培養(yǎng)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”素養(yǎng)的高三化學(xué)教學(xué)實踐研究

董淑梅

【摘要】在高三一輪復(fù)習(xí)過程中針對元素化合物的教學(xué)，普遍存在的是價-類二維圖的模式，學(xué)生學(xué)得很認(rèn)真，背的很熟練，但是到了流程題，實驗題中仍舊不知道如何將所學(xué)的基礎(chǔ)知識運用起來。本文以“二氧化硫工業(yè)治理方法與化學(xué)習(xí)題相結(jié)合”為切入點幫助學(xué)生建構(gòu)元素化合物知識與實際生產(chǎn)相結(jié)合的模型，便于學(xué)生對元素化合物知識的學(xué)習(xí)。

【關(guān)鍵詞】模型建構(gòu)；二氧化硫治理；實踐研究

一、教學(xué)主題內(nèi)容及教學(xué)現(xiàn)狀分析

（一）教學(xué)主題內(nèi)容

二氧化硫工業(yè)治理方法與化學(xué)習(xí)題相結(jié)合。

（二）教學(xué)現(xiàn)狀分析

化學(xué)高考命題注重測量學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，重視理論聯(lián)系實際，關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的科學(xué)技術(shù)、社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生在知識和技能、過程和方法、情感態(tài)度和價值觀等方面的全面提升，全面檢測考生的化學(xué)科素養(yǎng)。

尤其在化工題中會滲透較多的元素化合物的基本知識，涉及到較多的實際化學(xué)方法，高三一輪復(fù)習(xí)過程中針對元素化合物的教學(xué)，普遍存在的是價-類二維圖的模式，學(xué)生學(xué)得很認(rèn)真，背的很熟練，一問一答式習(xí)題做起來得心應(yīng)手，但是分析流程題，實驗題，化學(xué)生產(chǎn)工藝的題中仍舊不知道如何將所學(xué)的基礎(chǔ)知識運用起來。因此要把價-類二維圖基本物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化模式設(shè)計在實際問題中，即建構(gòu)知識模型化，模型問題化，問題情境化。

學(xué)業(yè)要求：掌握二氧化硫的重要性質(zhì)及應(yīng)用；理解工業(yè)二氧化硫的治理方案的應(yīng)用

二、教學(xué)思想與創(chuàng)新點

教學(xué)重難點及突破方法：

重點：如何運用二氧化硫的性質(zhì)治理工業(yè)尾氣的排放。

難點：結(jié)合性質(zhì)綜合全面進(jìn)行方案的設(shè)計、分析、評價。

創(chuàng)新點：創(chuàng)設(shè)問題情境，建構(gòu)模型設(shè)計分析法突破難點。

三、教學(xué)目標(biāo)

宏觀辨識與微觀探析：能從工業(yè)治理及用途中認(rèn)識二氧化硫性質(zhì)的多樣性，并進(jìn)行分類。

變化觀念與平衡思想：通過多種治理方法的學(xué)習(xí)，了解選擇適宜的治理方案需要的綜合考慮的條件。

證據(jù)推理與模型認(rèn)知：通過二氧化硫的治理方法，運用模型分析學(xué)會其他有毒物質(zhì)的治理方案設(shè)計，學(xué)會一種方案評價，進(jìn)而建構(gòu)模型，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。

實驗探究與創(chuàng)新意識：通過設(shè)計治理方案———電化學(xué)脫硫，培養(yǎng)創(chuàng)新意識；

科學(xué)精神與社會責(zé)任：通過評說二氧化硫的功與過，進(jìn)一步增強學(xué)生學(xué)好化學(xué)的責(zé)任感，突出化學(xué)的社會價值。

四、基于證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)的教學(xué)流程

根據(jù)證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)的內(nèi)涵和教學(xué)目標(biāo)的指向，結(jié)合探究性學(xué)習(xí)中設(shè)計問題情境和探究活動的教學(xué)環(huán)節(jié)，可以尋找到一般的、有普遍意義的，且能體現(xiàn)內(nèi)涵的課堂教學(xué)實踐活動的流程。在此過程中幫助學(xué)生構(gòu)建模型并培養(yǎng)學(xué)生獨立建構(gòu)簡單的解題模型的能力，能認(rèn)識研究對象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，運用模型解決化學(xué)問題，解釋化學(xué)現(xiàn)象和揭示事物現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。

教學(xué)實錄：

（一）明確學(xué)習(xí)任務(wù)———研究學(xué)習(xí)生產(chǎn)、生活中的二氧化硫

SO2從哪來—可以做什么—到哪去（治理和應(yīng)用）

二氧化硫的工業(yè)治理方法包含了二氧化硫的來源以及基本性質(zhì)。下面以其中的教學(xué)片斷為例探討在教學(xué)實踐中融入證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)的落實和養(yǎng)成。

（二）工業(yè)生產(chǎn)中的二氧化硫

用圖片強烈對比引出二氧化硫治理的必要性和緊迫性。了解SO2從哪來？有什么樣的性質(zhì)？帶來什么樣的危害？

[教師]提出問題：怎么治理？

[學(xué)生]分組討論，學(xué)生代表板書展示，教師引導(dǎo)分析出理論依據(jù)———明確來源，二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)的結(jié)合，初步形成治理方案的模型。

[教師]在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上歸納整理，結(jié)合實際的工業(yè)治理方法做簡單的介紹，在這過程中學(xué)生分析運用到的二氧化硫的性質(zhì)，并結(jié)合實際應(yīng)用的習(xí)題加以完善，幫助學(xué)生建構(gòu)元素化合物的學(xué)習(xí)和解題模型。

【設(shè)計意圖】本節(jié)課的重難點在于了解二氧化硫的來源，通過學(xué)生對性質(zhì)的掌握分析帶來的危害，根據(jù)二氧化硫的性質(zhì)討論工業(yè)治理方法，熟悉化學(xué)習(xí)題設(shè)計中的問題情境，結(jié)合習(xí)題中的問題運用二氧化硫的性質(zhì)分析，強調(diào)元素化合物知識在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性。本節(jié)課就其中的石灰石/石膏濕法脫硫技術(shù)和雙堿法在習(xí)題中的應(yīng)用為例，其他的方法將在課后的作業(yè)和習(xí)題中具體體現(xiàn)。

1.傳統(tǒng)鈣基固硫法———燃燒過程中的脫硫

[學(xué)生]書寫鈣基固硫的反應(yīng)原理，利用二氧化硫的酸性氧化物和還原性質(zhì)。

2.石灰石/石膏濕法脫硫技術(shù)

石灰石/石膏濕法脫硫工藝采用石灰石漿液作為吸吮劑鍋爐煙氣進(jìn)入反應(yīng)容器（FGD）通過升壓風(fēng)機加壓，在吸收塔內(nèi)吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的SO2與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)被脫除最終產(chǎn)物為石膏。

【結(jié)合應(yīng)用一】石灰石-石膏法脫硫是除去工業(yè)煙氣中所含SO2的重要方法，其工藝分為兩步：一是吸收產(chǎn)生亞硫酸氫鈣，二是氧化產(chǎn)生石膏。某校化學(xué)興趣

小組實驗?zāi)M該工藝，設(shè)計裝置如圖：

（1）裝置B模擬產(chǎn)生含SO2的工業(yè)煙氣，則E裝置的作用是除去尾氣中的SO2。（2）實驗開始時，打開裝置B中分液漏斗的活塞，向燒瓶中逐滴滴加硫酸，D中立即產(chǎn)生了明顯的現(xiàn)象，造成產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是（）。

A.該裝置的氣密性不夠好B.滴加硫酸的速率較快

C.使用的硫酸濃度較小D.石灰石漿液中碳酸鈣粉末的顆粒太小

（3）預(yù)計當(dāng)裝置C中產(chǎn)生由渾濁變澄清的現(xiàn)象時，關(guān)閉裝置B中分液漏斗的活塞，再點燃裝置A處的酒精燈，觀察到的現(xiàn)象是溶液由澄清變渾濁。

【設(shè)計意圖】通過原理和工業(yè)方法的介紹了解，結(jié)合化學(xué)習(xí)題的應(yīng)用讓學(xué)生建立一定的思維模式，無論如何變化習(xí)題都要從物質(zhì)本身的性質(zhì)出發(fā)，透過現(xiàn)象看本質(zhì)，通過性質(zhì)理論推出結(jié)論。讓學(xué)生感覺到實驗題、化工流程題都是和元素性質(zhì)密切相關(guān)，從而引起學(xué)生對基本元素性質(zhì)的重視。

3.海水法：海水法脫硫的原理和優(yōu)缺點的分析，形成完整的工業(yè)治理方案，突破難點。為理解分析其他工業(yè)治理建構(gòu)模型，化難為易。

氨法脫硫，變廢為肥，充分利用資源，降低污染。

【設(shè)計意圖】運用學(xué)生現(xiàn)有知識基礎(chǔ)，熟練分析書寫原理，再通過完整過程的分析，提升學(xué)生分析問題全面嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，樹立變廢為寶的治理理念。

[教師]工業(yè)治理方法還有很多例如：金屬氧化物脫硫法、活性炭吸附法、煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝（CFB- FGD）等。

4.工業(yè)治理方法，應(yīng)綜合考慮哪些問題？

[學(xué)生]處理的方法要簡單易行，成本要低，除硫效率要高，能變廢為寶更好。

[教師]學(xué)會歸納反思，讓總結(jié)變成一種學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)品質(zhì)。

五、教學(xué)效果與反思

證據(jù)推理與模型認(rèn)知視角下的教學(xué)實踐和教學(xué)目標(biāo)是幫助學(xué)生通過探究活動樹立獨立分析的意識，以及依據(jù)物質(zhì)組成或變化的內(nèi)在規(guī)律提出模型假設(shè)與模型構(gòu)建的能力，幫助學(xué)生建構(gòu)應(yīng)用模型解決化學(xué)問題的基本框架，由此實現(xiàn)“從化學(xué)的視角認(rèn)識事物和解決問題的思想、方法、觀點”的化學(xué)學(xué)科價值。“二氧化硫工業(yè)治理方法與化學(xué)習(xí)題相結(jié)合”作為“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”視角下教學(xué)案例，有如下幾點感悟。

（一）本節(jié)課主要想達(dá)成的目標(biāo)是幫助學(xué)生構(gòu)建元素化合物在復(fù)習(xí)時的認(rèn)知模型，即建構(gòu)知識模型化，模型問題化，問題情境化。實現(xiàn)怎樣學(xué)以致用，學(xué)有所用，因此將習(xí)題貫穿在方法介紹中，在評價方法優(yōu)缺點時給學(xué)生以啟示，在解答實驗評價習(xí)題時從哪些角度入手，哪幾個方面解答。

（二）學(xué)生在評價實際工業(yè)治理方法時有一點小小的成就感，覺得自己運用所學(xué)的知識能夠評價實際生產(chǎn)，樂在其中，記憶深刻，在后面的習(xí)題解答中也能做得較好。

（三）對于二氧化硫的功與過學(xué)生要辯證的去分析，合理的使用，適度的用量會給人類社會帶來很多益處，從而對學(xué)生進(jìn)行辯證思想的滲透。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018

[2]教育部考試中心.2018年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱（理科）[M].北京：高等教育出版社，2017

（本文系2019年度廣州市白云區(qū)教育科研小型課題《培養(yǎng)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”素養(yǎng)的高三化學(xué)教學(xué)實踐研究》的科研成果（課題編號：2019X KT172））