有效整合教學素材 培養學科核心素養

鐘仁梅

摘 要：教師的教學是建立在學生已有的認知基礎之上，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，實現化學知識的內化，促進學生核心素養的發展。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。教師在創設的真實情境中將化學知識的學習與應用相關聯，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“教、學、評”的一體化。

關鍵詞：有效整合;教學素材;核心素養

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“發展學生化學學科核心素養”這一主旨，創設主題情境，優化教學過程，激發學生的學習潛能，提高教學效率，開展“素養為本”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，將化學知識內化，促進學生核心素養的發展。與傳統教學比較，教學的目標也從學生獲取知識這一終態目標轉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，二是空氣質量日報里面的“首要污染物”，三是新聞視頻中出現的用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”在紅酒中時，有些人會“談硫色變”。殊不知，SO2有其獨特的作用，在生產生活中扮演著我們熟悉或不熟悉的功與過。就我們日常生活中聽到的一些關于食品問題、空氣質量問題、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性質的學習滲入生產、生活中，在創設的真實情境中將化學知識的學習與知識的應用相關聯，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“教、學、評”的一體化。

二、設計思路

在學習二氧化硫的性質以前，學生已經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性質的三維分析法（從物質的分類角度、氧化還原角度及物質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作精神。基于學生的生活常識、已建構的物質性質的學習方法及思維發展水平進行了本節課的教學定位：通過實驗室模擬酸雨的形成，從認識角度將微觀的SO2與宏觀的酸雨相結合，使SO2性質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計，并在實驗過程中發現問題，從而優化完善方案，這些體驗可以培養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，培養學生的科學態度和哲學思辨思維能力;通過設置分層問題，可以擴大學生的學習空間，滿足不同學生的發展需求。

本節課擬采用明、暗兩條線相結合的方式授課，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

[教學環節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：觀察現象，得出結論：SO2易溶于水。

師：SO2的水溶液為什么稱為“酸雨”？

生：設計實驗，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生了反應呢？

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

設計意圖：通過實驗室模擬酸雨的生成，讓看似遙遠的情境轉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的性質類比，使學生認識到在化學學習中，“類比”是探尋物質性質的一種重要的學習方法。

[教學環節2] 探究酸雨的成分

生：分析某環保小組同學監測的某地雨水的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為什么不發生變化了？自然界中的酸雨又有哪些成分？

生：對比、分析數據可知，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：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、酸性高錳酸鉀溶液、H2O2、Fe3+等）氧化為+6價;同時也可以與-2價硫發生歸中反應生成單質硫，體現弱氧化性。

設計意圖：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（即發生了氧化還原反應），同時培養學生的圖表分析能力及數據處理能力，并認識到酸雨的形成有兩條途徑，且同時發生;通過設計與完善酸雨成分的檢測方案，培養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，結合氧化還原反應的“價態律”，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。

[教學環節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新能源。對酸雨的治理，則需從源頭（SO2的來源）著手。

[教學環節4] 遷移應用，解決實際問題

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

Q1：從以上信息中，你獲取到SO2還有哪些性質？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性質的基礎上用于解決問題。將SO2的性質帶入實際問題中，辨析SO2轉化為亞硫酸鹽及硫酸鹽的條件的差異性;通過探討工業上對“氧化劑的選擇”，明確實驗室與工業生成的差異，工業生產更需要多方利弊權衡。

Q3：若你是一名環保志愿者，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。（假設沒有其他干擾雜質）

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，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象。定量檢測，需要將SO2的性質及實驗的檢測原理綜合應用，設計合理的實驗方案，測量相關數據，通過實驗數據準確計算出SO2的含量，才能評價該廠的廢水是否達標。

設計意圖：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世界，去看待化學物質;使學生意識到只有我們合理開發利用化學物質，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

本節課的教學內容為“二氧化硫的性質與作用”，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。

1.整合不同的教學素材，內化核心素養

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的探究，又在真實情境中遷移應用，以將核心素養分階段、分步驟的內化在課堂中，潛移默化中落實。

2.設置分層問題，根據學生實際落實不同層面的核心素養

SO2的性質對高一學生來說，屬于“初見階段”，所以落實、運用基礎知識，是我在教學內容設計上首要考慮的因素。教師在保證學生獲取共同基礎知識的前提下，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，分層設置了基礎型、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，落實的核心素養層面不同，同時滿足了學生未來發展的多樣化需求。

3.“教、學、評”的一體化，使核心素養得到不同程度的發展

真實情境的教學素材，是基于“素養為本”這一核心課程理念所創設的，是優化教學設計、提倡自主探究、激發學習潛能的一種教學實踐;對實際問題的解決，實現了“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、培養自主探究意識和實踐能力的一種手段，是真正實現“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、分層次地獲得素養價值的一種方法。

編輯 溫雪蓮