研读课程标准 关注教材变化*

石磊　李德前

摘要： 在教育部课改实验区“中小学教材使用跟踪监测和质量提升项目”主题研讨会中，执教2019年版江苏教育出版社普通高中教科书化学必修第一册“二氧化硫的性质和应用”一课;基于本节课内容和《普通高中化学课程标准（2017年版）》，分析、对比新旧教材的变化，以期领会新教材的编写意图，提高驾驭新教材的教学能力，促进学生核心素养的发展与提升。

关键词： 课程标准; 新教材; 二氧化硫; 核心素养; 教学思考

文章编号： 10056629（2020）08004306

中圖分类号： G633 8

文献标识码： B

2019年12月，笔者在教育部基础教育课程教材发展中心课改实验区“中小学教材使用跟踪监测和质量提升项目”主题研讨会暨徐州市高中化学骨干教师教材研究能力培训活动中开设了研讨课，执教即将于2020年秋季投入使用的苏教版普通高中教科书化学必修第一册“二氧化硫的性质和应用”一课，获得了与会专家和教师的一致好评。基于本节课内容，对照《普通高中化学课程标准（2017年版）》有关精神，将对苏教

版普通高中教科书化学必修第一册（以下简称“新教材”）的研读体会、一些思考和现场课堂教学过程整理成文，以求指正。

1  认真研读文本，规划核心素养培育

高中化学学科核心素养是高中学生发展核心素养的重要组成部分，反映了社会主义核心价值观下化学学科育人的基本要求，全面展现了化学课程学习对学生未来发展的重要价值[1]。在备课过程中，笔者认真研读课程标准和教科书中相关内容，以求落实学业要求，并使核心素养在课堂落地。

从元素水平依据物质类别和价态视角认识二氧化硫的性质，正是落实“宏观辨识与微观探析”这一核心素养的要求之一。通过学习不同价态含硫物质的转化，能深化对氧化还原反应概念的理解，并使学生认识到氧化还原反应能够实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化，从而渗透“变化观念”的核心素养。

引导学生在已有知识的基础上，对二氧化硫的性质及其变化提出可能的假设，通过实验加以证实或证伪，培养学生的“证据意识”;对二氧化硫的性质进行“科学探究”实验，有助于激发学生的学习兴趣和问题意识，帮助学生形成依据探究方式解决问题的基本思路，培养学生创造性地解决问题的科学思维和方法，从而发展学生的“创新意识”。

引导学生体验含硫化合物学习的一般方法，在求知与练技中渗透从解决一个问题到解决一类问题的思路和方法，启发学生树立建模思想，适时打造学习元素及其化合物知识的“认知模型”，促进知识学习的观念化和结构化。

通过学习二氧化硫在生产、生活中的应用，使学生明白化学物质本身并没有对、错与好、坏之分，这有助于培养学生的“科学态度”;通过改进二氧化硫的性质实验，形成封闭的实验体系和绿色化的实验操作，既保护师生健康，又培养学生的环境意识和抵御科学风险的能力，增强学生的“社会责任感”。

基于以上思考，为落实必修课程主题1“化学科学与实验探究”的学业要求[2]（能预测物质的某些性质并进行实验验证;能依据实验目的和假设，设计解决简单问题的实验方案，能对实验方案进行评价），本节课设计的实验探究过程为“理论预测→设计实验→提供材料→完成实验→交流总结”。为落实必修课程主题2“常见的无机物及其应用”的学业要求[3]（能从物质类别、元素价态的角度，依据复分解反应和氧化还原反应原理，预测物质的化学性质和变化，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象），本节课设计的教学流程为“自主先学，做好铺垫→理论预测，明确方向→设计方案，实验探究→总结性质，辩证应用→建立模型，结课育人→当堂检测，布置作业”。

2  关注教材变化，领会教材编写意图

与旧版教材相比，新教材呈现出了体系结构调整、教学内容增删、呈现方式改变等变化。

例如，旧版中硫和氮放在一个专题中，即化学必修1专题4“硫、氮和可持续发展”，其中第一单元为含硫化合物的性质和应用，第二单元为生产生活中的含氮化合物;而新教材将其分为两个专题： 化学必修第一册专题4“硫与环境保护”和化学必修第二册专题7“氮与社会可持续发展”。其中专题4“硫与环境保护”设置了3个单元： 含硫化合物的性质、硫及其化合物的相互转化、防治二氧化硫对环境的污染。将氧化还原反应化学方程式的配平后置到本专题。以二氧化硫为载体，帮助学生建立和发展氧化还原反应的概念理论，如在《学科凝练》栏目中强调了利用硫及其化合物的化合价判断氧化性和还原性，这样将理论和元素化合物知识穿插编排，相得益彰，有助于分散难点，便于教师教，也利于学生学。此外，增加了《生活向导》栏目，介绍了二氧化硫可以作为食品添加剂，引导学生辩证地分析化学物品的应用。

又如，旧版教材栏目设置有： 你知道吗、观察与思考、调查研究等;新教材栏目设置有： 温故知新、基础实验、生活向导等，并在单元栏目上增加了目标预览以统领整个单元。

再如，旧版教材以硫酸型酸雨的危害、成因和防治为主线，学习二氧化硫的性质，体会化学对环境保护的作用，培养环境保护的可持续发展意识，体现科学态度和社会责任的内涵实质;新教材将“防治二氧化硫对环境的污染”独立设置为一个单元，重点学习二氧化硫的性质和应用，并增加1个方程式： H2SO3+H2O2H2SO4+H2O，教材立足于学生的知识基础和已有经验，对物质性质和变化作出解释和预测，并突出核心知识引领实验探究活动，从学科核心素养角度对知识内容及时提炼与总结。

3  “二氧化硫的性质和应用”教学案例

3.1  自主先学，做好铺垫

[学生]课堂上自主阅读教材第90页并思考下列问题。

问题1： 硫元素在自然界的存在形式？

问题2： 你学过的硫元素的常见的化合价？

问题3： 你学过的含硫化合物有哪些？它们各属于哪类物质？

问题4： 硫粉在氧气中燃烧产生什么现象？生成什么物质？

[教师]根据学生对问题2和问题3的回答，板书部分含硫化合物的价类二维图（见图1）。

设计意图： 通过自主先学，梳理硫元素常见的化合价、常见的含硫化合物以及它们各属于哪类物质，构建部分含硫化合物类别及化合价的二维坐标图。此外，学生也能够回答出二氧化硫的一些性质（主要是物理性质）。通过此环节的学习，为下一步从化合价和物质类别两个方面对二氧化硫的性质作出预测做好铺垫。

3.2  理论预测，明确方向

[情境引入]4000多年前，古埃及人就用硫燃烧产生的二氧化硫气体来处理布匹;公元前9世纪，古希腊人和古罗马人用二氧化硫气体消毒和漂白。那么，二氧化硫还有哪些性质和应用呢？

[教师]板书课题“二氧化硫的性质和应用”。

[学生]小组交流讨论，根据物质类别和化合价预测二氧化硫的化学性质： 酸性氧化物的通性、还原性、氧化性，并完善价类二维坐标图（见图2）。

设计意图： 学生现有的知识状况是已初步掌握了氧化还原反应的相关概念，并对硫元素及其化合物的知识有所了解，但还不够系统化。因此在预测环节中鼓励学生通过小组讨论及交流对二氧化硫可能具有的化学性质进行预测，并说出依据。学生通过类比的方法能够想到二氧化硫与二氧化碳一样都是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，比如可以和水发生反应生成相应的酸;二氧化硫中硫元素为+4价，处于中间价态，所以预测其既有氧化性又有还原性。由于教材中二氧化硫的氧化性的相关知识放在后续进行学习，故本课只让学生讨论二氧化硫的还原性。这样的教学设计也能够使学生认识到： 元素可以组成不同种类的物质，根据物质的组成和性质可以对物质进行分类;同类物质具有相似的性质，一定条件下各类物质可以相互转化;元素在物质中可以具有不同价态，可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化[4]。

3.3  设计方案，实验探究

[教师]根据图2，我们能够看出二氧化硫可以有两个途径转化成硫酸： SO2H2SO3H2SO4和SO2SO3H2SO4，但二氧化硫转化成三氧化硫的反应需要催化剂，在下一课时“硫酸的工业制备”中再学习，本节课我们探究“SO2H2SO3H2SO4”这一途径，请设计实验方案进行验证。

[教师补充]中学阶段硫的含氧酸主要学习亚硫酸和硫酸两种，亚硫酸不与氯化钡溶液发生反应;本实验没有其他离子的干扰。

[学生]设计实验方案并进行小组交流讨论。

（1） SO2H2SO3的實验。将二氧化硫通入蒸馏水中： ①取所得溶液少许，滴加紫色石蕊溶液，变红;②另取所得溶液少许，滴加氯化钡溶液，没有明显现象，则证明生成了亚硫酸;在空气中振荡，有白色浑浊。

（2） H2SO3H2SO4的实验。提出多种氧化剂都能将亚硫酸氧化成硫酸，有的小组选择的试剂是酸性高锰酸钾溶液，有的是溴水，有的是碘水，有的是氧气，有的是过氧化氢溶液。向溶液②中加入氧化剂，则有白色沉淀出现。

[教师]考虑课堂时间有限，现提供以下器材和试剂，请同学们设计实验完成验证。

实验器材： 充有二氧化硫气体的100mL输液袋（透明）、10mL注射器、10mL带旋盖的试剂瓶等[5]

实验试剂： 蒸馏水、石蕊溶液、BaCl2溶液、稀盐酸等

[安全提示]使用注射器小心针头扎到手，用试剂瓶做完实验后应立即旋紧瓶盖。

[学生]设计并完成实验。

实验1： 用注射器抽取10mL蒸馏水注入100mL输液袋中，振荡，观察现象。

实验2： 从输液袋中抽取2mL二氧化硫水溶液注入试剂瓶中，滴加几滴紫色石蕊溶液，振荡，观察现象。

实验3： 从输液袋中抽取2mL二氧化硫水溶液注入试剂瓶中，滴加几滴BaCl2溶液，观察现象。再敞口振荡一会儿，观察现象。

[学生]小结实验现象。

实验1： 输液袋变瘪。

实验2： 紫色石蕊溶液变红。

实验3： 刚刚滴加氯化钡溶液，没有明显现象;在空气中振荡一会儿，有少许白色浑浊。

[板书]SO2+H2OH2SO3

2H2SO3+O22H2SO4

[教师]为什么实验3中的白色浑浊很少呢？

[学生]因为O2不易溶于水。

[教师]H2O2的水溶性比O2大得多。

[演示实验]

实验4： 接着向实验3中的试剂瓶中滴加几滴3%的H2O2溶液，白色浑浊明显增多。

[板书]H2SO3+H2O2H2SO4+H2O

[教师]为什么古埃及人用二氧化硫气体来处理布匹，古希腊人和古罗马人用二氧化硫气体漂白？

[演示实验]

实验5： 抽取2mL二氧化硫水溶液注入试管中，滴加1滴品红溶液，用小气球套住试管口，振荡，观察现象。再用试管夹夹住试管在酒精灯上加热，观察现象。

[讨论]二氧化硫和氯气溶于水后的漂白原理有何不同（见表1）。

二氧化硫溶于水后氯气溶于水后

漂白原理与某些有色物质发生化合反应，生成无色物质强氧化性

漂白效果不稳定，暂时性稳定，不会恢复

设计意图： 本节课的重要任务不是把新的知识直接传授给学生，而是引导学生在已有知识基础上，以实验探究为主线，通过层层推进的小组实验，不断验证学生的预测，并且让学生在亲身体验实验设计的过程中，掌握学习含硫化合物的一般方法，这种方法对学生今后学习其他元素及其化合物知识时能起到认知模型的作用。并通过对比分析，让学生更深刻地体会到二氧化硫还原性和漂白性的区别。

考虑到二氧化硫有毒，若在敞开体系下进行二氧化硫的性质实验，易造成二氧化硫的扩散，污染教室环境，影响师生健康。为了保护师生健康，培养学生环保意识，同时考虑到操作简便、现象明显，对实验做了改进： 利用输液袋、注射器、带旋盖的试剂瓶、小气球等器材，形成封闭的实验体系和体现环保的实验操作，增强学生的环保意识和社会责任感。

3.4  总结性质，辩证应用

[归纳并板书]教师引导学生归纳本节课的主要内容，教师适时作出板书（见图3）。

[讨论]二氧化硫的应用： 漂白纸浆以及草编织物、工业制造硫酸等。

[教师]二氧化硫能否应用于食品，做食品添加剂？

[学生]……

[生活向导]二氧化硫可作为食品添加剂用于生活、生产中。

在控制其含量的情况下，二氧化硫可被添加到食品中作为漂白剂、防腐剂和抗氧化剂;在制备食糖的过程中，需用二氧化硫对糖汁进行熏制，使其脱色;当葡萄酒酿好后，为使其能保存较长时间，通入二氧化硫以抑制细菌生长;在制作干制蔬果的时候也可以加入二氧化硫，以起到抗氧化的作用。

实际上，无论是二氧化硫还是其他食品添加剂，只要在允许的范围内合理使用（见表2），就能保证安全无害，而且能发挥食品添加剂防腐、抗氧化等方面的作用[6]。

食品名称食糖水果干类葡萄酒

SO2最大使用量0.1g·kg-10.1g·kg-10.25g·L-1

[教师]可见，所谓“过错”，从化学视角上看也就是物质使用“过”了即“错”了。

设计意图： 通过学习二氧化硫在生产、生活中的应用，让学生进一步认识化学的作用和价值。并使学生明白化学物质本身并没有对错、好坏之分，有对错的是人类的使用方式。这样的教学设计能有助于培养学生的科学态度和价值观，树立辩证认识化学物质的思想。

3.5  建立模型，结课育人

[總结]对以后进行的元素化合物的学习，我们就可以像今天这节课一样，从物质类别、元素价态的角度，预测物质的化学性质，设计实验进行初步验证;再由性质推测应用（板书见图4）。

[结课]高中三年的学习难免有所起伏： 我们要像+4价的硫，能上能下，低谷今时无须气馁，巅峰他日切忌狂傲;还要像品红溶液遇到二氧化硫，暂时澄清自己的心境，待到学业有成之时，重新绽放绚丽的色彩！

设计意图： 培养学生的证据意识，初步学会收集各种证据，对物质的性质及其变化提出可能的假设。通过实验和分析推理加以证实或证伪，建立认知模型，并能运用认知模型来描述和解释物质的性质和变化。结课时，关注情感教育，落实立德树人根本任务，将学科知识和学生的学习态度、健全人格等巧妙联系，使知识与情感融合、培智与育人一体化。

3.6  当堂检测，布置作业（略）

本节课实现了二氧化硫转化成硫酸的途径之一“SO2→H2SO3→H2SO4”，另一途径“SO2→SO3→H2SO4”如何实现并有何应用呢？自主先学“硫酸的工业制备”。

设计意图： 通过对练习题的解答，学生巩固了二氧化硫的化学性质等知识，并延伸学习了二氧化硫的实验室制法，进一步提升了解决问题的能力。作业的布置呼应了本课开头“二氧化硫转化成硫酸的途径”，给学生留下了思考的空间。

4  教学反思

本节课经过认真研读课程标准、关注教材变化、领会教材的编写意图以及多次磨课，教学设计得到了有效的落实，全面关注了学科核心素养的培育。

从教学反馈看，很多学生能从物质类别、元素价态的角度，依据氧化还原反应原理，预测物质的化学性质和变化，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象，为今后的元素化合物的学习建立了认知模型，发展了学生的“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”和“证据推理与模型认知”等核心素养。

根据课堂观察记录发现，不少学生能依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论;能和他人交流实验探究的成果，提出进一步探究或改进的设想;能辩证地分析化学物质的两面性，逐步养成合理利用化学物质的基本观念，渗透了“科学探究与创新意识”和“科学态度与社会责任”等核心素养。