基于真实情境与问题导向的化学学科实践

摘" 要：学科实践是具有学科意蕴的典型实践，是学生学习方式变革的基本方向。结合化学学科特征，本文提出两条实施路径：一是基于真实情境提高学生问题解决的能力，二是精设化学实验提高学生的探究能力，并以“浓硫酸的性质”为例，创设真实的工业运输情境，以问题链为导向开展一系列探究活动，提升学生的思维能力，为教师在教学中开展学科实践提供参考。

关键词：学科实践；问题情境；高中化学；浓硫酸

文章编号：

1008-0546（2024）14-0044-02

中图分类号：

G632.41

文献标识码：

B

一、问题的提出

《义务教育课程方案（2022年版）》在课程实施中明确提出，强化学科实践，注重“做中学”，引导学生参与学科探究活动。［1］

“学科实践”一经提出，众多学者对其内涵进行研究。其中，崔允漷等［2］认为学科实践是指具有学科意蕴的典型实践，即运用本学科的核心概念、思维与方法，以真实情境为载体，分析问题、解决问题，在这样的过程中学生不仅知道要“学什么”，更知道“为什么学”以及“怎么学”；杨道宇［3］将探究学习和学科实践进行对比，指出学科实践是以学科化知识为基础，有目的性的“做成事并成人”，即在做成学科实践之事中发展核心素养。虽然不同学者对学科实践有着不同的解读，但是对其内涵的理解却趋于一致，即学科实践以学科知识为基础，引导学生像专家一样，“做”学科的“事”。

因此，教师应在理解学科实践内涵的基础上，挖掘本学科的育人价值，引导学生积极参与学科实践活动，让学生在获得知识的同时学会如何获得知识，感受学科思维并提高问题解决的能力。

二、教学分析

1. 教学内容分析

“浓硫酸的性质”源自苏教版高中化学必修第一册专题4第一单元“含硫化合物的性质”，是高中化学学习的重要内容。学生初中已经学习过稀硫酸的性质以及酸的通性。从微观层面分析，浓硫酸中主要存在形态是H2SO4分子，这使得浓硫酸显示出它独有的特性：吸水性、脱水性、强氧化性。因此，本节课的教学重点是浓硫酸的三大特性，教学难点是探析铜和浓硫酸反应的微观过程。

本课例以工业运输硫酸的情境为载体，探讨了运输过程中的一系列问题，并通过实验探究等方式对浓硫酸的特性展开讨论，学生在实践中不仅理解了浓硫酸的性质，还收获了研究物质的基本方法，能够灵活运用所学知识解决实际问题，提高问题解决的能力。

2. 教学目标

本课例的教学目标具体如下。

（1）从浓硫酸在生产运输过程中的实际问题出发，理解并掌握浓硫酸的吸水性、脱水性、强氧化性。

（2）在实验过程中善于观察，发现并解决问题，提高科学探究能力。

（3）能够运用浓硫酸的性质解决实际问题，提高问题解决的能力。

三、教学思路

本课例将情境线、问题线、知识线、活动线“四线”融合进行教学设计，以工业运输硫酸的真实情境为载体，以问题链为导向，开展化学学科实践活动，培养学生的创新思维和能力，教学思路如图1所示。

四、课堂教学实录

1. 初识浓硫酸的性质

［资料卡片］工业上常用硫酸的年产量来衡量一个国家的化工生产能力。硫酸可用于制造肥料、药物、炸药、颜料、洗涤剂、蓄电池等。

［教师］工业制备的浓硫酸用铝槽车或铁槽车运输，酸和活泼金属能够发生反应，为什么铝槽车或铁槽车可以用来装载浓硫酸？

［学生］酸与活泼金属反应，其实是酸电离出H＋，H＋与金属反应。常见浓硫酸的质量分数为98.3%，密度为1.84g·cm－3。浓硫酸中水很少，硫酸主要是以H2SO4分子的形式存在。

［教师］那是不是浓硫酸和Al、Fe不反应？

［实验探究］实验探究步骤如下：①将一根氧化膜已除去的铝条插入硫酸铜溶液中；②将一根氧化膜已除去的铝条置于浓硫酸中浸泡；③将在浓硫酸中浸泡的铝条插入硫酸铜溶液中。观察并记录实验现象。

［学生1］实验发现：第①组铝片表面有红色固体生成；第②组和第③组无明显现象。

［学生2］浸泡过浓硫酸的铝片表面生成了一层致密的氧化膜。

［教师］浓硫酸将铝氧化，生成致密的氧化膜，将铝保护起来。常温下，铁和铝与浓硫酸会发生钝化，钝化也是个化学反应。

上述实验体现了浓硫酸的强氧化性，其中S为最高价态，即＋6价。那么，浓硫酸能否将不活泼的Cu氧化？

［实验探究］实验探究步骤如下：①将Cu丝插入浓硫酸中；②将Cu丝插入浓硫酸中，对其加热，在试管口塞一团NaOH溶液润湿的棉花。观察并记录实验现象。

［学生］实验发现有刺激性气味的气体产生，Cu丝变黑，溶液底部有灰白色固体。

［教师］倒出试管中的上层液体，留下固体，往固体中加水溶解，你又看到什么现象？

［学生］溶液变蓝色，说明白色固体是硫酸铜。

［教师］CuSO4固体遇水变成胆矾（CuSO4·5H2O），再遇水变成硫酸铜溶液。那为什么硫酸铜固体还能在溶液中存在？

［学生］说明反应的浓硫酸过量，浓硫酸具有吸水性。反应的化学方程式为

Cu＋2H2SO4（浓）△CuSO4＋SO2↑＋2H2O。

［教师］本实验中得到的黑色固体是什么？

［学生］可能是CuS、Cu2S。

［教师］上述实验体现了浓硫酸的强氧化性和吸水性。

2. 深入理解浓硫酸的性质

［教师］运输工人发现，铁槽车的出口处特别容易被腐蚀，你能否运用刚刚所学知识解释？

［学生］浓硫酸具有吸水性，转化成稀硫酸与铁发生反应。

［实验探究］“白糖”变“黑面包”。

实验步骤如下：取蔗糖20 g，浓硫酸15 mL，水2 mL，搅拌，观察并记录实验现象。

［学生1］实验发现，有黑色固体生成，固体体积膨胀，有刺激性气味的气体生成。

［学生2］“白糖”变成“黑面包”是因为浓硫酸将蔗糖中的H、O按照水的组成2∶1脱去，化学方程式为

C12H22O11浓硫酸12C＋11H2O。20 g蔗糖变成黑面包，体积明显膨胀，说明反应中一定有气体生成。

加2 mL水是为了让浓硫酸溶于水，吸水放热，提供热量，使反应速率加快，化学方程式为

C＋2H2SO4（浓）△CO2↑＋2H2O＋2SO2↑。

［教师］上述实验体现了浓硫酸的脱水性、吸水性和强氧化性。

如果浓硫酸不小心沾到皮肤上，该如何处理？

［学生］用大量的水冲洗；受伤部位涂抹3%～5%的碳酸氢钠溶液。

3. 浓硫酸性质的实际应用

［教师］如何鉴别市售浓硫酸和稀硫酸？

［学生］可以运用物理方法，如对于两瓶体积相同的溶液，重的是浓硫酸；轻摇试剂瓶，呈黏稠状的是浓硫酸；也可以运用化学方法，如浓硫酸能在滤纸上“写字”。

［课堂小结］归纳浓硫酸的物理性质和化学性质。

［研究性学习］课后自主探究铜和浓硫酸反应生成的黑色固体成分，小组合作并汇报。

五、教学效果与反思

学科实践的核心要义不是简单地传授知识，也不是进行“虚假”的探究活动，而是让学生获得知识的同时懂得如何获取知识，这对学生未来的发展有重要意义和影响。本课例创设真实的问题情境，并引导学生进行实验探究，分析问题、解决问题。从课堂效果来看，大多数学生能够积极动手做实验，通过对实验现象的细致观察，分析推理得出结论，并且在小组讨论中提出疑问，进行反思，最终解决实际问题。在这样的实践中，学生的学习兴致高涨，同时也提高了其问题解决能力，促进核心素养的发展。

参考文献

［1］ 中华人民共和国教育部.义务教育课程方案（2022年版）［M］.北京：北京师范大学出版社，2022．

［2］ 崔允漷，张紫红，郭洪瑞.溯源与解读：学科实践即学习方式变革的新方向［J］.教育研究，2021（12）：55-63．

［3］ 杨道宇.从“探究学习”到“学科实践”的新课标意义［J］.课程·教材·教法，2023（9）：50-57．