核心素養下POEC策略在高中化學教學中的應用研究

摘 要：現階段，大部分引入真實情境的課堂活動形式都比較單一，并且沒有將真實情境貫穿始終。經過深入研究發現，將真實情境與POEC教學策略融合于課堂中能很好地解決以上問題，豐富課堂的活動形式，激發學生的學習興趣。本研究以《二氧化硫的性質》一課為例，設計教學案例，將酸雨防治問題與POEC教學策略貫穿整堂課，不僅能使課堂活動形式更加豐富，還能在課堂教學中提升學生的化學學科核心素養。通過分析拆解理論知識并將理論知識融入所設計的案例中，得出在核心素養的視角下運用POEC策略可以提高學生的思維能力，調動學生課堂積極性。過程中應遵循以學生為主體，教師為主導的教學原則。將POEC教學策略與真實情境相結合能使學生將學習到的知識運用到解決生活問題中，培養學生正確的化學觀念。

關鍵詞：POEC教學策略；二氧化硫的性質；化學學科核心素養

一、問題的提出

從課程標準看，通過講授二氧化硫的性質的相關知識，能夠讓學生了解大氣污染物，并引導學生聯系生活實際，用所學的化學知識來解決環境問題，可以提升學生的化學學科核心素養。從建構課本知識網絡的維度看，學生學習二氧化硫的性質，具有鞏固離子反應、氧化還原反應等關于化學反應基本知識的作用，也是為后面“硫酸”及“氮及其化合物”等相關知識的學習奠定基礎。從考試的維度看，二氧化硫在物質性質的考查中是重要的知識點。

而現階段《二氧化硫的性質》一課教學還存在著一些缺點。在課堂上運用有針對性的教學策略的形式比較單一；課堂上僅僅只是以真實情境為引入，沒有將真實情境貫穿始終；運用于課堂上的實驗探究方案還不夠完善；并且沒有將新課標中提出的“構建學生核心素養體系”這一觀念貫穿于課堂當中。而本文將POEC教學策略融入《二氧化硫的性質》一課教學中能很好地解決以上的問題。

二、POEC教學策略的概念

POEC（Predict-Observe-Explain-Compare）教學策略即“預測—觀察—解釋—比較”策略。該策略是一種以學生為主體的教學策略，強調學生在教師引導下通過各環節的學習活動進行概念建構[1]。該策略可分為以下四個環節進行：

預測環節（P）：引導學生依據所學的知識來預測教師所提出的問題的答案。

觀察環節（O）：學生積極觀察實驗現象并記錄，判斷現象是否與自己的預測相符。

解釋環節（E）：教師在此過程與學生共同探討，引導學生對預測的差異做出科學的解釋，判斷現象是否與預測相符。

比較環節（C）：讓學生將舊知與新知進行比較；將預測與所得結論進行比較，建構知識體系。

三、POEC策略的教學設計與實踐

（一）指導思想與理論依據

《普通高中化學課程標準》（2017年版2020年修訂）提出素養為本的教學，“創設豐富多樣的真實問題情境，緊密聯系生產和生活實際[2]，開展以化學實驗為主的多種探究活動，重視教學內容的結構化設計，激發學生的學習興趣，促進學生學習方式的轉變，培養他們的創新精神和實踐能力”，開拓高中化學教學研究的思路，促進學生學習方式的轉變。

因此，本節課通過酸雨開展學習，結合二氧化硫相關內容，結合創新實驗及手持技術實驗，引導學生將所學知識進行應用，逐步學習、體驗科學探究的過程，運用所學知識探尋酸雨防治問題，培養學生的“科學探究與創新意識”“科學精神與社會責任”等化學學科核心素養。

（二）教師布置任務，要求學生查閱酸雨形成的原因，為課中學習做準備

課中，教師展示酸雨腐蝕土壤、植物和建筑的圖片，提問酸雨是怎樣形成的？在情境中導入新課。隨后介紹二氧化硫的物理及化學性質，在探究活動中推出二氧化硫的氧化性和還原性，有機融合介紹科學探究的一般步驟及科學探究精神。在交流討論環節，引入真實情境——工業上吸收二氧化硫的方法。

課后，讓學生查閱工廠脫硫原理，拓寬學生專業視野。

（三）課標與教材分析

1.課標分析

《普通高中化學課程標準》（2017年版2020年修訂）解讀：

（1）內容要求

課程標準要求教學過程需要緊密聯系真實情境。通過對二氧化硫的學習，學生能夠了解大氣污染物，并且了解其對環境的影響。引導學生聯系生活實際，用所學的化學知識來解決環境問題。

課程標準要求不同價態硫的轉化為學生的必做實驗，二氧化硫的性質為學生活動建議實驗，可見課標對此課程實驗的重視。本案例引用的實驗能夠開拓學生的思維，讓學生主動參與實驗探究的過程，提高學生的動手實驗能力。

（2）學業要求

學業要求希望學生在學習完二氧化硫的性質之后能夠運用所學知識來解決酸雨問題，本案例正是運用酸雨這一真實情境，讓學生在學習二氧化硫的性質過程中逐步解決酸雨防治問題。

（3）教材所處地位和作用

本節課內容選自人教版高中化學必修第二冊第五章第一節《硫及其化合物》中的二氧化硫，在此之前，學生已經在九年級了解過二氧化硫是酸雨形成的原因之一，這為研究二氧化硫的性質起到了鋪墊作用，本節課的學習又為接下來學習硫化物的內容展開打下了基礎，所以本節內容在整個教材中起到了承上啟下的作用。

（四）教學重難點

重點：SO2的化學性質。

難點：SO2能否被吸收及吸收效果的探究推理。

本案例通過逐步推理突出重點，通過實驗探究突破難點。

（五）學情分析

知識儲備：

1.已經初步學習過CO2的性質，但對SO2的性質并不熟悉。

2.已經初步具備了鈉、鐵、氯等及其化合物的相關知識。

3.具備氧化還原反應的基礎理論知識，但是運用氧化還原反應推斷SO2性質的能力還不足。

4.學習過元素周期表的相關知識，但對利用元素周期表推測元素性質的能力還有所欠缺。

能力水平：

（1）之前已經進實驗室做過一些基礎的實驗，但在實驗過程中還是有一些操作不夠規范，在進行本次實驗時需更加集中注意力，鍛煉正確的實驗操作技能。

（2）雖已學習過CO2的性質，但知識遷移運用能力仍不足，不會利用CO2是酸性氧化物的知識點來推測SO2的性質。

（3）缺少將所學知識與生活實際結合分析解決問題的能力，在面對與化學相關的生活問題時（如酸雨問題），不會運用所學的化學知識解決問題。

情感態度：

（1）作為高一學生，對創新實驗有著濃厚的興趣，在有實驗的課堂會更集中注意力。

（2）較少了解與化學有關的社會熱點問題，可能不知道SO2是形成酸雨的原因之一。

（3）對SO2的認識還停留在其危害上，對本節課有些許恐懼心理。

（六）教法與學法分析

本節課以學生為中心的理念展開教學，遵循以學生為主體，教師為主導的教學原則。以問題為驅動，以實驗探究為支架，引導學生通過探究學習、小組合作展開學習，激發學生學習熱情。

（七）教學與評價目標

教學目標：

1.通過利用二氧化硫的性質進行實驗探究，提升實驗探究能力，實現科學探究與創新意識學科核心素養的發展。

2.通過研究硫酸型酸雨防治方案，發展學生對物質及其轉化思路的認識水平，提升學生運用知識分析、解決問題的能力，實現科學態度與社會責任學科核心素養的發展。

評價目標：

（1）通過對實驗結果的分析，診斷與發展學生證據推理和知識遷移的能力水平。

（2）通過討論交流試劑能否吸收二氧化硫及其吸收效果，探尋酸雨的防治方案，診斷并發展學生科學態度與社會責任的水平及利用化學知識解決問題的能力。

（八）教學與評價設計思路

本案例設計情境線、知識線、素養線、思政線四條主線（見圖1），將四線相融，讓學生通過了解酸雨危害，利用二氧化硫的性質來探尋防治酸雨的方案，從中培養學生的證據推理與模型認知、科學探究與創新意識、科學態度與社會責任等化學學科核心素養，融入環境保護，多角度思考問題，運用化學知識解決問題。

（九）教學過程

教學任務一：情境引入，提出問題

【教師】提問：“‘空中死神’是人們給一種會‘蝕人’的雨所起的名字，大家知道這種‘會蝕人的雨’是什么雨嗎？”

展示：展示有關酸雨危害的圖片。

【學生】回答：酸雨。

【教師】引導：提出學生作為化學人要用化學知識解決環境問題的觀點，引導學生了解酸雨的形成過程，找到形成酸雨的源頭。

講解：酸雨是由空氣中的水蒸氣和二氧化硫結合形成的。

教學任務二：探究二氧化硫的性質

【教師】講解：二氧化硫的物理性質。

引導：探究二氧化硫的化學性質。

角度一：二氧化硫是酸性氧化物

【學生】C—比較：二氧化碳與二氧化硫

P—預測：二氧化硫具有酸性氧化物的通性

①二氧化硫能夠與水反應，生成相應的酸

②二氧化硫能與堿反應只生成一種鹽和水

③二氧化硫能與堿性氧化物反應

進行學生實驗：點滴板實驗（見圖2）

完成實驗：往點滴板不同孔穴分別加入Na2SO3粉末并滴入70%H2SO4溶液（用于制備SO2）、紫色石蕊溶液、NaOH溶液、酚酞試劑、品紅試劑、Ca（OH）2溶液、KMnO4溶液、Na2S溶液。

O—觀察、E—解釋，C—比較：觀察實驗現象，總結實驗結論并比較實驗現象與預測的現象的差別。

總結：二氧化硫是酸性氧化物，二氧化硫具有氧化性、還原性和漂白性。

教學任務三：探究二氧化硫能否被吸收及吸收效果

【教師】引導：引導學生思考應該如何吸收二氧化硫。

介紹一體化微型實驗裝置（集制取、收集、性質檢驗、尾氣吸收于一體），讓學生進行實驗（見圖3、圖4）

【學生】完成實驗

O—觀察、E—解釋，觀察實驗現象，總結實驗結論。

總結：這五種溶液都能和二氧化硫反應，所以活塞都向前移動了。

【教師】引導學生寫出反應的方程式

【學生】C—比較：比較二氧化碳與水和氫氧化鈉溶液、氫氧化鈣溶液反應的方程式

學生書寫化學方程式

P—預測：預測二氧化硫與高錳酸鉀、硫化鈉反應的化學反應方程式

【教師】引導：介紹手持技術實驗及氧化還原傳感器的作用。

展示：展示實驗過程及實驗曲線圖（見圖6）

引導：引導學生通過觀察實驗曲線圖書寫后兩個實驗的化學方程式。

【學生】O—觀察：觀察實驗現象（見圖6）

E—解釋：書寫化學方程式

【教師】講解：手持技術能定量測量出實驗結果并介紹壓強傳感器（見圖7）。

【學生】質疑：實驗所用的溶液沒有規定準確濃度，不能精確比較出吸收二氧化硫的最佳效果。

【教師】引導：引導學生思考應該如何進行定量測量，以哪種溶液為基準。

提示：飽和氫氧化鈣的濃度為0.0224mol/L。

【學生】以氫氧化鈣溶液濃度為基準，因為其微于水。

【教師】展示實驗過程及結果。

【學生】O—觀察、E—解釋，C—比較：觀察實驗現象，總結實驗結論并比較實驗現象與預測的現象的差別。

總結：吸收二氧化硫效果最好的是氫氧化鈉溶液。

【教師】對比工業上吸收二氧化硫的方法，提出要多角度思考問題的觀點。

【學生】學生通過課前閱讀文獻，從不同角度思考總結實際中能夠應用于工業吸收二氧化硫的方法需要考慮的因素。

【學生】學生小組討論，面對重污染天氣，我們應該怎么做。

教學任務四：交流與討論

【教師】引導：“我們了解了二氧化硫會導致酸雨這種重污染天氣，食品二氧化硫超標會導致惡心嘔吐等，但是二氧化硫其實有過也有功，課下我讓同學們已經提前收集好資料，現在請正方反方展開辯論?！?/p>

【學生】展開辯論：討論二氧化硫的功與過

教學任務五：總結歸納

【教師】引導：引導學生小組討論交流總結歸納本節課所學知識。

總結：從宏、符、曲線多重表征進行總結。

學生結合教師在課件上的總結，以及小組討論結果總結出本節課的結論。

教學任務六：習題鞏固，課后作業

【教師】布置課堂習題和課后作業

【學生】完成練習

（十）教學效果及反思

1.本課例通過學習二氧化硫的性質及探尋吸收二氧化硫的方案，培養學生節約資源、愛護環境的意識，加深學生對化學與生活密切關系的認識，促進學生科學素養的全面提升。

2.酸雨這種大氣污染是常討論的環境問題，以酸雨為情境引入更能激發學生學習興趣，培養學生分析解決環境問題的能力。在教學難點上，充分利用創新實驗設計的優勢，突破難點。

3.引入創新實驗和手持技術實驗，讓學生對二氧化硫的性質探究及吸收二氧化硫的效果有了更直觀的認識。并且本課例引入多種課堂活動：如辯論賽等，讓學生充分參與到課堂當中來。

但是，學生練習不夠充分，課后將通過習題進行鞏固，同時要求學生查閱相關資料，課下了解工業上吸收二氧化硫的方法，將所學知識與生活實際聯系起來。

四、結果與討論

（一）傳統課堂更加側重強調教師的主導性，忽視了學生的主體性，只是將知識灌輸給學生，沒有讓學生參與到課堂中來，學生對知識的掌握程度也不高。POEC教學策略能夠將課堂串聯起來，給學生提供學習思路，讓學生更加有邏輯地進行學習，將知識串聯起來，形成知識網絡，讓學生更好地掌握知識。

（二）傳統教學學生只是在座位上各自進行學習，僅僅只有學生與教師的互動，而POEC教學策略能夠將整個課堂氛圍調動起來，不僅有師生互動，還有生生互動，讓學生之間也互相交流學習，提高課堂效率。

結束語

從《二氧化硫的性質》課例來看，將POEC教學策略融入課堂當中能讓學生充分參與到課堂中來，讓學生主動學習，主動掌握知識，有利于學生積極思考，有利于他們發散思維，促使學生運用所學知識去解決生活問題，將化學與日常生活相聯系。培養學生的“科學探究與創新意識”“科學精神與社會責任”等化學學科核心素養。POEC教學策略的應用，不僅激發了學生的學習熱情，還優化了課堂氛圍，本研究通過引入POEC教學策略，顯著提高了《二氧化硫的性質》一課的教學質量，尤其是針對教師教學手段的匱乏和學生學習困難的問題。

參考文獻

[1]劉景詩.核心素養視角下POEC教學策略在物質結構與性質的應用研究[D].牡丹江：牡丹江師范學院，2020.

[2]王軍翔.以“素養為本”引領中學化學教育向深度發展：對普通高中化學課程標準（2017年版）變化及其意義的研究[J].中學化學教學參考，2018（7）：1-5.

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