核心素養下物質性質主題式教學的實踐與反思

秦文明

【摘要】主題式教學是指以內容為教學載體，以文本的內涵為主體，通過學生的自主活動培養核心素養的一種教學活動。本文以SO2的性質為教學載體，通過主題式教學探究SO2的酸性、還原性、氧化性及漂白性，讓學生的“證據推理與模型認知”、“科學探究與創新意識”等核心素養在化學課堂中落地生根。

【關鍵詞】核心素養? ?教學? ?SO2? ?科學探究

—、教學背景

《普通高中化學課程標準（2017年版）》明確指出，普通高中化學課程以全面發展學生化學學科核心素養為主旨，確定課程的主題，重視以學科大概念為核心，使課程內容結構化，以主題為引領，使課程內容情境化，促進學科核心素養的落實。主題教學是指以某一主題為教學載體，以學生的自主活動為主體進行的一種教學活動。教學主題立足于學生的知識水平和生活實際，打通書本世界和生活世界的界限，讓中學生核心素養在化學課堂中落地生根。主題教學打破單一的集體教學的組織形式，構建民主、平等、合作的師生關系，實現了學生的個性化發展，最終實現學生認知、品德、情感等身心發展的塑造。

本文以“SO2的性質探究”為例，通過主題教學對SO2的知識進行整合和實驗探究，突出物質相互轉化的特征，充分發揮學生的主體作用，讓師生共同成為學習情境的組織者和探究者。通過創設有意義的問題情境，激發學生的學習興趣和熱情，通過理論分析，小組討論、設計實驗方案，實現推理、探究、質疑、歸納、總結、反思、領悟的過程，培養學生的小組合作精神、溝通交流能力以及運用化學知識解決生活實際問題的能力。

二、教學思路

SO2的性質主題內容選自人教版高中化學必修1第四章第三節。學生已經學習了“物質的分類”、“離子反應”和“氧化還原反應”等理論知識，具備了一定的理論分析應用能力;通過學習鈉及其化合物、鐵及其化合物、硅及其化合物、氯及其化合物，學生對元素化合物知識的學習方法有一定的了解。SO2的性質是高中化學教學的重點、難點，教學中分解為“SO2的酸性、還原性、氧化性及漂白性”四個小主題，按照“理論推導，設計實驗，實驗探究，得出結論”的科學探究過程，建構研究模型，化解難點，既加強學生對理論知識的理解與感悟，又幫助學生形成元素化合物的一般學習方法。

三、教學過程

1.創設情境，引入新課

教師：投影展示一瓶張裕干紅葡萄酒，請學生觀看干紅的配料，提問：紅酒中SO2的作用是什么？還體現SO2的什么性質？

學生：交流SO2的物理性質。

教師板書：

一、SO2的物理性質

學生：歸納、補充SO2的物理性質

教師：能否設計實驗，有明顯現象證明SO2易溶于水呢？

學生：交流討論，設計可能的實驗方案。

學生：往集滿SO2的塑料瓶中加水，瓶癟了;集滿SO2的大試管倒扣于水中，液面上升;用集滿SO2的燒瓶做噴泉實驗，形成噴泉等。

設計意圖：用投影展示生活中熟悉的干紅葡萄酒，用紅酒中SO2的正面作用與學生已有SO2的負面印象產生沖擊，引發學生的學習興趣，激發其探究欲望。

2.理論分析，預測性質

教師：請將H2S、S、SO2、SO3、H2SO3、H2SO4、Na2SO3、Na2SO4、Na2S這些物質以物質類別為橫坐標，化合價為縱坐標畫一個坐標圖（見圖1）。

教師：請根據SO2的類別和價態，推斷SO2具有哪些性質？可以發生哪些類型的反應？

學生：SO2屬于非金屬氧化物，可能具備酸性氧化物的通性。+4價的S處于中間價態，既可升高到+6價，又可降低至0價，應該既有氧化性又有還原性，可以發生氧化還原反應。

設計意圖：讓學生繪制含硫物質的類別與化合價的二維坐標圖，方便學生形成對元素分類及其轉化的概念，從基本概念和認知方面出發復習并構建基本知識框架，再通過轉化關系擴充框架，讓學生基于已有的認識拓寬思維，建立邏輯思考方式，養成良好的學習方法，形成研究元素化合物的一般思路。

3.設計方案，實驗探究

小組活動一：探究SO2的酸性

學生實驗：往SO2水溶液中滴加石蕊試液。

教師：為什么SO2水溶液會顯酸性？與什么氣體相似？

學生：SO2與水反應生成了H2SO3。

學生：這說明SO2是一種酸性氧化物。

教師板書：

二、SO2的化學性質

1.酸性氧化物

教師：分析該反應特征，說明H2SO3的不穩定性，介紹可逆反應。

教師：酸性氧化物SO2還可以發生哪些反應，寫出化學方程式。

學生板書：

SO2+2NaOH==Na2SO3+H2O

SO2+CaO== CaSO3

教師：根據酸性氧化物通性，SO2應該也能和某些鹽反應，那SO2能不能和BaCl2溶液反應呢？

學生：思考、交流、討論

教師：多數同學認為可以，請寫出反應方程式，說明發生反應的原理。

教師：有同學認為不可以，請說明理由，設計實驗驗證。

設計意圖：通過SO2使石蕊變紅的實驗，讓學生基于證據進行分析推理，驗證SO2的酸性。根據SO2是一種酸性氧化物，預測SO2變化的可能結果，鞏固從物質的類別認識物質的思路，能依據物質及其變化的信息建構模型，培養學生問題解決的能力。

小組活動二：探究SO2的還原性

學生實驗：往SO2水溶液中滴加BaCl2溶液，產生少量白色沉淀。

教師：請同學們分析產生沉淀的成分，如何證明？

教師：從元素化合價的角度分析，SO2發生了什么反應？體現了SO2的什么性質？請設計實驗證明？

學生實驗：往KMnO4溶液中滴加SO2水溶液。

教師：繼續滴加H2O2溶液至SO2水溶液與BaCl2的混合液中，觀察現象？

教師：SO2在上述實驗中均體現還原性

教師板書：

2.還原性

2SO2+O2==2SO3? ? ? ? ? ? ? ?SO2+H2O2== H2SO4

教師：請同學們根據以上所學，思考硫酸型酸雨形成的可能途徑，寫出方程式。

學生：閱讀課本、根據資料、交流討論，得出結論。

板書：硫酸型酸雨形成的可能途徑

途徑一：

SO2+H2O? ? ? ? ? H2SO3? ? 2H2SO3+O2=2H2SO4

途徑二：

2SO2+O2? ? ? ? ? SO3? ? ? ?SO3+H2O=H2SO4

設計意圖：SO2的還原性是本節課的難點。往SO2水溶液中滴加BaCl2溶液，產生少量白色沉淀，引發學生質疑，設計雙氧水與SO2溶液反應，通過觀察溶液中生成白色沉淀驗證SO2的還原性，鞏固從物質的化合價認識物質的思路，通過書寫反應的化學反應方程式，可以進一步加深學生對知識的理解，發展學生的高階思維能力。

本主題的設計是讓學生能發現和提出有探究價值的化學問題，能依據探究目的設計并優化實驗方案，確定形成科學結論所需要的證據和尋找證據的途徑。完成實驗操作，能對觀察記錄的實驗信息進行加工并獲得結論;能尊重事實和證據，養成獨立思考、敢于質疑和勇于創新的精神。

小組活動三：探究SO2的氧化性

教師：已知硫是一種淡黃色晶體，不溶于水，從硫元素化合價的角度分析，SO2可與什么物質反應生成硫？體現了SO2的氧化性。請設計實驗證明？

學生實驗：取少量SO2水溶液于小試管中，再向試管中加入少量H2S飽和溶液，振蕩，產生黃色沉淀。

教師：寫出發生反應的化學方程式，并用雙線橋標出電子轉移方向和數目。

教師板書：

3.氧化性

學生：

設計意圖：從硫元素化合價的角度分析，繼續培養學生從化合價入手分析物質性質的習慣和意識，強化學生認識物質的角度，讓學生認識到通過氧化還原反應可以實現含有不同價態同種元素的物質的相互轉化，掌握轉化方法，構建完整的物質轉化思維模型。

小組活動四：探究SO2的漂白性

教師：用實驗探究SO2漂白性：向試管中加入2mLSO2水溶液，滴入2滴品紅溶液，振蕩，觀察顏色變化;再在試管口套一個小氣球，然后加熱試管，觀察顏色變化，小心聞一下氣球中的氣體。

學生實驗：品紅褪色，加熱，品紅溶液又恢復紅色，氣球中的氣體有刺激性氣味。

教師板書：

4.漂白性

教師：根據結論分析二氧化硫的漂白原理：SO2與某些有色物質生成不穩定的無色物質，

請與次氯酸、活性炭對比漂白原理與效果。

教師：投影日常生活中的實例，歸納總結二氧化硫的用途。

教師板書：

三、SO2的用途

學生：課堂小結

設計意圖：實驗中SO2使品紅褪色，加熱，品紅溶液又恢復紅色，引發學生質疑，通過分析、比較可以拓寬學生的知識視野，認識物質的變化是有條件的，能從不同視角對紛繁復雜的化學變化進行分類研究，逐步揭示各類變化的特征和規律。通過投影日常生活中二氧化硫的用途，讓學生感受化學物質及其轉化在生產和生活中的應用，了解化學的價值。同時，讓學生學會辯證地看待問題，參與社會性問題的討論，培養其科學精神和創新意識，提高綜合素養。

小組活動五：綜合應用SO2的性質

教師：①往一支試管中加入2mL溴水，再滴入二氧化硫水溶液，震蕩。

②往一支試管中加入1mL稀的NaOH溶液，加入2滴酚酞，再滴入二氧化硫水溶液，震蕩。

教師：兩支試管中均褪色，請分析原因，并設計實驗證明。

學生：交流討論，匯報結果。

歸納總結：

1.SO2使物質褪色，不一定體現SO2漂白性;

2.SO2的漂白只能針對某些有機色素;

3.探究實驗時的一般步驟為：提出問題、作出假設、設計方案、討論和完善方案、實驗探究、得出結論。

教師：根據SO2的性質，我們應如何看待SO2對生產、生活的作用與影響？

課后作業：查閱資料了解①大氣中SO2的來源;②我省酸雨的污染狀況;③防治酸雨的辦法，寫一篇關于酸雨的論文。

設計意圖：本題通過SO2使一些溶液褪色現象的思考，鞏固了SO2的酸性、還原性、漂白性等知識，在解決實際問題時，除了要引導學生考慮化學問題外，還需綜合分析多方面因素，注意培養學生思維的完整性和嚴謹性，建立解決實際問題的思路和方法。

四、教學反思

本課是以“SO2的性質探究”為主題的教學，為學生創設探究學習的情景，激發學生的探究熱情，提升學生參與探究的欲望，增強學生對知識的理解，提高學生的探究能力。學生通過設計并展開四個小組活動，探究SO2四個方面的性質，掌握探究實驗的步驟：提出問題、作出假設、制訂方案、討論和完善方案、實驗探究、得出結論，形成元素化合物的一般學習方法。SO2的性質探究主題活動使學生積極參與學習，充分發揮學生的主體作用，在小組活動中實現推理、探究、質疑、歸納、總結、反思的過程，滿足學生的個性化發展，培養學生勤于實踐，善于合作，敢于質疑，勇于創新的精神，真正落實化學學科“證據推理與模型認知”、“科學探究與創新意識”等核心素養。

【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）[S].北京：人民教育出版社，2018：7.

[2]王軍翔.追求飽含學科意義的中學化學教學[M].西安：陜西師范大學出版總社，2016（9）1-2.