基于化学学科核心素养的教学设计

钟晓茹 姚碧霞

摘  要 本教学设计以化学学科核心素养为依托，以“硫酸的性质”为例，根据《普通高中化学课程标准（2017年版）》设置教学目标、评价目标、教学流程等，根据教学内容创设真实的情境，设计丰富的实验等素材，让学生以实验探究的方式学习元素化合物知识，实施基于化学学科核心素养培养的“教、学、评”一致性教学。

关键词 高中化学；核心素养；实验探究；硫酸的性质；教学设计

中图分类号：G633.8    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）13-0069-03

0  引言

随着新课程改革的不断推进，培养学生的核心素养成为落实立德树人根本任务的有效途径，对学生未来的发展具有重要价值。学科核心素养的培养是在问题情境中通过解决具体的问题实现的。化学学科核心素养以化学特色为基础，由“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”组成，是学生终身学习和发展的重要基础，是化学课程学习对学生未来发展的重要价值的全面展现[1]。化学与生活紧密相连，培养学生的化学学科核心素养能够有效指导其运用所学去解决生活和学习中遇到的问题，并能够更好地适应未来社会的发展[2]。

本文主要以高中化学“硫酸的性质”为例，开展基于学科核心素养培养的“教、学、评”一致性教学研究。教学设计通过实验探究的方式展开，侧重于“科学探究与创新意识”素养的培养，同时包含宏微观念、变化观念、平衡思想等多方面的素养。

1  体现化学学科核心素养的教学目标与评价目标

1.1  教学目标

1）通过回顾稀硫酸的化學性质，区分浓硫酸和稀硫酸化学性质的不同，能够从微观角度认识浓硫酸的微粒组成，认识量变到质变的变化，并与宏观上表现出的特性及应用相联系，形成“结构决定性质”的化学思想。

2）通过实验验证浓硫酸的吸水性和脱水性，培养动手实验、观察、分析、思考的能力，初步形成科学探究的意识。

3）通过实验探究蔗糖与浓硫酸反应、金属铜和浓硫酸反应，初步形成基于元素价态和物质类别对物质性质进行预测和检验的认识模型，培养学生严谨的逻辑推理思维。

4）通过学习硫酸的性质解决浓硫酸泄漏的问题，感受化学与生活的密切联系，体会化学对人类生产生活的价值。

1.2  评价目标

1）通过从微观角度区分浓硫酸和稀硫酸化学性质的不同，诊断学生对从量变到质变的变化和宏观与微观相结合的掌握。

2）通过实验验证浓硫酸的吸水性和脱水性，诊断并发展学生实验操作和观察思考的水平。

3）通过实验探究浓硫酸的强氧化性，诊断并发展学生进行物质性质的实验探究的水平。

4）通过对浓硫酸泄漏的处理方案的讨论和点评，诊断并发展学生解决实际问题的能力水平及对化学价值的认识水平。

2  教学与评价思路

通过对本节教学内容的分析和基于课程标准倡导的“教、学、评”一致性的理念，评价学生在不同学习环节的核心素养落实情况，分析和确立教学与评价思路，如图1所示。

3  教学流程

3.1  创设情境

【资料卡】硫酸在农业、工业、医药、军事等领域发挥着重要作用。

【播放新闻】一辆货车与一辆装满浓硫酸的铝槽车发生追尾相撞，黏稠的浓硫酸喷涌而出，地面焦黑一片。有的浓硫酸流入路旁的水沟里，水沟里的水顿时泛起水泡，产生大量的白雾，一股刺鼻的气味在空气中飘散。如果你是消防员，到现场后准备如何处理？

【过渡】消防员只有了解浓硫酸的性质，才能及时作出正确处理。因此，这节课我们要学习硫酸的性质。

【设疑】

1）根据上述新闻，你能得出浓硫酸具有什么物理性质？

2）回忆初中学过的稀硫酸的性质和应用。

【设计意图】介绍硫酸在各个领域的广泛应用，使学生认识到硫酸在工业中的重要作用。利用新闻报道创设情境，初步了解浓硫酸的性质，让学生置身情境中，体会化学对人类生产生活的重要价值，培养学生“科学态度与社会责任”核心素养。

3.2  微观本质

【设疑】在浓硫酸溶液和稀硫酸溶液中，硫酸的存在形式有何不同？

【总结】在稀硫酸溶液中，主要以H+和SO42-的形式存在；而在浓硫酸溶液中，则是以H2SO4分子大量存在，H+和SO42-很少。物质的组成结构决定了性质，所以浓硫酸应该具有一些独特的性质。

【设计意图】通过回忆初中学过的稀硫酸的性质，引出浓硫酸的性质，比较两者的不同，从微观角度认识到组成微粒不同，培养学生“宏观辨识与微观探析”核心素养。

3.3  实验验证、探究

【分组实验1】检验浓硫酸的吸水性和脱水性。

1）往点滴板上的两份胆矾中分别加入几滴浓硫酸和稀硫酸，观察现象。

2）用玻璃棒分别蘸取浓硫酸和稀硫酸在滤纸上写出硫酸的化学式，观察现象。

【学生活动】学生描述实验现象并尝试解释实验原理，师生共同得出实验结论：由实验1）可得出浓硫酸具有吸水性；由实验2）可得出浓硫酸具有脱水性。

【系列问题】根据浓硫酸具有吸水性，有什么应用？浓硫酸可以用来干燥哪些气体？不能干燥哪些气体？吸水性和脱水性有何区别？

【教师演示实验2】由蔗糖和浓硫酸反应的实验，探究浓硫酸的强氧化性。

【过渡】在化学实验中有一些实验堪称“魔法化学”，例如：仅用浓硫酸和蔗糖就能够产生“黑面包”，是真的吗？接下来就是见证奇迹的时刻！

【演示实验】取2 g蔗糖放入大试管中，加2～3滴水，再加入约3 ml浓硫酸，迅速搅拌，然后塞紧带玻璃导管的橡皮塞，将玻璃导管的另一端插入盛有品红溶液的试管中。

【学生活动】学生观察实验现象并描述：蔗糖的颜色由白色变成棕黄色，最后变成黑色；大试管中蔗糖体积膨

胀，品红溶液褪色，试管外壁发热。

【引导】教师根据现象引导学生解释原因，引导学生写出碳和浓硫酸反应的化学方程式：有SO2产生，S元素化合价降低，所以根据氧化还原反应，C元素的化合价要升高，于是有CO2气体产生。

【得出结论】蔗糖和浓硫酸反应的实验说明浓硫酸除了具有吸水性、脱水性之外，还具有强氧化性。

【设计意图】学生对“黑面包”实验产生极大的兴趣，教师由实验现象引导学生解释原因，再根据氧化还原反应和化合价变化得出产物，写出方程式，最后得出结论，一环紧扣一环，深入引发学生思考，培养其思维能力和“证据推理与模型认知”核心素养。

【分组实验3】利用铜和浓硫酸反应实验，探究浓硫酸的强氧化性和酸性。

【教师活动】把铜提前放入浓硫酸中，不发生反应。

【设疑】在加热的条件下会不会发生反应呢？

【布置任务】各小组分组实验，探究铜和浓硫酸在加热条件下的反应，观察现象并思考。

1）如何检验装置的气密性？

2）实验结束，先关闭止水夹还是先停止加热？

3）NaOH溶液的用途是什么？

【学生活动】观察到的实验现象：铜片溶解，溶液呈蓝色，试管底部有白色物质析出，品红溶液褪色。

【教师活动】引导学生根据实验现象得出反应的产物，并书写化学方程式。

【设疑】指出以上反应的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。

【得出结论】从化合价分析，浓硫酸具有酸性、强氧化性；从实验现象分析，试管底部有白色物质析出，还体现了浓硫酸的吸水性。

【提问】浓硫酸和稀硫酸与金属反应有什么区别？

【应用】铁、铝遇到冷的浓硫酸会发生“钝化”，铁、铝表面被浓硫酸氧化为致密的氧化膜，从而阻止了酸与内层金属的进一步反应，所以常温下工业上可用铁、铝槽车盛放、运输浓硫酸。

3.4  问题解决

【创新设计】

1）请你为浓硫酸设计一张简历（包括姓名、种类、出生地、外貌、与水的关系、特长等）。

2）你从蔗糖与浓硫酸反应、铜和浓硫酸反应的实验中发现了什么不足？尝试对实验进行改进。

【解决问题】回过头来解决这起交通事故，如果你是消防员，要怎么解决？

【学生活动】讨论、点评、回答。

【后续报道】阻止浓硫酸流向附近的水域；向路面喷洒石灰和碱液中和硫酸；用高压水枪喷水，阻止二氧化硫气体扩散。

【设计意图】通过创新设计，既诊断了学生对本节课知识的掌握水平，也培养了学生“科学探究与创新意识”核心素养；通过学习浓硫酸的性质，解决这起交通事故，把化学知识运用到实际情境中，课堂首尾呼应，学生体会到化学的重要价值，培养了“科学态度与社会责任”核心素养。

4  教学反思

4.1  教学设计应关注学生发展，围绕核心素養的落实进行

本节课包含实验验证、实验探究等环节，还有一系列的证据推理、观察思考等学习过程，因此需要学生具备一定的理论基础和良好的思维方式。本节课学习的重点是浓硫酸的特性，在课堂中采用分组实验、师生互动、演示实验的形式，学生积极性较高，掌握较好。通过让学生观察实验现象、描述实验现象，培养观察、分析、思考的能力及实验探究能力，同时培养环保意识。本节课在教学过程中注重创设真实有意义的情境和“教、学、评”一致性的设计，有利于学生学科核心素养的培养。

4.2  注重真实评价和“教、学、评”一致性

在课堂上要注意对学生进行及时评价，对于学生的推理或实验探究过程要给予充分的引导和适当的评价，培养学生的自信心。教师应该尊重学生在化学学习过程中的化学内容、化学思维、科学探究和化学体验等方面的持续生长，用发展的、过程的、未来的眼光去评价学生的化学学习，而不能只限于结果性的、纸笔测验评价[3]。因此，教师要注重化学日常学习评价和多元化评价，以真实反映学生的思维方式、探究能力、社会责任等核心素养的发展。

参考文献

[1]马圆，严文法，宋丹丹.真实情境与化学学科核心素养的发展：基于《普通高中化学课程标准（2017年版）》的解读[J].化学教育（中英文），2019（19）：6-10.

[2]马一卓，胡永涛.核心素养视野下高中化学教学模式探究[J].科学咨询（科技·管理），2020（10）：251.

[3]胡先锦.对2017年版普通高中化学课程标准的实践与思考：我们需要什么样的化学课堂[J].化学教学，2019（5）：34-38.