基于培养学生化学学科核心素养的教学实践

明正球 周泽宇

摘   要：以“二氧化硫的性质与应用”为例，探索如何在课堂教学中通过有效的教学设计与实施培养学生的化学学科核心素养。即创设学习情境，通过问题导向、实验探究等形式，传递学科价值，引发思维碰撞，水到渠成地培养学生的科学探究与创新意识、证据推理与模型认知、科学精神与社会责任等核心素养。

关键词：化学核心素养;二氧化硫;教学设计;高中化学

中圖分类号：G633.8    文献标识码：A    文章编号：1009-010X（2019）05-0061-04

《中国学生发展核心素养》一经发布，即刻受到全社会的普遍关注，高中化学学科核心素养包含“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”“科学精神与社会责任”五个要素，是学生发展核心素养的重要组成部分。“全面发展学生的学科核心素养”也是普通高中化学课程标准（2017版）提出的重要课程目标，作为一线教师，必须紧跟课标要求，通过教学活动，努力尝试在教学中培养学生的核心素养，提高学生的综合能力，进而为他们的终身发展奠基。

课堂是培养学生化学学科核心素养的主阵地，本文以人教版必修一《二氧化硫的性质与应用》为例，进行了基于培养学生化学学科核心素养的教学实践。

一、教学实录

（一）情境引入

播放“问题银耳”新闻。

师：结合刚才的新闻，你能获取哪些关于SO2的信息？

设计意图：创设情境，从与生活息息相关的新闻入手，激发学习兴趣，并从新闻中提炼信息，为后续的学习埋下伏笔。

生：从该新闻中可以知道，二氧化硫具有漂白作用，并且有毒。

亮点：学生认为这还能说明二氧化硫能溶于水，因为用二氧化硫处理过的银耳始终含有二氧化硫，可能是二氧化硫溶进了银耳所含的水中。

（二）探究二氧化硫的性质

1.物理性质

实验：（1）扇闻二氧化硫的气味。

（2）二氧化硫溶于水的实验（如图1）。

图1  SO2的溶解性实验

设计意图：证据推理与模型认知，了解二氧化硫的物理性质，也为探究二氧化硫的化学性质做铺垫。

2.化学性质

（1）酸性氧化物

师：在SO2溶于水的过程中有没有可能也发生了化学反应呢？如果有可能的话，可能生成什么物质呢？

生：有可能，可能生成了酸性物质。

师：为什么？

生：二氧化硫和二氧化碳组成相似，且都是非金属氧化物，二氧化碳遇水生成了碳酸，所以二氧化硫也可能与水生成酸性物质。

实验：往石蕊中加入少量吸收了二氧化硫的水，溶液变红。

师：二氧化硫的确与二氧化碳一样，是一种酸性氧化物，遇水生成了亚硫酸。

请大家根据酸性氧化物的通性，写出SO2与NaOH溶液、与CaO反应的化学方程式。

设计意图：类别观的应用，能从不同层次认识物质的多样性，并对物质进行分类，体会研究物质的一般方法，了解物质的变化是遵循一定的规律的。

（2）漂白性

师：回顾刚才的新闻，二氧化硫还有什么性质呢？

生：漂白性。

实验：二氧化硫漂白品红实验。

师：请同学们快速阅读课本，找到二氧化硫漂白的原理以及特点。

生：二氧化硫漂白的原理是它和某些有颜色的有机物发生反应，生成了不稳定的无色新产物。因为新产物不稳定，所以加热颜色又能恢复。

实验：给褪色的品红加热。

师：大家知道还有什么物质具有漂白性吗？

生：过氧化氢、过氧化钠、次氯酸等也有漂白性。

师：这些物质能漂白，是因为它们有强氧化性，氧化了有机色素，该过程发生的是氧化还原反应，是不可逆的漂白。而二氧化硫的漂白没有涉及到氧化还原反应，因此过程可逆。

设计意图：宏观辨识与微观探析，挖掘二氧化硫漂白的机理与特点，并与之前所学的漂白剂比较，加深理解和认识。

（3）还原性

师：大家能否根据二氧化硫的化合价，分析二氧化硫还可能具有哪些化学性质？

生：二氧化硫的硫是正四价的硫，是硫的中间价态，可能既具有还原性，又具有氧化性。

设计意图：能从元素角度认识物质的性质，价态观的应用。

师：怎样来证明猜想？

生：实验探究。

师：老师给每个小组的实验筐中均准备了以下药品： KMnO4溶液、BaCl2溶液、稀盐酸、氯水、Na2S溶液、石蕊、酚酞。为了减少污染，提供的二氧化硫放在了注射器中（如图2），请小组讨论，挑选合适的药品设计实验方案证明二氧化硫是否具有还原性。

小组讨论：每4个同学一组展开讨论（历时2分钟）。

图2  装有SO2的注射器

设计意图：科学探究与创新意识，能从问题和假设出发，依据探究目的，设计探究方案。

生：我们小组挑选了氯水，想用装有二氧化硫的注射器吸取氯水，让两者反应。通过前面的学习，我们知道氯水是具有氧化性的溶液，想看看它能否氧化二氧化硫，同时证明二氧化硫是否具有漂白性。

生：我们小组挑选的是高锰酸钾溶液，高锰酸钾溶液有着非常强的氧化性，我们想用它来试试，看能否氧化二氧化硫。

分组实验：验证二氧化硫是否具有还原性。

生：将充有二氧化硫的注射器吸入新制的氯水后，发现氯水的颜色褪去。

生：将高锰酸钾溶液吸入装有二氧化硫的注射器后，发现高锰酸钾的紫色也褪去。

师：这些现象说明了什么问题呢？

生：说明二氧化硫将氯水和高锰酸钾漂白了！

师：同学们是不是都认为氯水和高锰酸钾褪色是因为被二氧化硫漂白了？

生：我觉得不是，应该是二氧化硫将氯水和高锰酸钾还原了，所以褪色的。

师：怎样验证溶液褪色到底是因为二氧化硫的还原性还是漂白性？

生：用实验来验证。

设计意图：运用化学实验的方法，进行实验探究，勤于实践，善于合作，敢于质疑，勇于创新。

师：怎么设计实验呢？

教室里很安静，没有学生举手回答。

师：现在，请大家小组讨论，交流你们的看法。

生：我们小组认为可以分别往褪色的溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液，如果有不溶于酸的沉淀产生，说明褪色是因为二氧化硫的还原性，如果没有沉淀产生，就是因为二氧化硫的漂白性。

师：为什么？

生：因为二氧化硫的漂白不是氧化还原反应，所以漂白完的溶液中没有硫酸根。如果是因为还原性的话，二氧化硫就会生成硫酸根了，因此可以用酸化的氯化钡检验。

教室里响起了掌声。

师：还有别的小组有不同的设计吗？

生：我们小组认为可以将褪色的溶液分别再加热，如果高锰酸钾的紫色恢复或者氯水的黄绿色恢复就说明刚才褪色是因为二氧化硫的漂白性，如果不能恢复，就是因为二氧化硫的还原性。

师：不错，现学现用。

设计意图：证据推理与模型认知，具有证据意识，通过分析、推理等方法认识研究对象的本质，建立认知模型。

分组实验：①将注射器中褪色的高锰酸钾溶液挤出少许于试管中，并对试管加热，再用注射器吸入盐酸酸化的氯化钡溶液;②将另一只注射器中褪色的氯水挤出少许于试管中，并对试管加热，再用注射器吸入盐酸酸化的氯化钡溶液。

生：给试管加热，溶液的颜色都没有恢复，吸入酸化的氯化钡溶液，都产生了白色沉淀，说明出现了硫酸根，由此证明褪色不是因为漂白性，而是因为二氧化硫的还原性。

师：大家通过实验，对心里的疑问进行了解答。此处体现的是二氧化硫的还原性，实际上，漂白性的定义是使得有机物的颜色褪去，而氯水、高锰酸钾都不是有机物。同学们通过探究得出的结论一定会理解得更加透彻，现在请大家尝试写出二氧化硫与氯水反应的化学方程式。

设计意图：科学探究与创新意识，证据推理与模型认知，从问题的假设出发，设计探究方案，收集证据，得出结论。

正准备继续探究，这时突然有学生表示，刚才的探究方案不严谨：通常用的高锰酸钾溶液都是酸性高锰酸钾，是加硫酸酸化的，里面本身就有SO42-！

同学们自发鼓掌，教师趁热打铁，邀请提出问题的同学上台，取高锰酸钾固体加蒸馏水配制少量未经酸化的高锰酸钾溶液，再通二氧化硫，高锰酸钾依然褪色，褪色后加盐酸酸化的氯化钡溶液，依然产生白色沉淀。

（4）氧化性

师：我们了解了二氧化硫具有还原性，刚才大家猜测它还可能具有氧化性，怎么证明二氧化硫具有氧化性呢？请同学们利用实验筐中的药品，继续设计实验。

生：选择硫化钠溶液， 因为它的硫是负二价，是硫的最低价态，可能具有还原性。

实验：用装有二氧化硫的注射器吸入硫化钠溶液，明显可见溶液变浑浊。

生：溶液变浑浊，是因为生成了硫单质，发生了归中反应。

设计意图：通过实验探究收集到了解决猜想的证据，证明二氧化硫既具有还原性又具有氧化性。

（三）了解二氧化硫的用途

师：性质决定用途，大家知道二氧化硫在生活中有什么用途吗？

生：二氧化硫是造成酸雨的罪魁祸首，因此要控制它的排放。经二氧化硫漂白的食物有毒，但它却是市售葡萄酒常见的防腐剂，是制备硫酸的重要原料，还可用来漂白草帽、纸张等。

师：很多事物都有两面性，物质本身没有对错，对错在谁呢？

生：对错不在二氧化硫，而在于人类使用它的场所和方式。

设计意图：树立环保观念，用辩证的眼光看问题，了解事物的两面性，培养学生的科学态度和社会责任，对与化学有关的热点问题做出正确的价值判断。

（四）首尾呼应

师：回顾本节课开始的新闻，万一真的买回了用二氧化硫漂白的銀耳，你有什么办法降低银耳中二氧化硫的含量呢？

生：用水泡一泡。

生：加热。

生：下次不要买白白胖胖的银耳。

设计意图：活学活用，解决生活实际问题，提高学生的学习兴趣，首尾呼应。

二、课后反思

本节课以问题为导向，以二氧化硫的性质为核心，以实验探究为手段，激发了学生之间、师生之间的思维碰撞。在此过程中，学生体会到了发现问题、分析问题、解决问题的快乐，增强了学生因掌握知识而带来的成就感，也更深刻地体会到了学科的价值。

在课堂中出现的质疑也值得深思，生生之间、师生之间思维的碰撞是课堂的精彩所在，实时生成的质疑和困惑，对于增强学生的学习兴趣起到了重要作用，也不断给予教师启发，引发共同关注的焦点。不断解决的问题，伴随的是师生共同的成长，这也是核心素养的另一种体现。