基于化學學科核心素養的元素化合物知識教學設計

張飄 吳瓊

摘要：元素化合物知識是中學化學課程的重要內容，是高中化學學習的重點。由于元素化合物知識復雜多樣，學生多記憶，少理解，難以落實核心素養發展的目標。隨機進入教學模式是對同一問題采用不同方法或途徑進行學習和理解，從而獲得對知識的完整的、多重的意義建構。因而以化學學科核心素養為指導，采用隨機進入教學模式研究元素化合物知識的教學，對于提升元素化合物知識的學習效果和發展學生的能力具有重要意義。文中以高中化學必修1中二氧化硫的教學為例，運用隨機進入教學模式進行設計及分析，為元素化合物知識的教學提供參考。

關鍵詞：核心素養;隨機進入教學;元素化合物

化學是一門以實驗為基礎的學科，具有科學性和邏輯性。2017年版普通高中化學課程標準提出的高中化學學科核心素養包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”“科學探究與創新意識”“科學態度與社會責任”5個方面。“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”要求學生形成化學學科的思想和方法;“科學探究與創新意識”從實踐層面激勵學生勇于創新;“科學態度與社會責任”進一步揭示了化學學習更高層次的價值追求[1]。因而化學學習不僅僅是對書本知識的簡單學習，而是要通過化學學科的學習，掌握科學的思路和方法，培養創新意識和實踐能力，養成嚴謹求實的科學態度，增強社會責任感，從而滿足社會對化學專業人才的需求。

元素化合物是中學化學學習的重點，在初中，學生已經接觸二氧化碳、水等元素化合物，為高中元素化合物的學習做了鋪墊。高中元素化合物的學習集中在教材必修1，教材將元素分為金屬元素和非金屬元素。金屬元素包括Na、Fe、Al，涉及的元素化合物有Na2CO3、NaHCO3、Fe（OH）2、Fe（OH）3、Al2O3、Al（OH）3等，非金屬元素包括Si、S、Cl、N，涉及的元素化合物有SiO2、SO2、HCl、NO2等，因此高中化學需要學習的元素化合物種類繁多、龐雜，而學生多是依據課本進行記憶，很少獨立思考與理解，這就容易造成記憶混亂，因而遇到問題不容易變通、舉一反三，知識點掌握不透徹，題目一知半解，慢慢就對化學失去信心。

隨機進入教學模式是建構主義理論下三大教學模式之一，是對同一問題采用不同方法或途徑進行學習和理解，從而獲得對知識的完整的、多重的意義建構。“隨機”并不是脫離主題、沒有目的進行學習，“進入”也不是毫無意義的重復進入，而是每次要帶著不同的學習目的和任務進入，從而使學生能夠從不同的方面去獲取對知識或問題的理解。本文根據元素化合物知識的特點以及學生的學習情況，基于高中化學學科核心素養，以高中化學必修1中的二氧化硫為例，采用隨機進入式進行教學設計及分析，為高中化學元素化合物的教學提供參考。

一、教學設計

（一）課前教學活動

1.教材分析

二氧化硫是在學習了氧化還原反應知識后學習的一種重要的非金屬氧化物，是前面所學知識的擴展與延伸。本節課學習的主要內容是SO2的相關性質。通過本節課的學習可以使學生了解硫酸型酸雨的形成、危害及其防治，幫助學生樹立良好的環境保護意識。

2.學情分析

本節課以學生比較熟悉的當今社會熱點問題——“酸雨”為背景，有利于激發學生的學習興趣。學生在前面已經學習了氧化還原反應，金屬元素及化合物的有關知識，因而在理論知識方面有一定的基礎，也動手做過一些簡單實驗，具有基本的實驗操作能力。

3.教學目標

（1）通過實驗探究二氧化硫的主要化學性質，初步形成基于物質類別、元素價態對物質的性質進行預測和檢驗的認識模型。

（2）通過二氧化硫、硫酸等含硫物質及其轉化關系的認識過程，建立物質性質與用途的關聯。

（3）通過調查與交流討論，分析硫酸型酸雨的成因、危害和防治，認識物質及其轉化在自然資源綜合利用和環境保護中的重要價值。

4.重難點

二氧化硫的化學性質

5.步驟設計

（1）呈現基本情境。確定學習主題，呈現與學習相關的情境，建構主義強調學生要在真實的情境中學習，使學生能夠利用原有的知識經驗進入當前的學習中去。

（2）隨機進入學習。根據學習內容的不同，選擇不同的情境進入教學，也就是針對不同的教學內容，從不同的方面展開學習。

（3）思維發展訓練。在隨機進入學習中，教師應特別注意發展學生的思維能力。教師尤其應當注意發展學生的“元認知”水平，即提高學生對自己認知過程和結果的反省意識水平，促使學生意識到自己在問題解決過程中所運用的認知策略的優劣，幫助學生建立思維模型，即幫助學生意識到自己思維的特性[2]。

（4）小組協作學習。圍繞不同的情境展開小組協作學習，進一步獲得對知識的建構。

（5）學習效果評價。建構觀的評價并不強調使用強化和行為控制工具，而較多使用自我分析和元認知工具[3]。評價方式可以有自我評價和小組評價，評價內容可以包括學習效果的好壞，自主學習能力的提高以及在小組協作學習中做出的貢獻等等。評價方式和內容應該多元化和全面化。

在實際教學中，以上步驟可以根據需要變換順序或排列組合。

（二）教學過程

呈現基本情境 首先使用多媒體展示相關圖片講述倫敦“霧都”名稱的由來，引出倫敦酸雨事件。通過呈現與學習相關的情景，提出問題：酸雨是如何形成的？和二氧化硫有什么關系？ 觀看，思考。 從真實事件入手，創設生活化的教學情境，激發學生的學習動機，引導學生發現生活中的化學問題。

隨機進入學習 第一次進入

講述：從組成上看二氧化硫與之前學過的二氧化碳非常相似，二氧化碳溶于水顯酸性。

提問：二氧化硫是否也能溶于水生成酸性物質？ 交流、討論。

根據二氧化硫的分子式類比推理二氧化碳得到：

二氧化硫也能溶于水生成酸性物質亞硫酸。

通過回顧舊知引出新知。

第一次進入，側重于幫助學生形成基于物質類別、元素價態對物質的性質進行預測和檢驗的認識。

小組協作學習 實驗如何探究？寫出反應方程式。

小組進行實驗，協作探究：

二氧化硫溶于水，用pH試紙測定溶液酸堿度。

結果表明：

二氧化硫是一種酸性氧化物，其水溶液顯酸性。

反應方程式：

SO2+H2O H2SO3 通過小組活動，實驗探究，增強協作意識，培養學生動手操作能力，認識實驗探究是學習物質及其變化的基本方法。

思維發展訓練 進一步提問：從二氧化硫到硫酸型酸雨經歷了怎樣的變化？

引導：二氧化硫可以轉化為亞硫酸，亞硫酸如何進一步形成硫酸呢？

自主思考、討論交流。

亞硫酸中S元素為+4價，硫酸中S元素為+6價，從亞硫酸到硫酸，S元素的化合價升高了，也就是S元素被氧化了，空氣中的氧氣可以把亞硫酸氧化成硫酸。 教師及時引導學生深入思考，加深對問題的認識和理解，探究物質變化的奧秘。

隨機進入學習 第二次進入

講述：剛才我們探究的是二氧化硫先與水反應再被氧化，最終形成硫酸。

提問：二氧化硫能否先被氧化再與水反應呢？ 思考、分析：二氧化硫中S元素為+4價，可以先被氧化生成三氧化硫，三氧化硫再溶于水形成硫酸。

2SO2 + O2 = 2SO3

SO3 + H2O = H2SO4 促使學生不斷思考與交流，培養學生知識遷移能力。

第二次進入，側重于二氧化硫、硫酸等含硫物質及其轉化關系的認識。

思維發展訓練 分析硫酸型酸雨的成因。

在學生歸納、分析后補充反應條件。

大氣中的煙塵、O3等都是反應的催化劑。 歸納二氧化硫形成硫酸型酸雨的途徑，分析硫酸型酸雨的成因。

1.SO2 + H2O = H2SO3

2H2SO3 +O2 = 2H2SO4;

2.2SO2 + O22SO3

SO3 + H2O = H2SO4。 通過交流討論，分析硫酸型酸雨的成因，培養學生歸納、分析能力。

呈現基本情境 展示由酸雨侵蝕過的樹木、石像的圖片，了解酸雨的危害。

結合前面所學內容，進一步提出問題：酸雨如何防治呢？ 觀看，思考。 聯系生活實際，提高學習興趣。

隨機進入學習 第三次進入

提問：二氧化硫還能發生什么反應？寫出相關反應方程式。

二氧化硫是一種酸性氧化物，類比推理二氧化碳得到二氧化硫還能和堿以及堿性氧化物發生反應。

1.與堿性氧化物反應：SO2+CaO=CaSO3

2. 與堿反應：SO2+Ca（OH）2=CaSO3+H2O 通過類比推理學習二氧化硫的化學性質，為后面介紹酸雨的防治措施打下基礎。

第三次進入，側重于認識物質及其轉化在自然資源綜合利用和環境保護中的重要價值。

思維發展訓練 工業上常采用的一種防治酸雨的方法“鈣基固硫法”，就是將生石灰和含硫的煤混合后燃燒，生成硫酸鈣從而使硫酸轉移到煤渣中，請寫出反應方程式。 思考、交流

SO2+CaO=CaSO3

2CaSO3+ O2 = 2CaSO4

鞏固新知，加深理解，拓展思維能力，建立物質性質與用途的關聯。

小組協作學習 課堂練習：（略）

課后作業：課后查找資料，每個小組制作一張海報，宣傳二氧化硫的危害與防治。 調查與交流討論。 加強課外學習能力，樹立環保意識，提高學生核心素養。

學習效果評價 組織學生進行小組評價及個人評價。 展示，介紹;

反思，評價。 小組自評，小組間互評，重在過程評價。

整個教學過程緊緊圍繞硫酸型酸雨的成因、危害和防治，通過回顧舊知、類比推理、實驗探究和交流討論等多種方式學習二氧化硫的化學性質。根據化學學科核心素養對高中學生發展的具體要求制定的教學目標，本節課的教學主要采用隨機進入式教學方法分三次進入，每一次進入各有側重點，從而獲得對知識的完整的、多重的建構。

二、總結與建議

（一）明確課程標準中的內容和學業要求，制定合理的教學目標

課程標準中，已經明確提出哪些知識屬于認識，哪些知識屬于了解，而教師應仔細研讀課程標準。以“二氧化硫”為例，內容要求中提出，結合真實情境中的應用實例或通過實驗探究，了解硫及其重要化合物的主要性質，認識二氧化硫在生產中的應用和對生態環境的影響[4]。那么在二氧化硫的教學中，教師可依據課程標準，結合學業要求與學生的實際情況，對二氧化硫的教學做出合理的教學目標與教學計劃，同時也為學生元素化合物的學習打下堅實的基礎。

（二）基于核心素養，對元素化合物構建三重表征教學

核心素養中提出“宏觀辨識與微觀探析”，要求能從宏觀和微觀相結合的視角分析與解決實際問題。在本教學設計中通過二氧化碳和二氧化硫組成的相似，類比推理得出它們性質上的相似，幫助學生從元素和原子、分子水平認識物質的組成、結構、性質和變化，形成“結構決定性質”的觀念。而符號表征是對物質的組成、結構、性質、數量進行表征。在元素化合物教學時，教師要基于核心素養中的宏觀辨識和微觀探析，利用符號作為中介，構建元素化合物的三重表征教學，把符號所蘊含的宏觀和微觀信息展現出來，使學生明白符號表征代表的宏觀和微觀含義，突出符號表征對于宏觀和微觀表征的中介功能[5]。

（三）采用多種教學方式，提高學生學習興趣

教師應該積極創設多種教學方式應用于元素化合物的教學。例如聯系生活實際，將元素化合物的理論知識應用于實際生活中，解決生活中某些問題。又如，化學是一門以實驗為基礎的學科，在教學中盡可能地采用實驗教學，提高學生的動手能力與創新意識。再如，將科學論證活動引入課堂教學，引導學生自主建構化學概念，培養學生批判性思維能力[6]。教師可根據不同的教學內容，采用不同的教學方式，不僅能活躍課堂氛圍，還能促使學生主動學習，從而提高學習效率和成績。

為了落實化學課程對于提升學生核心素養的重要載體作用，教師要不斷改善自身的教學方式，幫助學生提高學習興趣和能力，發展核心素養，培養學生成為滿足社會需要的專業人才。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）.北京，人民教育出版社，2018

[2]丁煒.小學語文口語交際教學的研究[D].上海師范大學，2003

[3]郝長勝，賈茹.運用建構主義理論構建程序設計基礎的新型教學結構[J].計算機教育，2007（02）：23-25+32

[4]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）.北京，人民教育出版社，2018

[5]張丙香，畢華林.化學三重表征的含義及其教學策略[J].中國教育學刊，2013（02）：73-76

[6]帥佳宏，吳瓊.論證式教學在高中化學課堂教學中的運用——以“化學能與電能”為例[J].文理導航（中旬）， 2018（11）：56-57