創(chuàng)設情境 構建模型 聚焦探究

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1、創(chuàng)設情境 構建模型 聚焦探究 梁東旺楊歡 [摘要]以?硫和氮的氧化物?教學設計為例，探索在真實情景中，以化合物的“價-類〞二維圖為指導，以探究為中心的課堂教學。在化學教學過程中，教師應從宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認知、科學精神與社會責任、實驗探究與創(chuàng)新意識五個維度開展學生的化學學科核心素養(yǎng)。 [關鍵詞]硫的氧化物；創(chuàng)設情境；“價-類〞二維圖；實驗探究；化學學科核心素養(yǎng) [中圖分類號]G633.8[文獻標識碼]A[文章編號]1674-6058〔2021〕11-0061-03 一、教學設計背景 2021年9月，?中國學生開展核心素養(yǎng)?發(fā)布。“學生開展核心素養(yǎng)

2、〞指學生應具備的、能夠適應終身開展和社會開展需要的必備品質(zhì)和關鍵能力。?普通高中化學學科核心素養(yǎng)?提出了“宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認知、科學精神與社會責任、實驗探究與創(chuàng)新意識〞五個維度的化學學科核心素養(yǎng)。 化學學科核心素養(yǎng)的開展離不開情境學習，在進行教學設計時應將教學目標、內(nèi)容、方法和學習任務融合在特定的情境中，讓學生在真實問題的解決過程中理解學習內(nèi)容，建構知識、技能體系，開展學科核心素養(yǎng)。 化合物知識相對零散，利用“價-類〞二維圖，一方面可以幫助學生構建元素化合物的認知模型，在模型指導下學習元素化合物知識，有利于形成系統(tǒng)的知識體系；另一方面，在二維圖中，物質(zhì)

3、之間的轉(zhuǎn)化關系更加直觀，有利于轉(zhuǎn)化關系的建立。 探究性實驗是提升學生科學探究能力的重要載體，但中學教師常有的一個切身感受，那就是探究性實驗存在“做實驗時很熱鬧，做完啥也不知道〞的效率低下的問題。要解決這一問題，可以嘗試加強實驗前的討論與引導。實驗探究能力的培養(yǎng)不僅僅是學生動手能力的培養(yǎng)，更重要的是提升學生設計實驗解決問題的能力。因此，在學生剛開始接觸探究性實驗的訓練時，實驗前的引導必不可少，否那么實驗就成了亂做，做完學生也得不到太大的收獲。 本文以?硫和氮的氧化物?〔第一課時〕為例，探討基于化學學科核心素養(yǎng)的化學教學設計。該課創(chuàng)設了柳州市治理酸雨的真實情景，在化合物“價-類〞二維圖的指導下

4、，以實驗探究為中心，進行了課程實踐。在課程中加強實驗探究前的引導，提高實驗探究的效率，同時滲透平衡思想和綠色化學思想，培養(yǎng)學生的社會責任感，全面開展學生的化學學科核心素養(yǎng)。 二、教材及學情分析 1.教材分析 ?硫和氮的氧化物?是人教版化學必修1第四章第三節(jié)的內(nèi)容，第一課時的教學內(nèi)容主要是硫的重要氧化物SO2及其污染。?普通高中化學課程標準?中與本節(jié)相關的內(nèi)容標準是：通過實驗了解硫及其重要化合物的主要性質(zhì)，認識其在生產(chǎn)中的應用和對生態(tài)環(huán)境的影響?；顒雍吞骄拷ㄗh是：查閱資料并討論減少向大氣中排放二氧化硫的措施。本節(jié)內(nèi)容是在第二章?物質(zhì)的分類??氧化復原反應?的根底上開展元素化合物知識的學習，

5、在第三章?金屬化學性質(zhì)?的根底上，進一步介紹化合物的相關知識和研究化合物性質(zhì)的方法，為元素族概念的形成、元素性質(zhì)的遞變規(guī)律、元素周期表的形成積累感性認識的材料。本節(jié)內(nèi)容與環(huán)境問題密切相關，具有很高的社會價值。SO2在生產(chǎn)和生活中有重要的用途，同時對環(huán)境造成的危害也十分巨大，這種兩面性是培養(yǎng)學生全面看待事物，正確認識化學的良好素材。 2.學情分析 學生在學習本課之前，已經(jīng)學習了物質(zhì)的分類、氧化復原反應等內(nèi)容，同時也學習了典型的金屬元素以及硅、氯兩種非金屬，對元素知識有一定的了解。另外，學生對化學實驗具有濃厚的興趣，樂于并有能力完成實驗，也已經(jīng)具備了一定的觀察現(xiàn)象并根據(jù)現(xiàn)象推測結(jié)論的能力，但在

6、實驗設計能力方面還尚缺乏。學生已初步形成了“結(jié)構決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途〞的學科觀念，“宏微結(jié)合、變化平衡、實驗探究、證據(jù)推理、社會責任〞等化學學科核心素養(yǎng)在本節(jié)課中有待繼續(xù)滲透與開展。 三、教學設計與實施 1.情境的創(chuàng)設與驅(qū)動性問題的提出 化學知識來源于生活情境和實踐。我們從實際生活中提取問題，創(chuàng)設真實情境，可以培養(yǎng)學生從化學視角思考生活問題的能力。而在真實、生活化的情境中發(fā)現(xiàn)問題，可以使學生產(chǎn)生積極的學習心理和情緒情感，盡快進入學習者的角色。本節(jié)課是在柳州上的一節(jié)公開課，因此選擇了柳州治理酸雨的歷史作為情境脈絡。柳州在1985-1995年曾是“十雨九酸〞的全國四大酸雨城市之一，經(jīng)治理解

7、決了酸雨問題，城市環(huán)境得到了極大的改善。柳州的酸雨問題是如何產(chǎn)生的？柳州采取了什么措施來治理酸雨問題？哪些措施可以預防酸雨問題的再次出現(xiàn)？將這一系列問題作為問題線索，可驅(qū)動學生主動探究學習。酸雨的產(chǎn)生涉及硫元素的轉(zhuǎn)化以及自然界中硫元素平衡的問題；酸雨的治理需要探究SO2的性質(zhì)；酸雨的預防那么是對學生所學內(nèi)容的檢驗。在這一過程中，滲透了“變化觀念與平衡思想〞“實驗探究與創(chuàng)新意識〞以及“科學精神與社會責任〞等一系列化學學科核心素養(yǎng)。 2.以實驗設計與探究為中心的課堂 實驗是化學學科的靈魂，親身經(jīng)歷以探究為主的學習活動是學生學習化學的主要途徑。實驗探究對于開展學生的化學學科核心素養(yǎng)有著獨特的作用

8、，是開展學生化學學科核心素養(yǎng)的重中之重。本節(jié)課以實驗設計為中心，讓學生通過探究的方式學習元素化合物的性質(zhì)，并在此過程中提升化學學科核心素養(yǎng)。 【教學環(huán)節(jié)一】 [創(chuàng)設情境]1985-1995年，柳州是全國四大酸雨城市之一，每年因酸雨造成的損失達幾十億元。柳州為何會成為四大酸雨城市之一，如今又是如何變回美麗的山水城市的？要答復這些問題，我們首先要知道酸雨的主要成分是什么？ 學生大都能答復出是SO2的超標引發(fā)了酸雨。 【設計意圖】以學生的家鄉(xiāng)柳州為例創(chuàng)設情境，提升學生的參與感，激發(fā)學生的社會責任感。 【教學環(huán)節(jié)二】 [思考1]大氣中SO2的主要來源有哪些？ 對此問題，學生大多答復“燒煤

9、〞，從而看出，學生對于自然界中的硫循環(huán)比較陌生，不清楚自然界中本來就有SO2存在，因此有必要在此展示自然界中硫循環(huán)的圖片〔圖1〕，向?qū)W生介紹“硫平衡〞這一概念。經(jīng)過學習，學生意識到酸雨的產(chǎn)生主要是人類活動使得大量存在于礦石中的硫元素以SO2的形式釋放到空氣中，破壞了自然界中的硫平衡。 [活動1]在“價-類〞二維圖〔圖2〕 中表示出硫循環(huán)中出現(xiàn)的主要物質(zhì)。 【設計意圖】了解大氣中SO2的來源，了解人類活動對硫平衡的破壞，滲透“變化觀念與平衡思想〞。用熟悉的“價-類〞二維圖，幫助學生自主建構含硫化合物的知識體系，開展元素觀和分類觀。 【教學環(huán)節(jié)三】 想治理酸雨必須先了解SO2的性質(zhì)。

10、[探究1]〔演示實驗〕把塞有膠塞、盛有SO2氣體的試管倒立在水中，在水面下翻開膠塞，觀察現(xiàn)象。 學生通過實驗現(xiàn)象總結(jié)出SO2的物理性質(zhì)。 [思考2]根據(jù)自然界中硫元素的轉(zhuǎn)化關系，結(jié)合硫元素的“價-類〞二維圖，推測SO2的化學性質(zhì)，并設計實驗驗證。 學生在之前元素化合物知識的學習中已經(jīng)掌握了從物質(zhì)類別和化合價兩個角度預測物質(zhì)性質(zhì)的方法，經(jīng)討論能夠比較容易得出以下結(jié)論：SO2是酸性氧化物，故應具有酸性氧化物的通性；中心元素是+4價，處于中間價態(tài)，故SO2應具有氧化性和復原性。而本節(jié)課的重點那么在于如何設計實驗驗證SO2的化學性質(zhì)。在推測出的SO2的三個性質(zhì)中，驗證酸性氧化物的通性是學生較熟悉

11、的實驗，因此上課的重點在于引導學生選擇適宜的試劑來驗證SO2的氧化性和復原性，并總結(jié)出驗證物質(zhì)氧化性和復原性的方法。以下是我引導學生進行實驗設計的一個片段。 師：剛剛的幾位同學從物質(zhì)分類的角度預測了SO2的性質(zhì)并設計了相應的實驗來證明，那么有沒有同學從另外的角度來推測它的性質(zhì)？ 生1：SO2有氧化性和復原性。 師：你是怎么推測出來的？ 生1：SO2中的S是+4價，可以升高到+6價，也可以降低到0價或-2價，所以既有復原性又有氧化性。 師：非常好。這是從化合價的角度來推測SO2的性質(zhì)。那你打算如何證明呢？ 生1：讓SO2與O2氧氣反應，可以證明SO2有復原性。 師：雖然這兩者可以反

12、應，但是兩種氣體反應不太容易操作，另外SO2和O2反應的條件比較苛刻，所以我們一般不用O2來驗證SO2的復原性。我們還可以選擇什么試劑呢？ 師：要證明SO2的復原性，應該讓它和哪一類物質(zhì)反應？ 生2：氧化劑。 師：常見的氧化劑有哪些？ 生3：氧氣、硝酸、高錳酸鉀、氯化鐵。 師：非常好。除此之外，氯水、溴水、過氧化氫等也是常用的氧化劑。在這些氧化劑中，我們可以選擇哪些來驗證SO2的復原性呢？我們是不是應該選現(xiàn)象明顯、操作方便的試劑呢？ 生4：可以選酸性高錳酸鉀、氯水、溴水、氯化鐵這些有顏色的試劑來反應。 師：如果選擇酸性高錳酸鉀，你認為可能的現(xiàn)象是什么呢？ 生5：高錳酸鉀溶液褪色

13、。 師：其他同學還有沒有補充？沒有的話我們接著來看看SO2的氧化性。仿照剛剛的思路，你認為我們應如何證明SO2的氧化性？ 生6：加復原劑。 [探究2]〔學生分組實驗〕利用以下儀器和試劑〔圖3〕，探究SO2的化學性質(zhì)。 除圖中試劑外，提供給學生的試劑還有紫色石蕊溶液、KMnO4溶液、Na2S溶液、H2O2溶液、品紅溶液、BaCl2溶液、稀H2SO4。 學生通過實驗驗證了之前的推測，同時也觀察到了沒有預測到的現(xiàn)象，即SO2能夠使品紅溶液褪色。能夠使品紅這一有機物褪色表達了SO2的漂白性。與Na2O2和Cl2這兩種具有漂白性的物質(zhì)相比，SO2的漂白原理跟它們一樣嗎？SO2的漂白性又有什么特

14、征？ [探究3]〔演示實驗〕在“探究1〞使用過的試管中滴加2滴品紅溶液，用氣球套住試管口，振蕩，然后加熱試管，觀察現(xiàn)象，并分析SO2的漂白特點。 在完成性質(zhì)教學后，進行小結(jié)。 [思考3]我們可以從哪幾個角度出發(fā)，研究物質(zhì)的化學性質(zhì)？〔圖4〕 【設計意圖】培養(yǎng)學生根據(jù)實驗目的設計實驗的能力，讓學生進一步熟悉科學研究的根本方法：提出猜測—實驗驗證—得出結(jié)論。其中重點滲透了“實驗探究〞“證據(jù)推理與模型認識〞的核心素養(yǎng)。學生實驗是微型實驗，從源頭上減少污染，滲透綠色化學思想，同時進一步穩(wěn)固和完善研究物質(zhì)性質(zhì)的維度：物質(zhì)類別、化合價、特性，構建學習元素化合物知識的認知模型。 【教學環(huán)節(jié)四】

15、[思考4]實現(xiàn)物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化有哪些途徑？〔圖5〕 [活動2]以小組為單位，根據(jù)SO2的來源和性質(zhì)，以及以上轉(zhuǎn)化途徑，提出治理硫酸型酸雨的方法。 學生討論后提出：將SO2轉(zhuǎn)化為其他含硫化合物。如工業(yè)上最常用的鈣基固硫法，就是先利用非氧化復原反應，將SO2轉(zhuǎn)化為CaSO3，再進一步氧化為CaSO4。 另外，結(jié)合自然界中的硫循環(huán)，得出還可以利用植物吸收SO2，或從源頭上減少SO2的產(chǎn)生。 [思考5]如何利用S單質(zhì)制取H2SO4？ 根據(jù)物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化方法，在反應過程中S元素的化合價從0價變到了+6價，因此要借助氧化劑來實現(xiàn)這一過程?！矆D6〕 制硫酸是SO2最重要的工業(yè)用途之一。在生活中，SO2

16、也有廣泛的用途。 [思考6]常有人用SO2處理以下物質(zhì)：草帽、干果、葡萄酒、米粉、銀耳、豆芽等〔展示相關圖片〕，你覺得是否適宜呢？ 【設計意圖】從物質(zhì)轉(zhuǎn)化的途徑方面給予學生學習元素化合物知識的方法性指導，建立轉(zhuǎn)化觀。以酸雨的治理和工業(yè)制硫酸為例，培養(yǎng)學生利用轉(zhuǎn)化觀解決化學問題的能力。從治理酸雨的兩條途徑：從源頭上減少產(chǎn)生以及產(chǎn)生后治理，滲透綠色化學思想：從源頭上減少有害物質(zhì)的產(chǎn)生，培養(yǎng)學生的社會責任感，引導學生學會全面看待化學物質(zhì)的影響：造成危害的不是化學物質(zhì)本身，而是人類使用化學物質(zhì)的方式；對于任何化學品，都應控制使用量，合理使用。 【教學環(huán)節(jié)五】 [活動3]請大家課后查閱資料，了解

17、柳州在治理酸雨時所采取的措施。想一想，它們用到了哪些化學原理？如果想防止酸雨問題再次出現(xiàn)，我們應怎么做？ 【設計意圖】作為課堂內(nèi)容的延伸，可讓課堂內(nèi)容從真實情景中來，回到真實情景中去，培養(yǎng)學生的科學精神與社會責任。 四、結(jié)語 有關?硫和氮的氧化物?〔第一課時〕的教學設計有多種形式。本節(jié)課嘗試結(jié)合本地歷史，創(chuàng)設真實情景，激發(fā)學生的學習興趣。在元素化合物的“價-類〞二維圖指導下對二氧化硫的性質(zhì)展開實驗探究，在開展實驗前加強對學生的引導，培養(yǎng)學生的探究能力，使學生學會以實驗探究的方式進行研究，并努力在課堂中滲透化學學科核心素養(yǎng)。在課程實施中，應重點觀察學生交流討論和動手實驗的情況，以評價學生對

18、知識及技能的掌握程度，由此對教學效果進行評價，幫助教師對課程進行反思和改進，提升教學效果。 〔責任編輯羅艷〕 猜你喜歡 化學學科核心素養(yǎng)實驗探究創(chuàng)設情境 在深度開展課堂對話教學中實現(xiàn)核心素養(yǎng)的培育化學教與學(2021年7期)2021-10-22談“科學精神與社會責任〞化學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)中學教學參考理科版(2021年3期)2021-04-25探索新高考背景下的化學學科核心素養(yǎng)培育化學教學(2021年9期)2021-12-10“探究變力做功與速度變化的關系〞教學設計物理教學探討(2021年2期)2021-03-16創(chuàng)設實驗情境提高復習課的有效性化學教與學(2021年1期)2021-02-16初中物理教學淺見讀與寫上旬刊(2021年11期)2021-01-19培養(yǎng)上好小學語文課的興趣都市家教下半月(2021年11期)2021-12-29小學數(shù)學教學中的情境創(chuàng)設科教導刊電子版(2021年29期)2021-12-23淺談數(shù)學教學策略的探究小學教學參考(綜合)(2021年6期)2021-06-24對酚醛樹脂合成實驗的假設干補正化學教學(2021年10期)2021-11-19