基于真实情境促进高中生化学学科核心素养的案例研究

陈玉娥 张瑞洒

关键词：真实情境；二氧化硫；化学学科核心素养

目前，中学化学学科提出了在教学中要融入真实情境，强调了情境教学的重要性，但是依然存在学生对情境接受困难、情境与教学内容不符等问题。以一般高中化学课程为例，化工专业核心内容和观点的建立取决于大部分实际情境的积淀，在实际情境中解答具体化问题能使学生所学知识与自己的日常生活紧密联系，熟悉的情境能让学生很好地利用所学知识解决问题，培养学生的核心素养。但在一线教学中，由于教学时间有限等，教师并没有很好地将情境融入课堂，一些不真实的情境导致学生对所学知识理解困难，严重影响了学生专业核心能力的形成和发展[1]。如何在具体的教学设计中充分挖掘真实的情境素材，使学生利用已有经验充分发挥情境的价值，培养学生理论联系实际的能力以及发现问题和解决问题的能力是本研究的出发点。

1 教学内容

本节课选自人教版（2019）高中化学必修二第五章第一节“硫及其化合物”。硫是无机化工原料的一种，在农业和工业等领域的生产中发挥了重要作用，如农业和工业领域。随着科技的发展，人们对硫的认识逐渐增强。该课时结合情境化教育理念，在教学中融入与学生日常生活息息相关的内容，有利于教学目标的达成。参考秦梦瑶等[2-3]的教学设计，在情境中引入问题，问题中蕴含知识，在教材内容的基础上，引入空气质量日报、东北某化工厂爆炸事件、草帽变色、如何挑选银耳等学生能看到的真实情境。

1.1 课题引入—新闻报道

首先，提问学生有没有关注过天气预报中的当日污染指数、有没有了解过当天的天气状况；其次，引导学生观察当天的空气质量日报。空气中的主要污染物包括二氧化硫、二氧化氮以及可吸入颗粒，空气质量与二氧化硫、二氧化氮的含量有关，这两者不仅会造成空气污染，其中的二氧化硫还会对周围的建筑物等造成损害。因此，这节课的主要教学内容是二氧化硫。

设计意图：将学生日常生活中可以接触到的现象作为情境引入，提高学生的学习兴趣，增强学生的环境保护意识。

1.2 二氧化硫的物理性质—社会情境

通过播放视频，让学生观看一则社会新闻：1991年8月10日，东北某有机化学厂在将一槽车重达40 t的液体二氧化硫装卸入库时，连接管突然发生破裂，造成二氧化硫大量泄漏，导致154人受伤，经济损失严重，造成了较大的社会影响。根据视频提出问题：二氧化硫有哪些物理性质？学生可以得出二氧化硫是无色且有毒的，还有刺激性气味，会导致人体中毒。造成事故的原因正是操作人员缺乏安全意识和科学态度，没有按照正确的方式运输二氧化硫。因此，学生在之后的化学实验中一定要严格按照要求操作，注意安全。了解二氧化硫的部分物理性质之后，需清楚二氧化硫的水溶性。接下来进行进一步的学习，让学生将一支装满二氧化硫的试管倒置于水槽中晃动并观察现象。结果发现，试管中的液面上升，说明二氧化硫溶于水。此外，通过视频可以清楚地认识到二氧化硫如果储存不当，会埋下较大的安全隐患。由此可知，人们在日常生活中要增强安全意识。

设计意图：视频的播放具有直观性，以日常生活中真实发生的事件作为案例，更能引起学生的共鸣，增强学生的安全意识，培养其科学態度与社会责任感。

1.3 酸雨的形成—实验情境

将装满二氧化硫的试管倒置于水槽中，液面上升后，用橡皮塞塞上并取出水面，再用pH试纸测其酸碱性或直接加入紫色石蕊溶液，观察溶液的变色情况，思考并讨论原因。观察发现，pH试纸变色范围在酸性范围内，测定pH小于7，说明溶液显酸性。这是由于二氧化硫溶于水，与水反应后生成H2SO3。H2SO3不稳定，易被空气中的氧气氧化成硫酸。结合之前学习过的氧化还原反应，硫的最高价是+6价，亚硫酸中的硫是+4价，因此，H2SO3具有强还原性，由此可判断H2SO3是不稳定的。

设计意图：联系硫的宏观与微观，初步引导学生形成结构决定性质的观念。

1.4 酸雨的防治—社会情境

展示洛阳龙门石窟及建筑物被腐蚀的图片，让学生思考建筑物被腐蚀的原因并组织学生讨论：当烧煤的烟囱排放出的二氧化硫酸性气体或汽车排放的氮氧化物烟气上升到高空，与高空的水蒸气相遇就会形成硫酸和硝酸小滴，落到地上形成酸雨，进而腐蚀建筑物。面对酸雨对日常生活造成的负面影响，人们可以选择公交出行，少开汽车，这样可以减少汽车尾气的排放；可以多植树，种植一些能吸收二氧化硫的植物；还可以在建筑物表面涂一层防护涂料，减少二氧化硫对建筑物的损害。

设计意图：引入日常生活中常见的现象，将生活中的真实情境作为案例，让化学走进学生的生活，使学生对化学不再陌生。

1.5 学以致用—生活情境

展示两张银耳的图片，一张是白色的银耳，一张是发黄的银耳，对学生提出问题：在购买时应如何选择？以学生日常所见事物作为问题情境导入，联系实际生活，拉近化学与生活的联系，让学生对化学不再陌生。通过演示实验，在二氧化硫水溶液中滴入几滴品红溶液进行振荡，观察颜色变化情况，加热试管，再观察现象。提出问题：当滴入品红溶液后发现红色立即褪去，与往其中通入氯气的现象相同，说明二氧化硫具有什么性质？加热后，红色恢复，说明了什么？二氧化硫和氯气的漂白有何不同？以此引导学生讨论得出二氧化硫具有漂白性，但生成的有色物质不稳定，受热易分解，使颜色恢复；另外，二氧化硫的漂白效果不稳定，而氯气的漂白效果稳定，因为二氧化硫的漂白是与有色物质生成不稳定的无色物质，而氯气的漂白是因为次氯酸的强氧化性。记者走访超市购买不同颜色的银耳并检测其中的二氧化硫含量发现，发白银耳中的二氧化硫含量严重超标。一些商家为了牟利，用二氧化硫漂白银耳，导致银耳中的二氧化硫含量严重超标。食用被二氧化硫漂白过的银耳会对身体造成伤害，人们在购买时应注意挑选。

设计意图：该过程是一个完整的探究二氧化硫漂白性的过程，结尾处解决了课前留下的如何挑选银耳的问题，首尾呼应，开头引起学生的探究欲望，在结尾处解答问题，让学生感受化学的魅力，让学生将所学知识切实应用于日常生活中。

2 实施效果与分析

2.1 实验前后试题考查结果

本实验的研究对象来自洛阳华洋国际学校，其中，实验班高二5班45人，对照班高二3班46人。通过做题的方式考查学生在核心素养方面是否有变化以及学生的理解与辨析能力、分析推测能力、模型认知素养、类比迁移能力和实验探究与创新能力。实验前后试题考查结果分析如表1所示。

表1数据说明，实验班的学生在经过一个学期基于真实情境开展的教学之后，其各项能力均有所提升，实现了良好的发展。总体而言，本研究所建构的策略能提高学生解决问题的能力，对学生的学科核心素养的发展有积极作用。

2.2 实验班与对照班学生实验前后的化学成绩对比分析

实验班和对照班学生在学期开始和结束前分别进行了测试，测试成绩满分100分，两个班级的测试卷子一致。笔者运用SPSS 22.0对实验班和对照班学期前后的测试成绩进行配对t检验分析，所得数据如表2、表3所示。

2.2.1 实验前成绩对比分析

通过配对t检验来研究实验数据的差异性发现，共一组配对数据，没有呈现出差异性（p>0.05，见表2），可以作为研究对象[4]。

2.2.2 实验后成绩对比分析

通过配对t检验来研究实验数据的差异性发现，总共一组配对数据，均呈现出差异性（p<0.05，见表3），且从两个班级的平均成绩来看，实验班的平均成绩（71.58分）明显高于对照班的平均成绩（65.90分），说明基于真实情境开展的教学对学生化学成绩的提高有积极作用。

3 结论与反思

3.1 研究结论

（1）学校基于真实情境开展的教学情况不容乐观。本研究在實验前后进行了教师和学生访谈，实验前的结果表明，教师肯定了基于真实情境开展教学的价值，认为引入真实情境的化学课堂能激发学生的学习动力，但是由于教学时间有限等因素，教师在实际教学中往往忽视了将真实情境引入课堂。教师应改变传统的教学方式，在课堂教学中引入真实情境，将其视为提高学生学科核心素养的重要途径。

（2）在情境教学中，教师需巧妙设计情境。情境教学并不是教师在教学过程中使用了情境即可，还要考虑学生对情境的理解和可接受程度。一些教师虽然在课堂教学中使用了情境，但是情境太过于抽象，学生不容易理解，反而给学生的学习造成了负面影响。因此，教师在情境教学中要注意情境的真实性。

（3）基于真实情境开展教学不仅有助于学生学科核心素养的提高，还有助于学生理解知识，了解如何合理运用所学知识，甚至可以提高其迁移能力。

3.2 研究的不足与反思

对研究过程进行反思后发现，研究过程中依然存在不足之处，主要包括以下方面：第一，本研究的样本容量较小，研究规模不大，仅选择了洛阳某中学的两个班级开展研究。由于样本容量小，所得数据可能存在一定的偏差。第二，本研究持续时间较短，实验时间只有一个学期。实验结束时，实验班学生的成绩和对照班相比虽然增长较多，但是不能排除其他方面因素的影响。第三，本研究在学期前后针对学生核心素养的评价采用的是习题的方式。学生核心素养的变化会体现在诸多方面，这种评价方式较为单一，并且学生学科核心素养的形成以及改变是一个长期的过程，因此，在学期末进行评价可能会存在偏差。