科學的實驗探究，建構合理的知識脈絡，既復習梳理了主干知識，又培養了學科思維和能力，落實化學核心素養，尤其是“科學態度和社會責任”素養。

學生上講臺介紹展示交流（學生課前資料搜索）主要用途：1.制取硫酸，其礦渣可用來煉鐵、煉鋼。2.礦石含有許多較貴重的金屬，如銅、鎳、鋅、金、銀、鈷、鉬及稀有元素硒等，常被用做金屬冶煉工業的原料。3.可制作極薄（<200 nm）的太陽能薄膜電池，價格便宜資源豐富，無毒。被認為是一種極具發展潛力的太陽能電極材料。

[探索自然]探秘綠礬油成分

資料1：在古代中國，以綠礬（FeSO4·7H2O）為原料進行干餾（隔絕空氣加熱），然后將生成的氣體導出冷凝至室溫，得到一種無色液體，稱之為“綠礬油”，同時干餾釜內得到紅棕色固體。

問題1：大家猜想下，紅棕色固體、綠礬油、無色液體分別是什么物質？

問題2：從物質和價態角度分析，可能還有什么產物？請寫出干餾過程的化學方程式。

生：2FeSO4·7H2O=Fe2O3+SO2+SO3+14H2O

【實驗探究1】取用無水FeSO4隔絕空氣加熱，將FeSO4受熱產生的氣體按圖示裝置進行實驗，請大家觀察實驗現象。

……

[開發自然]實現含硫物轉化

隨著現代工業發展，硫酸的制備方法也已經非常成熟。接觸法制硫酸的原料為S單質或黃鐵礦（FeS2）

工業設備：沸騰爐→接觸室→吸收塔

問題7：用化學方程式分別表示上述過程。

問題8：煅燒黃鐵礦或硫單質能否直接得到SO3？為什么？

信息：某次煅燒黃鐵礦制取的氣體中含SO2 7%、O2 11%、 N2 78%、 CO2 4%（都是體積分數）

問題9：化學實驗室里如何實現將+4價硫元素轉化為+6價硫元素？

以下哪些試劑有可能實現這一轉化？ 酸性KMnO4溶液、 碘水、H2O2、KI溶液

問題10：已知相同條件下物質氧化性順序：酸性KMnO4溶液> H2O2>碘水

你準備選擇何種試劑驗證你的猜想？

【實驗探究2】碘水中通入SO2

問題11：表明上述轉化卻已實現的證據有哪些？

【實驗探究3】上述褪色后的溶液，先加入稀鹽酸，再滴加BaCl2溶液。

問題12：溶液中有SO42-存在能作為證據嗎？為什么？

[利用自然] 為人類創造財富

硫酸的用途非常廣泛，可用于制造肥料、藥物、炸藥、顏料、洗滌劑、蓄電池等，也廣泛應用于凈化石油、金屬冶煉以及染料等工業中。

問題13：下面情況需要使用濃硫酸還是稀硫酸？并指出利用了硫酸的何種性質。

a.清洗銅表面的銅綠 b.與Zn反應制取H2

c.作為SO2 氣體的干燥劑

d.將蔗糖中的-OH和-H脫去形成H2O

e.使Al，Fe表面形成致密的保護膜

f.實驗室與Na2SO3反應制備SO2

問題14：濃硫酸與稀硫酸性質區別的本質原因是什么？

[保護自然] 可持續發展

化學教會我們探索自然，改造世界，化學也承擔“可持續發展”的社會責任。我們都要保護我們好賴以生存的地球。

問題15：下列哪些做法是合理的？請談談對每一種做法的觀點。

a.利用細菌代替濃硫酸，進行生物煉銅；

b.利用（NH4）2SO3吸收工業尾氣中的SO2；

c.對化石燃料進行脫硫；

d.尋找氫能，核能，太陽能等新能源替代化石燃料，消除污染源。

這種基于STSE 教育理念進行的教學設計，選取了結合實際的情境素材，素材不僅承載著基本的化學學科知識，而且與學生所處的社會生活環境密切相關。從硫及其化合物在自然界中的存在，到實現不同價態含硫物質之間的相互轉化，再到硫的轉化在工業生產和環境保護中的體現和應用，進行多角度的學習、滲透與領悟，引導學生將所學知識與當今科學、技術、社會、環境相聯系，關注科技進步帶來社會發展而引發的環境問題，能夠讓學生真實的感受到分析問題和解決問題過程中帶來的成功感和喜悅感。

三、指向化學核心素養的教學設計邏輯

化學知識是相互依存、相互關聯的。本節課充分利用了這種相互依存和相互關聯，對有關教學內容進行適當的整理和加工，使之更具條理性、結構化，促使相關知識的核心價值自然地顯現出來。不難發現，五個環節都指向了“自然”，發現自然→探索自然→開發自然→改造自然→保護自然，凸顯“知識來源于哪里？”的觀念建構。

（一）課程內容到教學內容的轉化

根據符號學的理論，“知識”作為一種符號，其本身是無意義的，只有當知識與學生的生活實際發生關聯時，方能賦予知識恰當的意義。因此，本節課通過精心選擇與利用課程資源，使課程內容與學生的生活實際產生了關聯，充分發揮課程資源具有的教學價值，挖掘真實情境中涵蓋的主要教學內容。

在教學活動中，抓住核心知識與核心素養，形成了整節課的主脈，使得課堂的主線明了清晰，形成合理的知識脈絡（如下圖），既復習梳理了主干知識，又培養了學科思維和能力。

（二）教學內容到問題導學的轉化

將教學內容轉化為一個個的問題情境，設計資料查找，理論分析，化學實驗探究，邏輯推理等多種學習活動，這樣的學習過程比起傳統設計更加開放，激發學生學習化學的興趣，促進學生學習方式的轉變。如[探索自然]環節，問題設計如下：

【實驗探究1】我們取用無水FeSO4隔絕空氣加熱，將FeSO4受熱產生的氣體按圖示裝置進行實驗，請大家觀察實驗現象。

問題3：通過什么現象可以說明有SO2生成？

問題4：通入一段時間后，發現A瓶中出現白色沉淀，該沉淀是什么？會不會有BaSO3沉淀？

生：從物質類別來看，SO2，SO3都是酸性氧化物，一般溶于水可以的到相應的酸H2SO3和H2SO4，但H2SO3是弱酸，不可以與BaCl2反應得到BaSO3沉淀，因為這里弱酸H2SO3不能制取HCl。

問題5：用Na2CO3溶液來吸收尾氣是否合理？較長時間后C瓶中的溶質主要是什么？

生：Na2CO3可以和SO2反應，最終得到NaHSO3

師：H2SO3的酸性強于H2CO3，所以H2SO3可以與Na2CO3反應得到H2CO3，當通入足量的SO2時，Na2SO3又可與SO2反應生成NaHSO3，這一點和CO2與Na2CO3反應非常類似。

問題6：將A瓶和B瓶交換，對檢驗有何影響？

從課堂實錄片段來看，借助實驗情境，在問題鏈的牽引下發現更多更深刻的問題。吸引學生積極主動地參與探究活動，利用分類、類比等方法，回顧SO2作為酸性氧化物的性質。對SO2通入BaCl2溶液能否產生沉淀、不同量SO2通入Na2CO3產物的判斷難點進行突破。幫助學生形成“分類觀”，不僅可以促進學生在學習過程中自覺地將物質進行分類整理，還可以讓學生通過聯想、類比更深入地認識物質間的聯系和區別，逐步進入高質量的思維狀態，形成高質量的化學思維。

（三）問題導學到化學素養的轉化

華東師范大學教授鐘啟泉認為：核心素養不是直接由教師教出來的，而是在問題情境中借助問題解決的實踐培育出來的。本節課設計將知識、技能、態度向生產、生活的遷移，本質上就是通過真實問題導學，來實現向學科素養的轉化。

本節課教學活動→核心素養對應關系如下：

1.（發現自然）學生課前查閱資料，課堂展示交流→贊賞化學，對社會發展的重大貢獻；文獻查找及口頭表達能力

2.（探索自然）結合情境進行實驗探究，并用氧化還原理論加以分析→證據推理與模型認知素養；能從宏觀和微觀相結合的視角分析與解決實際問題

3.（開發自然）以硫酸工業為背景，提出問題，進行實驗方案設計→變化觀念與平衡思想；感受人類對自然資源的合理利用

4.（利用自然）結合性質與用途的邏輯關系，認識硫酸在生產、生活中的重要作用→一分為二的哲學觀點，客觀認識事物

5.（保護自然）工業生產問題，觀點表達→可持續發展意識和綠色化學觀念

例如：基于“證據推理和模型認知”能力培養的教學設計轉化，借助教學情境提供的“綠礬油”史實中的相關信息，提出【問題1】“猜想一下，紅棕色固體，綠礬油，無色液體分別是什么物質？”為能力培養提供充實的教學情境。【問題2】可能還有什么產物？請寫出干餾過程的化學方程式。引導學生從氧化還原的視角，尋找邏輯推理判據。接著在【實驗探究1】的實驗觀察獲得的證據下，進一步發展學生“宏觀辨識與微觀探析”的化學學科素養。

核心素養所反映的是社會主義核心價值觀下育人的基本要求，其中，“科學精神與社會責任”揭示了化學學習更高層面的價值追求。“科學精神與社會責任”素養的育人目標不是一朝一夕完成的，需要我們教師深入挖掘教材內容中蘊含的重要教育價值，精心設計教學環節，“潤物細無聲”地滲透到每一節課中。本節課，在整個學習過程中，“科學精神與社會責任”素養的內涵得到很好的詮釋與滲透：學生查找資料展示黃鐵礦、石膏等我國儲量，培養學生愛國情懷；黃鐵礦、綠礬、石膏、硫磺、硫酸的用途、硫酸古代到現代制法的演變，使學生深刻認識化學對創造更多物質財富和精神財富、滿足人民日益增長的美好生活需要的重大貢獻；生物煉銅、工業SO2尾氣處理、化石燃料脫硫、尋找新能源，使學生具有節約資源、保護環境的可持續發展意識。學生能夠將所學知識與科學，技術，社會和環境相聯系，體會化學學科的社會價值，核心素養與學生的學習體驗渾然一體，強化了學生在課堂學習中的主體責任。促進學生的認知能力、判斷能力和社會責任感的提升。

參考文獻：

[1]陳進前.核心素養培養導向下的化學教學建議[J].中學化學教學參考，2017（1/2）：3-5.

[2]占慧君.高中化學課滲透核心素養的思路[J].人民教育，2017（Z1）：86-88.