核心素養下物質性質主題式教學的研究

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。本文以二氧化硫的性質為教學載體，通過主題式教學探究二氧化硫的酸性、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;二氧化硫;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[1]。主題教學是指以某一主題為教學內容，以教師為主導、學生為主體進行的一種教學活動。教學主題立足于學生已有的知識、能力和生活經驗，使學生從生活走向化學，從化學走向社會，在化學課堂中真正實現學生核心素養的培養。主題教學一改以往填鴨式的教學，引導學生從情境出發，學會觀察、分析、思考、討論、體驗、反思，從而進行自主探究，在民主、平等、合作的教學過程中實現學生的個性化發展，最終實現學生認知、品德、情感等身心發展的塑造[2]。

本篇以“二氧化硫的性質探究”為素材，采用主題教學方式對二氧化硫的知識進行實驗探究和整理，突出物質相互轉化的規律和學生的主體地位，讓師生共同成為學習情境的創設者和參與者。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、實驗方案設計，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能力、溝通交流能力以及運用化學知識解決生活、生產實際問題的能力[3]。

二、教學思路

二氧化硫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、鐵、硅、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。二氧化硫的性質是高中化學教學的重點、難點，教學中分解為“二氧化硫的酸性、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

（一）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：紅酒中二氧化硫的作用是什么？還體現二氧化硫的什么性質？

學生：交流二氧化硫的物理性質。

教師板書：一、二氧化硫的物理性質

教師：能否設計實驗，有明顯現象證明二氧化硫易溶于水呢？

學生：往集滿二氧化硫的塑料瓶中加水，瓶癟了;集滿二氧化硫的大試管倒扣于水中，液面上升;用集滿二氧化硫的燒瓶做噴泉實驗，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，用紅酒中二氧化硫的正面作用與學生已有二氧化硫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。

（二）理論分析，預測性質

教師：請將硫化氫、硫、二氧化硫、三氧化硫、亞硫酸、硫酸、亞硫酸鈉、硫酸鈉、硫化鈉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。

教師：請根據二氧化硫的類別和價態，推斷二氧化硫具有哪些性質？可以發生哪些類型的反應？

學生：二氧化硫屬于非金屬氧化物，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知拓寬思維，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。

（三）設計方案，實驗探究

小組活動一：探究二氧化硫的酸性。

學生實驗：往二氧化硫水溶液中滴加石蕊試液。

教師：為什么二氧化硫水溶液會顯酸性？與什么氣體相似？

學生：二氧化硫與水反應生成了亞硫酸。這說明二氧化硫是一種酸性氧化物。

教師板書：二、二氧化硫的化學性質

1.酸性氧化物

教師：分析該反應特征，說明亞硫酸的不穩定性，介紹可逆反應。

教師：酸性氧化物二氧化硫還可以發生哪些反應？寫出化學方程式。

教師：根據酸性氧化物通性，二氧化硫應該也能和某些鹽反應，那二氧化硫能不能和二水合氯化鋇溶液反應呢？

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：通過二氧化硫使石蕊變紅的實驗，讓學生基于證據進行分析推理，驗證二氧化硫的酸性。根據二氧化硫是一種酸性氧化物，預測二氧化硫變化的可能結果，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：探究二氧化硫的還原性。

學生實驗：往二氧化硫水溶液中滴加二水合氯化鋇溶液，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，二氧化硫發生了什么反應？體現了二氧化硫的什么性質？請設計實驗證明。

學生實驗：往高錳酸鉀溶液中滴加二氧化硫水溶液。

教師：繼續滴加水溶液至二氧化硫水溶液與二水合氯化鋇的混合液中，觀察現象？

教師：二氧化硫在上述實驗中均體現還原性。

2.還原性

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

設計意圖：二氧化硫的還原性是本節課的難點。往二氧化硫水溶液中滴加二水合氯化鋇溶液，產生少量白色沉淀，引發學生質疑，設計雙氧水與二氧化硫溶液反應，通過觀察溶液中生成白色沉淀驗證二氧化硫的還原性，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：探究二氧化硫的氧化性。

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，二氧化硫可與什么物質反應生成硫？體現了二氧化硫的氧化性。請設計實驗證明。

學生實驗：取少量二氧化硫水溶液于小試管中，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。

3.氧化性

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：探究二氧化硫的漂白性。

教師：用實驗探究二氧化硫漂白性，向試管中加入2mL二氧化硫水溶液，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。

4.漂白性

教師：根據結論分析二氧化硫的漂白原理，二氧化硫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、二氧化硫的用途

學生：課堂小結

教師：根據二氧化硫的性質，我們應如何看待二氧化硫對生產、生活的作用與影響？

課后作業：查閱資料了解大氣中二氧化硫的來源;我省酸雨的污染狀況;防治酸雨的辦法。寫一篇關于酸雨的論文。

設計意圖：實驗中二氧化硫使品紅褪色，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，建立解決實際問題的思路和方法，培養其科學精神和創新意識，提高綜合素養。

結束語

本課是以“二氧化硫的性質探究”為主題的教學，為學生創設探究學習的情境，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，探究二氧化硫四個方面的性質，掌握探究實驗的步驟：提出問題、做出假設、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。二氧化硫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]呂良艷.核心素養下高中化學主題式教學實踐與反思：以“Fe2+的性質探究”為例[J].中學化學教學參考，2019（11）：21-24.

[3]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，2016：1-2.