巧設學習任務，開展核心素養教學*
——以“去除工業廢水中的苯酚”為例

陳敏琛

（福州格致中學，福建 福州 350001）

1 問題的提出

發展學生化學學科核心素養的目的在于使學生適應終身發展和社會發展的需要，在未來生活中能有效地解決復雜問題和適應不可預測的情境[1]，為此，“素養為本”的課堂教學，要倡導“真”，創設真實的問題情境，設計多樣化的學習任務，引導學生開展具有分類與概括、證據與推理、模型與解釋、符號與表征等具有化學學科特質的學習活動[2]，讓學生在經歷活動、完成任務過程中形成和發展化學學科核心素養。

從平時的聽課和訪談中發現，“苯酚的性質和應用”的常態教學，大部分從“基團間相互作用”入手，預測苯酚的性質，再通過實驗驗證，最終形成基于官能團和反應類型的知識圖譜。對含酚廢水的處理方法，較多教師只是簡單提及，有的讓學生課外閱讀，未能發揮STSE問題情境的教育功能，這為教師優化教學策略提供了一個切入點。

筆者以“去除工業廢水中的苯酚”作情境[3]，以問題為導向，用學習任務作驅動，讓學生“產、學、研一體化”式地開展學習，旨在促進學生在解決問題中發展思維品質，培養科學精神和社會責任，形成正確的價值觀。

2 教學目標

⑴ 通過對比乙醇和苯的結構與性質，認識“有機物基團之間互相影響”，全面理解酚羥基的性質，診斷并發展“宏觀辨識與微觀探析”學科核心素養。

⑵ 通過實驗探究，掌握苯酚的性質，形成“證據推理與模型認知”“科學探究與創新意識”學科核心素養。

⑶ 通過設計含酚廢水的處理方案，培養獲取和整合信息、應用所學知識分析解決實際化學問題的能力。

⑷ 通過苯酚的用途及含酚廢水處理的學習，樹立綠色化學、生態文明、可持續發展理念。

3 教學過程

3.1 前置學習，激發興趣

【學習任務】 搭建C7H8O分子結構模型，掌握酚的結構特征。

設計意圖：通過動手實踐，辨析醇、酚、醚的結構，發展空間思維。

3.2 創設情境，提出問題

⑴ 閱讀化學史話：偉大的外科醫生

1874 年，英國愛丁堡一家醫院的外科醫生李斯特，發現他的病人手術后多數死于傷口化膿感染，于是他就設法尋找一種消毒的方法。有一天，他發現一個工廠的污水溝里溝水清澈，浮在水面上的草根很少腐爛，原來，這是從化工廠流出的石炭酸混雜在溝水里。李斯特用石炭酸對手術器械、紗布等一系列用品進行了消毒，病人手術后傷口感染現象立即減少了[4]。

⑵ 展示主題圖片——苯酚讓生活更美好：水楊酸苯酚貼膏、阿司匹林、染料、農藥、消毒劑、酚醛樹脂。

⑶ 觀看視頻：某化工廠排放的廢水中苯酚含量超標，需要處理，達到地表水環境質量標準后方可排放。

提出問題：工業上是如何處理含酚廢水的？假如你是環境質量檢測員，你該如何判斷污水經處理后是否達標？

設計意圖：通過化學史和真實的STSE問題，激發學生產生運用化學知識解決問題的欲望，增強職業生涯規劃意識，發展從化學視角認識真實復雜問題的能力。

3.3 實驗探究，模型認知

3.3.1 【學習任務1】設計實驗，探究苯酚的溶解性[5]

生2：苯酚是無色晶體，有特殊的氣味。但是苯酚取出一段時間后慢慢變淺紅色，是苯酚被氧化了嗎？

師：苯酚與水形成的濁液靜置后會分層，上層是溶有苯酚的水層，下層是溶有水的苯酚層；當溫度高于65℃時，苯酚與水以任意比例互溶。苯酚在空氣中易被氧氣氧化而略帶紅色，因此需要密封保存。

3.3.1 【學習任務2】預測并驗證苯酚的性質

生1：無水乙醇和水中具有-OH，乙醇是非電解質，可見-OH與烷基相連更難電離出氫離子，但-OH與苯環直接相連，可能容易電離出氫離子，所以苯酚可能有酸性。

師：從微觀結構上看，苯環是吸電子基團，它使得與苯環直接相連的羥基中氧氫鍵極性增強，容易電離出氫離子。這就是有機物基團之間相互影響的一個結果。

生2：這類似甲苯，苯環影響甲基，結果是甲苯使酸性高錳酸鉀溶液褪色。

師：除了“苯環對羥基有影響”，反之，“羥基對苯環有影響”嗎？請你推測結果會是怎樣？

在春季的“大麥黃”和秋季的白露前一星期，使用1次殺纖毛蟲的藥物，隔日再用1次消毒藥物，以預防寄生蟲病的發生。

生：類似甲苯，“羥基對苯環有影響”，結果是苯酚也能發生鹵代、硝化等取代反應。

學生實驗1：設計實驗證明苯酚具有酸性及酸性強弱。

實驗及現象：取苯酚的濁液1 mL于一支試管中，滴加幾滴紫色石蕊試液，濁液未變紅；取苯酚的濁液1 mL于另一支試管中，滴加氫氧化鈉溶液，濁液變澄清。

實驗及現象：將上述實驗得到的苯酚鈉溶液分到兩支試管中，一支滴加稀鹽酸，另一支通入CO2，澄清液均變渾濁。

得出結論：苯酚是一種酸性比碳酸還弱的酸，又名石炭酸。

生：寫出以上實驗中發生反應的化學方程式。

師：請設計實驗證明羥基對苯環有影響。

學生實驗2：設計苯酚與濃溴水反應實驗[5]。

實驗及現象：向稀苯酚溶液中滴加少量濃溴水，發現先產生白色沉淀，振蕩就消失，繼續滴加白色沉淀明顯。

師：請分析為什么開始產生的沉淀振蕩后消失。

生1：生成的白色沉淀溶解在苯酚中。

師：寫出苯酚與濃溴水反應的化學方程式：

師：請用實驗事實進一步分析“羥基對苯環有影響”的結果。

生：比較苯、苯酚與溴取代的反應條件、反應速率及產物，并交流。

結論：羥基對苯環有影響，使苯環上羥基鄰、對位的氫原子變得更易取代。

師：苯酚與濃溴水的取代反應能夠定量完成，常用于對溶液中的苯酚進行定性和定量檢測。但由于濃溴水有較大的毒性，在工業上還有更靈敏且無毒的試劑[6]檢測苯酚。三氯化鐵與苯酚溶液會迅速反應而呈紫色，也常用于酚類物質的檢驗。

3.3.3 【學習任務3】歸納總結苯酚的化學性質

特性——顯色反應

設計意圖：按照研究物質化學性質的一般思路“分析結構 預測性質 實驗證明”，層層深入地認識苯酚的性質，充分發揮實驗在化學中的重要作用，體驗從“證據推理”到“模型認知”的建構，讓學生的思維不斷向廣度、深度發展，建構知識體系，形成知識關聯的結構化、核心觀念的結構化。

3.4 解決問題，形成思路

【學習任務】模擬工業含酚廢水的處理過程。

學生活動：結合苯酚的性質，設計工業含酚廢水的處理方案，用圖示簡單表示。

師生互評，不斷改進設計方案，結合工業生產實際，得到最佳方案（圖1）。

圖1 含苯酚的工業廢水處理的流程圖

設計意圖：本環節體現教學設計的整體性，前后呼應。引導學生關注生產實際，提高應用所學知識解決實際化學問題的能力，正確認識化學學科的價值。

4 教學反思

⑴ 在真實情境中習得核心知識，發展學科素養

學科核心素養的形成和發展不能脫離真實情境。本節課以“去除工業廢水中的苯酚”為情境，從不同化學認識視角提出有探究價值的化學問題。面對真實復雜的情境，學生有強烈的探究欲望，迫切地想將已學知識和方法應用于具體工業生產中去，但實驗的設計和探究，知識的遷移和應用能力還明顯欠缺，需進一步提高[7]。在教師引導下，學生通過閱讀、觀察實驗現象等方法獲得有關信息，收集實驗證據，分析推理，不斷將學習引向深處，在此過程中發展“證據推理與模型認知”“科學探究與創新意識”學科核心素養。

⑵ 在不同層次的學習任務驅動下，發展思維品質

教師將教學內容以清晰明確的學習任務的形式呈現在學生面前，不但能引起學生的注意，而且有利于學生把握知識的系統性和邏輯性，思維發展從感性到理性，從定性到定量，從具體到抽象。學習任務的難易程度直接影響學生學習化學的積極性，學習任務既要有挑戰性，又要符合學生“最近發展區”。有挑戰性的學習任務就是要制造認知沖突，同時教師巧妙地利用學生的“最近發展區”，設計與生產實際相結合的問題，為思維發展指明方向，減少思維的盲目性，提高學習能力水平。

總之，在全面啟用新教材背景下，把握新教材的新思路，掌握新教材的新變化成為教師的必修課，貫徹“以素養為本”理念，把化學實驗的開展與學生科學探究能力的培養相結合，注重學習方法的引導，幫助學生形成和發展化學學科核心素養。