指向高中化学核心素养的教学设计

张楠楠 郭鸿成

【摘要】发展核心素养是新一轮课改的重要目标。本文以高一《硫及其化合物》复习课为例，尝试把知识的学习以及STSE观念的领悟进行一体化的设计，将“科学精神与社会责任”素养“润物细无声”地渗透到课堂中。

【关键词】核心素养 教学设计 硫及其化合物

【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）07-0136-03

课改虽然已进行多年，由于受传统应试教育的影响，重“教学成绩”轻“教育观念”的现象仍比比皆是。以高中《化学1》“硫及其化合物”复习课的教学过程为例。常见的教学流程：按照硫元素常见的化合价，列出典型物质，再重点回顾SO2和硫酸物理、化学性质，通过大量的练习加以巩固。除知识点外，留给学生较深印象的是SO2能引起酸雨，浓硫酸有强腐蚀性，……甚至毁容。这样的教学设计，容易产生“化学即污染，化学即危险”的错误认识，教学的教育功能缺失。

伴随课程标准的修订，“核心素养”成了当下中学教育中出现频次很高的热词。“科学精神和社会责任”作为化学核心素养之一，是指在认识化学科学本质和化学科学的价值，理解科学、技术、社会、环境（STSE）关系的基础上，逐渐形成的对化学科学技术应有的科学精神和社会责任感。“科学精神和社会责任”核心素养的提出，凸显了这一要求在课程中的地位及其对学生发展的作用；反映了在我国对学生进行社会责任教育呈现了前所未有的重视。这就需要我们去探寻更为适切的教学方式。

基于以上思考，本文以“硫及其化合物”复习课为例，开展指向化学核心素养的教学设计，尝试着把知识的学习以及STSE观念的领悟进行一体化的设计，以期让学生在掌握基本知识和技能的基础上，形成正确的价值观。

一、指向化学核心素养的教学设计思路

“科学精神与社会责任”核心素养揭示了化学学习更高层面的价值追求。这一素养恰恰是我们长期以来一味追求分数的课堂教学中较为薄弱的。因为社会责任感不是简单的学科知识目标，它不能像传授知识一样平铺直叙。化学科学的广泛应用性特点，决定了化学问题具有真实的情境性，在解决真实情境问题中能培养科学精神和社会责任感，形成和发展正确的价值观。

（一）课程标准分析

“硫及其化合物”的知识内容在普通高中化学课程标准中的要求如下：

内容标准：通过实验了解氯、氮、硫、硅等非金属及其重要化合物的性质，认识其在生产中的作用和对生态环境的影响。

活动与探究建议：查阅资料并讨论：减少向大气中排放氮氧化物、二氧化硫的举措从课标要求可以明确知道，本节教学内容与社会和生活紧密联系，非常切合 STSE 教育理念。STSE 教育理念下的教学设计，其核心思想是要体现从自然、社会和生活走进化学科学，帮助学生从科学，技术，社会和关注环境的视角去认识和学习化学，真正的实现知识的生活化、应用化，并且更加自然的引导学生关注物质使用过程中所带来的环境问题。所以，对于教学设计中情境素材的开发与使用的时候，素材的选择应该体现这种思想。

（二）教学目标分析

1.在查阅含硫矿物过程中，培养学生资料提取与使用的信息素养，体会化学对社会的重大贡献。

2.在复习含硫化合物的性质时，关注其中的变化规律，渗透分类观，价态观，让学生对物质性质与反应的认知变得立体，进而能预测一些反应的发生。

3.在探秘古代“绿矾油”来源的资料学习过程中，通过猜想与推理、实验探究等，体会化学方法在资源的开发利用中的重要作用，发展学生证据推理、科学精神等学科核心素养。

4.通过对生产生活中一些化学方法的讨论分析，体验设计合理的化学方法对可持续发展的重要意义，发展学生创新意识，培养学生的社会责任感。

根据上述分析，笔者在教学设计的过程中，参考毕华林教授主编的《化学教学设计》，设计了基于STSE教育理念，指向化学核心素养的教学设计流程图1。

提炼学科课程的教育价值。将情境转化成一系列与“硫及其化合物”主题相关的问题，然后引导学生进行一系列的学习活动，在学习活动之后再回归到生产生活中的问题。

二、指向化学核心素养的教学实施分析

从教学环节的设计入手，体现知识与联系实际两条主线的融合思想。以“发现自然——探索自然——开发自然——利用自然——保护自然”五个环节组织学生学习，避免学生在学习的过程中出现知识和环境教育“两张皮”的情况。通过创设真实的问题情境，开展科学的实验探究，建构合理的知识脉络，既复习梳理了主干知识，又培养了学科思维和能力，落实化学核心素养，尤其是“科学态度和社会责任”素养。

学生上讲台介绍展示交流（学生课前资料搜索）主要用途：1.制取硫酸，其矿渣可用来炼铁、炼钢。2.矿石含有许多较贵重的金属，如铜、镍、锌、金、银、钴、钼及稀有元素硒等，常被用做金属冶炼工业的原料。3.可制作极薄（<200 nm）的太阳能薄膜电池，价格便宜资源丰富，无毒。被认为是一种极具发展潜力的太阳能电极材料。

[探索自然]探秘绿矾油成分

资料1：在古代中国，以绿矾（FeSO4·7H2O）为原料进行干馏（隔绝空气加热），然后将生成的气体导出冷凝至室温，得到一种无色液体，称之为“绿矾油”，同时干馏釜内得到红棕色固体。

问题1：大家猜想下，红棕色固体、绿矾油、无色液体分别是什么物质？

问题2：从物质和价态角度分析，可能还有什么产物？请写出干馏过程的化学方程式。

生：2FeSO4·7H2O=Fe2O3+SO2+SO3+14H2O

【实验探究1】取用无水FeSO4隔绝空气加熱，将FeSO4受热产生的气体按图示装置进行实验，请大家观察实验现象。

……

[开发自然]实现含硫物转化

随着现代工业发展，硫酸的制备方法也已经非常成熟。接触法制硫酸的原料为S单质或黄铁矿（FeS2）

工业设备：沸腾炉→接触室→吸收塔

问题7：用化学方程式分别表示上述过程。

问题8：煅烧黄铁矿或硫单质能否直接得到SO3？为什么？

信息：某次煅烧黄铁矿制取的气体中含SO2 7%、O2 11%、 N2 78%、 CO2 4%（都是体积分数）

问题9：化学实验室里如何实现将+4价硫元素转化为+6价硫元素？

以下哪些试剂有可能实现这一转化？ 酸性KMnO4溶液、 碘水、H2O2、KI溶液

问题10：已知相同条件下物质氧化性顺序：酸性KMnO4溶液> H2O2>碘水

你准备选择何种试剂验证你的猜想？

【实验探究2】碘水中通入SO2

问题11：表明上述转化却已实现的证据有哪些？

【实验探究3】上述褪色后的溶液，先加入稀盐酸，再滴加BaCl2溶液。

问题12：溶液中有SO42-存在能作为证据吗？为什么？

[利用自然] 为人类创造财富

硫酸的用途非常广泛，可用于制造肥料、药物、炸药、颜料、洗涤剂、蓄电池等，也广泛应用于净化石油、金属冶炼以及染料等工业中。

问题13：下面情况需要使用浓硫酸还是稀硫酸？并指出利用了硫酸的何种性质。

a.清洗铜表面的铜绿 b.与Zn反应制取H2

c.作为SO2 气体的干燥剂

d.将蔗糖中的-OH和-H脱去形成H2O

e.使Al，Fe表面形成致密的保护膜

f.实验室与Na2SO3反应制备SO2

问题14：浓硫酸与稀硫酸性质区别的本质原因是什么？

[保护自然] 可持续发展

化学教会我们探索自然，改造世界，化学也承担“可持续发展”的社会责任。我们都要保护我们好赖以生存的地球。

问题15：下列哪些做法是合理的？请谈谈对每一种做法的观点。

a.利用细菌代替浓硫酸，进行生物炼铜；

b.利用（NH4）2SO3吸收工业尾气中的SO2；

c.对化石燃料进行脱硫；

d.寻找氢能，核能，太阳能等新能源替代化石燃料，消除污染源。

这种基于STSE 教育理念进行的教学设计，选取了结合实际的情境素材，素材不仅承载着基本的化学学科知识，而且与学生所处的社会生活环境密切相关。从硫及其化合物在自然界中的存在，到实现不同价态含硫物质之间的相互转化，再到硫的转化在工业生产和环境保护中的体现和应用，进行多角度的学习、渗透与领悟，引导学生将所学知识与当今科学、技术、社会、环境相联系，关注科技进步带来社会发展而引发的环境问题，能够让学生真实的感受到分析问题和解决问题过程中带来的成功感和喜悦感。

三、指向化学核心素养的教学设计逻辑

化学知识是相互依存、相互关联的。本节课充分利用了这种相互依存和相互关联，对有关教学内容进行适当的整理和加工，使之更具条理性、结构化，促使相关知识的核心价值自然地显现出来。不难发现，五个环节都指向了“自然”，发现自然→探索自然→开发自然→改造自然→保护自然，凸显“知识来源于哪里？”的观念建构。

（一）课程内容到教学内容的转化

根据符号学的理论，“知识”作为一种符号，其本身是无意义的，只有当知识与学生的生活实际发生关联时，方能赋予知识恰当的意义。因此，本节课通过精心选择与利用课程资源，使课程内容与学生的生活实际产生了关联，充分发挥课程资源具有的教学价值，挖掘真实情境中涵盖的主要教学内容。

在教学活动中，抓住核心知识与核心素养，形成了整节课的主脉，使得课堂的主线明了清晰，形成合理的知识脉络（如下图），既复习梳理了主干知识，又培养了学科思维和能力。

（二）教学内容到问题导学的转化

将教学内容转化为一个个的问题情境，设计资料查找，理论分析，化学实验探究，逻辑推理等多种学习活动，这样的学习过程比起传统设计更加开放，激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变。如[探索自然]环节，问题设计如下：

【实验探究1】我们取用无水FeSO4隔绝空气加热，将FeSO4受热产生的气体按图示装置进行实验，请大家观察实验现象。

问题3：通过什么现象可以说明有SO2生成？

问题4：通入一段时间后，发现A瓶中出现白色沉淀，该沉淀是什么？会不会有BaSO3沉淀？

生：从物质类别来看，SO2，SO3都是酸性氧化物，一般溶于水可以的到相应的酸H2SO3和H2SO4，但H2SO3是弱酸，不可以与BaCl2反应得到BaSO3沉淀，因为这里弱酸H2SO3不能制取HCl。

问题5：用Na2CO3溶液来吸收尾气是否合理？较长时间后C瓶中的溶质主要是什么？

生：Na2CO3可以和SO2反应，最终得到NaHSO3

师：H2SO3的酸性强于H2CO3，所以H2SO3可以与Na2CO3反应得到H2CO3，当通入足量的SO2时，Na2SO3又可与SO2反应生成NaHSO3，这一点和CO2与Na2CO3反应非常类似。

问题6：将A瓶和B瓶交换，对检验有何影响？

从课堂实录片段来看，借助实验情境，在问题链的牵引下发现更多更深刻的问题。吸引学生积极主动地参与探究活动，利用分类、类比等方法，回顾SO2作为酸性氧化物的性质。对SO2通入BaCl2溶液能否产生沉淀、不同量SO2通入Na2CO3产物的判断难点进行突破。帮助学生形成“分类观”，不仅可以促进学生在學习过程中自觉地将物质进行分类整理，还可以让学生通过联想、类比更深入地认识物质间的联系和区别，逐步进入高质量的思维状态，形成高质量的化学思维。

（三）问题导学到化学素养的转化

华东师范大学教授钟启泉认为：核心素养不是直接由教师教出来的，而是在问题情境中借助问题解决的实践培育出来的。本节课设计将知识、技能、态度向生产、生活的迁移，本质上就是通过真实问题导学，来实现向学科素养的转化。

本节课教学活动→核心素养对应关系如下：

1.（发现自然）学生课前查阅资料，课堂展示交流→赞赏化学，对社会发展的重大贡献；文献查找及口头表达能力

2.（探索自然）结合情境进行实验探究，并用氧化还原理论加以分析→证据推理与模型认知素养；能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题

3.（开发自然）以硫酸工业为背景，提出问题，进行实验方案设计→变化观念与平衡思想；感受人类对自然资源的合理利用

4.（利用自然）结合性质与用途的逻辑关系，认识硫酸在生产、生活中的重要作用→一分为二的哲学观点，客观认识事物

5.（保护自然）工业生产问题，观点表达→可持续发展意识和绿色化学观念

例如：基于“证据推理和模型认知”能力培养的教学设计转化，借助教学情境提供的“绿矾油”史实中的相关信息，提出【问题1】“猜想一下，红棕色固体，绿矾油，无色液体分别是什么物质？”为能力培养提供充实的教学情境。【问题2】可能还有什么产物？请写出干馏过程的化学方程式。引导学生从氧化还原的视角，寻找逻辑推理判据。接着在【实验探究1】的实验观察获得的证据下，进一步发展学生“宏观辨识与微观探析”的化学学科素养。

核心素养所反映的是社会主义核心价值观下育人的基本要求，其中，“科学精神与社会责任”揭示了化学学习更高层面的价值追求。“科学精神与社会责任”素养的育人目标不是一朝一夕完成的，需要我们教师深入挖掘教材内容中蕴含的重要教育价值，精心设计教学环节，“润物细无声”地渗透到每一节课中。本节课，在整个学习过程中，“科学精神与社会责任”素养的内涵得到很好的诠释与渗透：学生查找资料展示黄铁矿、石膏等我国储量，培养学生爱国情怀；黄铁矿、绿矾、石膏、硫磺、硫酸的用途、硫酸古代到现代制法的演变，使学生深刻认识化学对创造更多物质财富和精神财富、满足人民日益增长的美好生活需要的重大贡献；生物炼铜、工业SO2尾气处理、化石燃料脱硫、寻找新能源，使学生具有节约资源、保護环境的可持续发展意识。学生能够将所学知识与科学，技术，社会和环境相联系，体会化学学科的社会价值，核心素养与学生的学习体验浑然一体，强化了学生在课堂学习中的主体责任。促进学生的认知能力、判断能力和社会责任感的提升。

参考文献：

[1]陈进前.核心素养培养导向下的化学教学建议[J].中学化学教学参考，2017（1/2）：3-5.

[2]占慧君.高中化学课渗透核心素养的思路[J].人民教育，2017（Z1）：86-88.