创设生活情境培养学生的化学核心素养——以“二氧化硫的性质和用途”教学设计为例

浙江省衢州第二中学(324000) 张 胜 鲁云龙 伊利梅

《普通高中化学课程标准(2017版)》要求：立足于学生适应现代生活和未来发展的需要，充分发挥化学课程的整体育人功能，构建全面发展学生化学学科核心素养的高中化学课程目标体系。倡导真实问题情境的应用实例创设，开展以化学实验为主的多种探究活动，重视教学内容的结构化设计，激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变，培养他们的科学精神和社会责任。然而，目前高中课堂教学中对科学精神与社会责任的培养意识相对薄弱，只注重成绩唯分数论，缺少对学生思维方法构建的引导，部分地区和学校甚至忽视课堂实验的探究与体验，导致学生的模型认知与证据推理能力不足。

1 深入研究教材，选择合适的情境化教学素材

教材对必修1专题4的安排，是基于学生在研究了从海水和矿物材料中获取物质的基础上，继续学习元素及其化合物的性质，也是为后续必修2学习元素周期表和周期律作铺垫。而“二氧化硫的性质和用途”是在研究了硅、铁、铜单质及其化合物的基础上，继续学习硫及其氧化物，也是为后面硫酸的学习做准备。因此，本节内容除本身重要外，还起着承上启下的作用。

化学化工企业及学校实验室安全事故频发，部分家长和学生“谈化色变”，而课本整篇渲染的是SO2形成酸雨的危害，不利于培养学生的社会责任感。在学生掌握了对物质获取与应用的模型构建基础上，顺利迁移至含硫化合物。由于硫元素有非金属元素的多种变价，SO2性质有特殊性，学好本节内容，学生可以进一步获得研究非金属单质及其化合物性质的一般方法和规律，对系统掌握元素及其化合物的性质极其重要，也为后续学习“结构决定性质”的观念积累素材。教材在本节内容中提及了与硫相关的火山、温泉、硫磺皂、黑火药以及工业生产的硫酸，但这些远离学生的生活，知识与认知产生隔阂。倘若从红酒、火柴(烟花、鞭炮)、硫磺熏制的中草药、干货、坚果、草帽以及纸张入手，更能激起学生的兴趣，同时产生认知冲突——SO2有害但生活中又无处不在!从而引导学生更深层次的思考，辩证地看待科技发展与社会需求的关系。

2 情境化驱动，构建发展学科核心素养的课堂教学设计

情境化的学习模式是落实学科核心素养的一种有效教学方法。整堂课以情境导入问题，营造一种贴近生活的、轻松的情感氛围，激发学生的情感、学习兴趣和求知欲，驱动学生思考、探究、对比和归纳，并在解决细节问题中启发引导学生运用迁移对比、证据推理与模型认知等学科方法，培养学生的科学探究和创新意识、科学态度与社会责任等学科素养，完善学生的思维体系。具体教学设计如图1所示。

图1 教学设计

3 情境化探究，落实发展学科核心素养的课堂教学过程

3.1 预设生活情境，激发学生的学习兴趣

情境1：教师课堂上倒红酒、醒红酒、品红酒和观察红酒配料表。

提出问题：随着葡萄酒逐渐进入我们的生活，并受到大众的青睐，尤其是女性朋友，喝点葡萄酒可以美颜，那红酒中为什么要加SO2？

学生：调节溶液pH。

引导：那大家知道喝红酒大多需要提前醒酒，难道红酒中有什么物质“睡着”了，还是为了释放SO2？

设计意图：基于寻常的生活细节，提出问题，在看似轻松愉快的氛围中形成强烈的情感冲击！但是预习过的学生都有潜在认识——SO2是有害物质，怎么就能加入红酒中？这样的情境创设，让学生质疑“化学═污染”，解除了化学都是有毒有害的警惕之心，为后面培养科学态度与社会责任的核心素养奠定基础。

3.2 利用情境设疑，探究SO2的物理性质和化学性质

情境2：播放“葡萄酒添加成分中为何添加SO2”的科普视频后，展示1个集满SO2气体的500 mL的矿泉水瓶，要求学生用化学的思维探究SO2的性质。

提出问题：学生通过视频讲解知道葡萄酒中加SO2作为抗氧化剂，起保鲜和防腐的作用。请判断SO2是什么类型的物质？有着怎样的性质呢？为什么能够起到抗氧化剂的作用？

探究活动1：观察集满SO2气体的500 mL的矿泉水瓶，并打开煽闻，再用小烧杯倒入20 mL蒸馏水于瓶中，迅速盖紧瓶盖并振荡，请学生观察现象并描述物理性质。

思考1：SO2的溶解过程是单纯的物理溶解还是发生了化学反应？如何证明？

思考2：SO2与CO2都是酸性氧化物，他们有什么通性？学生根据知识迁移对比，知道SO2作为酸性氧化物，可与水、碱、碱性氧化物、某些盐等反应。

模型1应用:在教师的引导下，学生能够认识研究物质的基本模式(见图2)。又通过知识类比迁移，掌握SO2的物理性质和作为酸性氧化物所具有的通性。

图2 模型1：研究物质的基本模式

设计意图：通过探究SO2的性质，比如闻气味时要紧密联系生活实际，现场划1根火柴，闻一闻气味，或者回忆春节期间燃放烟花鞭炮的气味，让学生理解烟花虽美，但仍需禁鞭的原因。通过类比CO2，提出如何证明SO2与水反应的问题，在看似简单的问题中，复习了弱酸、弱电解质以及电离方程式的知识。通过引导学生的主动思考而不再是被动灌输来构建模型，既有助于学生形成成熟的化学思维方式，同时也提升了他们的思维深度。

探究活动2：打开展台，将事先剪成1 cm×2 cm的若干滤纸长条，分别用硫化钠溶液、酸性高锰酸钾溶液、紫色石蕊试液、品红溶液浸染制成试纸，贴在表面皿内壁，并标注为①②③④；另取培养皿，向里面加入3药匙硫化钠固体，小心滴加2胶头滴管的浓硫酸，然后将上述处理好的表面皿倒扣在培养皿上，呈现在展台的玻璃板上，如图3所示。请学生观察现象。

图3 探究活动实验

引导:上述实验体现了SO2气体的什么性质？能否从价态角度谈谈你的看法？

学生活动:通过交流与讨论，归纳实验结果见表1。

表1 SO2的制备及性质探究微型实验的现象与结论

模型2应用：基于氧化还原反应中价态变化规律模型(见图4)和前面所学铁及其化合物的性质一课中对该模型的应用，学生很快就能借助模型2分析SO2气体的氧化性和还原性。

图4 模型2：氧化还原反应中价态变化的规律

引导：SO2气体使酸性高锰酸钾褪色，也能使品红褪色，是否都是因为它的还原性？通过加热实验探究SO2气体的漂白性，并试着总结它与前面所学的漂白性物质有何异同？

学生活动：通过交流与讨论，归纳实验结果见表2。

表2 不同类型漂白剂漂白原理归纳与总结

设计意图：基于绿色化学理念，运用价态规律模型，通过启发式提问，引导学生认识SO2气体的酸性、氧化性、还原性和漂白性。课堂节奏把握要慢，给足学生思考时间，通过严谨的证据推理，引导学生对实验现象进行合理解释，从而得出实验结论。至此，SO2气体强还原性呼应了情境1中的醒酒问题——为了让葡萄酒中还原性物质氧化，从而增强口感。给红酒中添加SO2，就如同给皮肤涂防晒霜，起到牺牲SO2保护营养成分的作用。这样的情境创设，让学生在启发性教学中思考，学会证据推理和知识对比，培养科学探究与证据推理的核心素养。

3.3 运用化学模型，认识酸雨的形成过程和防治酸雨

情境3：取2 mL SO2水溶液,向其中加BaCl2溶液，再滴稀盐酸，观察实验现象。过程中故意振荡使SO2水溶液氧化，巧设实验情境，在验证性实验中制造冲突，为硫酸型酸雨的形成作铺垫。

引导：类比CO2与CaCl2，想一想SO2水溶液与BaCl2溶液会不会反应，如果反应的话，请写出化学方程式。

学生：SO2+BaCl2+H2O=BaSO3↓+2HCl。

学生活动见表3。

表3 SO2形成硫酸型酸雨的实验探究

点评：通过实验发现SO2气体在空气中会被氧气氧化，才会与BaCl2反应产生白色沉淀。再次测SO2水溶液pH，证明SO2水溶液pH变小，体现化学学科的严谨性。

模型3构建：硫酸型酸雨形成的2条途径，在教师与学生的问答中，就呈现在黑板上了。结合价态分析规律模型和含硫化合物的分类，就形成了它的价类二维图模型(见图5)。

图5 模型3：硫元素的价类二维图模型

设计意图：通过实验证明了硫酸型酸雨的特点，认识到SO2气体随意排放的危害，增强了环境保护的意识。透过SO2气体转变为硫酸途径的演绎，复习常见氧化剂和还原剂，初步形成含硫化合物之间相互转化关系。结合价态变化规律，构建价类二维图模型，为后面研究物质间相互关系奠定基础。

3.4 基于化学观念，感受SO2的用途

情境4：教师课堂展示旧报纸、从市场购买的开心果、白木耳干货和芒果干果脯，其中部分是Na2SO3或SO2处理过的。归纳总结SO2的用途如图6所示,初步形成看待问题的唯物主义辩证观。

图6 SO2的用途总结

提出问题：食物用SO2处理了还能吃吗？如何处理？

学生：能，如果量不多的情况下，建议加热后再食用。

设计意图：掌握SO2的漂白作用具有可逆性，能漂白某些有色物质，但不能使紫色石蕊试液褪色。所以常用来漂白坚果、木耳、中草药等干货。

黑心商贩用过量SO2进行食品加工，我们该怎么鉴别？理解适量防腐剂的添加利大于弊，但应严格遵守食品质量安全管理规定，限量使用。

4 反思与小结

本课采用化学物质学习法——理化性质及用途，并运用价态规律系统认识了SO2。教学中放弃了原有分组实验，设计一体化实验装置完成SO2的制备及性质检验，节约了课堂时间，实现了实验的微型化、绿色化、简约化，且操作简单、现象明显。

本课以情境为主线，以实验和问题为暗线，层层递进，环环相扣，在学生学习过程中给予适当的引导和点拨。通过引导学生关注社会问题，运用模块化学习方式，提高学生的化学思维深度；采用探究式实验，增强学生证据推理能力；透过问题的启发和引导，培养学生的创新能力和科学态度。

本课立足于生活中的化学气息，透过衣、食、住、行、用，把化学生活化，把生活经验化学化。只有在真实“情境”中学习，学生才能对物质世界形成深刻的认知。所以，应倡导教师在教学过程中密切联系生活实际，让学生以身边生活为化学学习的土壤，以课堂学习为生长方向，以切实解决生活中某些问题为驱动力，让学生学得真实、学得快乐、学得有用。