基于化学学科核心素养的高中化学教学 ——以“二氧化硫”为例 王希俭 （江苏苏州实验中学 江苏苏州 215011） 编辑：江苏省特级教师 江苏省名教师 江苏省教授级高级教师 13771851856 摘要: 学科核心素养是通过某学科的常识与技能和方法而得到的观念、能力和品格。从学生核心素养到课程标准的转化需要学科核心素养的这个桥梁。化学核心素养要能够促进学生终身学习和发展。以二氧化硫的性质为例谈谈教学中如何贯彻化学的核心素养。 关键词: 核心素养 能力品格 化学观念 终身学习 化学教学 本人在调查学生对化学学科认识的时候，学生普遍只能说出一些典型的物质或性质，对化学学科没有完整的认识，不能描述化学学科的核心思想和学科观点。学生感受不到化学物质世界的丰富多彩，感受不到化学与大家生活息息相关,因而探究实现化学学科核心素养的教学是化学教学的当务之急。 学科核心素养是通过某学科的常识与技能和方法而得到的观念、能力和品格。从学生核心素养到课程标准的转化需要学科核心素养的这个桥梁。化学学科核心素养是指从化学学科角度促进学生终身发展，以化学常识、化学思维、化学观念为基础而形成的具有化学学科特征的素养，包括“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”。化学核心素养能够促进学生终身学习和发展。 本文以二氧化硫的性质为例谈谈教学中如何贯彻化学的核心素养。 1 教学思想 化学课程应该以提高学生的化学学科核心素养为宗旨，重视科学、技术与社会的联系，让学生在熟悉的生活生产情境中感受化学的重要性，了解化学学科的核心思想、观点。逐步学会分析和解决与化学有关的实际问题。教师要探索实现核心素养的教学的有效途径和策略，教学理念上要不断提炼核心化学观念、化学思想；在教学内容上强调联系生产生活实际；在教学方法上让学生在原有认识基础上理解、体会、感悟与实践；在教学目的上注重学生实际应用能力。让学生在自主探究、化学常识学习和问题解决中培养和发展化学核心素养。 2 教学分析 二氧化硫是的典型的酸性氧化物，根据类别观可以从酸性氧化物通性的角度来认知；二氧化硫既有还原性又有氧化性,可以从自主探究中的进行认知,从二氧化硫涉及的离子反应的规律、物质的转化、化学实验以及含量的测定等化学原理,培养学生的物质观、转化观、实验观、化学的价值观等基本的学科观念。 二氧化硫是大气污染物。体现新课程标准“关注人类面临的与化学相关的问题，培养学生的社会责任感，参人意识和决策能力”的要求，培养学生环境意识，关注环境与发展相协调，通过二氧化硫主要的性质的学习，认识到二氧化硫对环境健康带来的负面影响，让学生认识到化学能够解决这些问题，培养学生的科学态度、价值观和社会责任感。 3教学教法 学生对二氧化硫有一定的了解,通过资料查询,初步认识二氧化硫的概述,培养学生自学、信息搜集和处理能力；课堂上通过小组实验探究二氧化硫的溶解性、通过类比预测二氧化硫具有酸性氧化物的通性；通过理论分析、实验探究来认识二氧化硫氧化性还原性、漂白性等，体验科学探究的过程和科学思维方法，提高分析、解决问题的能力。通过了解二氧化硫形成酸雨的原因、危害以及科学处理方法，充分意识到化学在工业生产以及日常生活中的应用，进一步认识化学的价值。增强环境保护意识和资源节约意识和社会责任感并提高化学学科素养。培养学生的变化观、转化观、价值观并提升学生的学科素养。 4 教学过程 4.1课前查询资料，初步认识二氧化硫的概述，培养核心素养中信息能力 二氧化硫的性质及其与人类生产生活的密切相关。在教学中，可以以此为契机，开展研究，目的是将课堂上或书本中的常识运用于实际，培养信息处理的能力，合作学习的能力，分析问题的综合能力，表达能力和社会责任感。具体建议如下： （1）面向全体学生提出以下问题： ①二氧化硫的来源于哪里？造成污染的危害是什么？其防治的化学原理； ②本地二氧化硫污染成因分析； ③防治的措施。 （2）布置任务 ①文献收集：学生查询有关资料，资料来源可以使多渠道的，例如计算机网络、图书馆、教科书、报刊杂志、广播电视报道、空气质量报告，也可以就此问题进行专家访谈等。 ②综述与分析：对所得资料进行分类整理，提炼出主要数据、主要观点或主张；对这些数据和观点进行科学分析，整理成《文献综述》。 ③在文献研究的基础上，提出自己的观点（研究成果），并对其进行论证。 （3）按照自愿结合的原则，将学生分成若干小组，每个小组5-7人，选出组长，小组成员要有明确分工。 （4）组织表达与交流活动 根据学生成果形式，组织全班交流活动。交流以组为单位进行，每个小组选出代表，向全体师生先容研究过程与成果。教师和其他学生对汇报的内容、形式、成果做出评价。 4.2 从实验观对SO2的物理性质的教学并通过观察法认识二氧化硫 无论是传递常识、开拓思维、组织活动还是互动交流，教师在设计和组织教学时要将传统的“以常识点为核心”的教学观念，转变为“以核心素养为导向”的教学。由“抽象常识”转向“具体情境”，注重营造学习情境的真实性。体现以学生为主体的教学思想，按照“问题讨论、互动式自主探究”的总体思路来进行。 【探究实验1】 (1)现在大家的手上有些实验的药品和仪器，其中装在这个矿泉水瓶中的是一种物质，请闻下其气味并观察状态。 (2)向装有气体的矿泉水瓶中加入50mL的水，马上塞紧瓶塞。振荡，观察现象并分析。 (3) 取4mL矿泉水瓶中的SO2水溶液于试管中，滴入2-3滴石蕊试液，观察溶液颜色的变化。 (4)用带导管的橡皮塞塞住试管管口，将导管通入1mL滴有酚酞的NaOH溶液中，加热该试管， 仔细观察NaOH溶液的颜色变化。 [探究现象] (1)有刺激性气味、气态物质;(2)瓶被压扁 ;(3)石蕊试液变红; (4)有气泡，NaOH溶液颜色由红色变为无色。 问题1、根据观察你能描述二氧化硫的颜色、状态、气味、密度及溶解性吗？ 状态：气体 颜色：无色 气味：刺激性 毒性：有毒呼吸系统受损 密度：比空气大 溶解度： 易溶于水，常温、常压下，1体积水溶解40体积SO2。 4.3从分类观认识推断二氧化硫具有的性质 核心素养着力解决的是提高学生面对复杂情境下的问题解决能力，使之能够适应飞速发展的信息时代和复杂多变的未来社会。真实世界中的问题情境往往更加复杂多元，教师教学中需要注意把抽象问题与真实情境相结合，为学生创设能够利用所学常识解决真实问题的机会。 问题2、二氧化硫属于哪类物质?这类物质的通性是什么?写出它们之间的反应方程式；二氧化硫的水溶液的主要成分是什么?它们的性质是什么? [讨论]结论：对二氧化硫而言：从物质分类的角度来分析，二氧化硫试酸性氧化物，具有酸性氧化物的性质：　 要求：学生写出证明二氧化硫是酸性氧化物的有关反应的化学方程式。 　SO2+2NaOH＝Na2SO3+H2O；CaO+SO2＝CaSO3；H2O+SO2＝H2SO3。 分析：二氧化硫与水反应的实验现象，既说明它能溶于水，又说明它和水反应生成了酸。在此可以复习可逆反应的概念。 [讨论]将盛有二氧化硫的试管倒置于水槽中为什么开始水面没有顺利上升？振荡后水面很快上升？ 结论：在液面上形成饱和亚硫酸溶液，阻止SO2的吸取。 [讨论] 亚硫酸可能具有的性质(1)二元弱酸，可以与烧碱溶液反应生成正盐和酸式盐 (2)具有不稳定性，只能存在于水溶液中，受热易分解。 [动手]写出上述反应的化学方程式（略）。 4.4从构性观并通过实验探究二氧化硫的还原性 把常识转化、内化和升HUAWEI能力与素养。教师需要确立“通过常识获得教育”而不是“为了常识的教育”的教育思想。学科学习的最终目的应该是形成高于学科常识的学科素养。 问题3、硫元素有哪些化合价？从氧化还原的角度分析二氧化硫有哪些性质？ [实验探究] 向两试管中分别加入碘水、溴水，通入SO2气体，颜色如何变化？原因是什么？写出其方程式。 SO2 + I2 + 2H2O = H2SO4 + 2HI SO2 + Br 2 + 2H2O = H2SO4 + 2HBr SO2 + Cl 2 + 2H2O = H2SO4 + 2H Cl [实验探究] 向试管中加入酸性高锰酸钾溶液，通入SO2气体，观察颜色有什么变化？原因是什么？写出其离子方程式。 现象：紫红色褪去 SO2具有还原性 5SO2 +2 MnO4 -+ 2H2O =5 SO4 2- + 4H+ +2Mn2+ [实验探究]向另一支试管中加入二氧化硫水溶液，滴加氯化钡溶液，观察现象，再滴加 3%的过氧化氢溶液，振荡，放置片刻后滴加稀盐酸，观察实验有什么现象？写出其方程式。 现象：加BaCl2溶液一开始有少量沉淀后增多，加H2O2溶液生成大量白色沉淀,加盐酸沉淀不溶解。 O2+2H2SO3=2H2SO4 SO2+ H2O2 = H2SO4 H2SO4+ BaCl2 = BaSO4↓+2HCl 结论： SO2(H2SO3)具有较强还原性，能被氧化剂（如H2O2、KMnO4、O2、Cl2、Br2、 I2 ）氧化。（注意：会使酸性KMnO4、溴水、碘水等退色不是因为二氧化硫具有漂白性，而是因为其具有较强的还原性。） [问题4]把二氧化硫通入硫化氢溶液有什么现象？该反应的实质是什么？写出发生反应的方程式。 SO2 + 2H2S = 3S↓ + 2H2O 【讲述】SO2的强还原性还体现在，当它在催化剂和加热的条件下还可以被O2氧化生成SO3。SO3溶于水生成H2SO4。 [结论】从氧化还原的角度通过结构来分析，二氧化硫中的硫元素处于“中间价态”，与强氧化剂反应是可以被氧化为+6价，在水溶液中通常以SO42-的形式存在，干态时可以以SO3的形式存在；与强还原剂反应时，可以被还原为0价，通常以单质的形式存在。 4.5从对比观认识二氧化硫的漂白性 开展“以学生自主活动为主”的课堂教学，不仅要求教师让学生独立自主地进行探究，更重要的是要求教师以学生学习为主线，关注学生问题生成、实践、操作、思维转化、问题解决、对比的全过程，引导并促进他们由浅入深、由表及里地进行学习探索，进而形成独立思考、实践和学习能力。 [问题4]向试管中加入品红溶液，通入SO2气体， 然后加热试管，溶液颜色如何变化？如何说明上述变化？将氯气和二氧化硫气体以一定的比例混合后通入品红溶液，通入后再给溶液加热有何现象？ [实验探究]（1）先往盛有品红溶液的试管中通入二氧化硫气体，观察现象，说明原理。然后给试管加热，观察现象，说明理由。 （2）向另一支盛有品红溶液的试管中通入氯气，观察现象，说明原理。然后给试管加热，观察现象，说明理由。 （3）向第三支盛有品红溶液的试管中通入二氧化硫和氯气的混合气。注意此时分成三组实验。 ① 第一组：控制氯气和二氧化硫气体的比例为1 ：1，观察现象，说明原理。然后给溶液加热有何现象？ ② 第二组：二氧化硫过量，观察现象，说明原理。然后给溶液加热有何现象？ ③第三组：氯气过量，观察现象，说明原理。然后给溶液加热有何现象？ [原理讨论]氯气和二氧化硫单独与品红溶液反应，均会使之褪色，其中二氧化硫的漂白作用是因为它能与有色物质发生化合反应，生成不稳定的无色物质。这种物质在加热的条件下即可重新释放出二氧化硫气体，使溶液颜色复原；氯气溶于水后生成强氧化剂次氯酸，它能使有色物质因被氧化而褪色，加热也不能使颜色复原。但这两种气体在溶液中会发生反应：SO2 + Cl2 + 2 H2O = H2SO4 + 2 HCl 因此，当它们恰好完全反应时，两种物质就会失去原来的漂白作用。而当它们当中的任何一种物质过量时，反应后的溶液就会反映出这种过量物质的性质。因此，当两种气体以物质的量比为1：1通入溶液中，不会使品红溶液褪色；而二氧化硫过量时，溶液褪色，给溶液加热后溶液的颜色会复原；当氯气过量时，也能使品红溶液褪色，但加热不能使溶液颜色复原。 次氯酸和二氧化硫漂白性的比较 次氯酸 二 氧 化 硫 原 理 氯水中次氯酸将有色物质氧化成无色物质 二氧化硫与有色物质化合生成不稳定的无色物质 实 质 氧化还原反应 非氧化还原反应 效 果 永久性 暂时性 范 围 可漂白大多数有色物质 漂白某些有色物质 4.6从转化观探究二氧化硫的处理方法和用途 真正实现从常识衡量转向对能力和素养的考查，命题时需要注意试题素材选取的真实性，要紧密联系社会、科学发展的实际，力图让学生在真实的生活场景中解决问题；给学生留出更多的思维、转化空间，鼓励开放性和创造性的答案；对于测验的结果，还要深入挖掘分数之下所隐藏的学生认知结构、物质性质及转化、解决问题的策略。 [问题5]空气中的二氧化硫主要来源有哪里？ （1）化石燃料的燃烧（2）含硫金属矿石的冶炼（3）硫酸的生产 [问题6]你能说明酸雨是怎样形成的吗？ 2SO2+O2 == 2SO3 SO3+H2O==H2SO4 SO2+H2O　==　H2SO3 O2+2H2SO3==2H2SO4 [问题7]酸雨的危害有哪些？ （1)对人体健康造成直接危害 (2)破坏森林、草原和农作物 (3)使土壤酸性增强、湖泊酸化，生态环境受损 (4)破坏建筑物 [问题8]如何防治酸雨？ 含硫燃料脱硫 回收利用SO2废气 开发新型洁净能源（氢能） 提高环保意识，加强国际合作 ①消除污染源，研究开发能替代化石燃料的新能源（如氢能、太阳能、核能等）。 ②利用物理及化学的方法对含硫燃料预先进行脱硫处理，以降低SO2的排放。 ③对燃烧煤及工业生产中已经释放出来的含有SO2的废气进行处理或回收利用。 ④提高全民的环境保护意识，加强国际间的合作，全人类共同努力以减少硫酸型酸雨的产生。 拓宽视野 燃煤烟气的脱硫方法： （1）石灰－石膏法 （2）氨水法 5教学感受 5．1 培养学生的化学学科素养，教师要提高对化学学科素养的认识 核心素养是学生成为合格社会公民必要条件，要让具备能够适应终生发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。化学教师就需要研究和归纳高中化学核心素养的建构角度，化学核心素养是科学素养的重要组成部分，化学常识与观念是从分子层次对物质进行研究所形成的核心概念与学科观念，作为教师要理解化学学科素养的内涵，从学科观念、学科思维、学科实践、学科价值分别构建化学核心素养。 5．2培养学生的化学学科素养，教师要对教学内容不断研究 高中化学课程促进学生发展核心素养的发展和形成的重要载体，化学领域的重大理论、重要发现和发明都是经过实验研究基于证据推理形成的结论。教师通过对化学课程的研究，理解常识的形成过程与隐含的化学学科观念，教师要能从宏观微观预测物质的结构，从证据推理与模型认知推断性质，能从实验探究与创新意识反应机理和实质，培养学生的变化观和平衡思想。提升学生发展核心素养就是要让学生如何更有效学习化学课程。 5.3培养学生的化学学科素养，教师要提高课堂教学能力 化学核心素养的的发展离不开课程的实施，离不开化知识题的解决过程，离不开优质的教师的优质的教学设计和课堂教学，在自主探究、学习化学常识、在化知识题解决中发展培养化学核心素养。 化学的核心问题是物质性质及其相互转化，也是化学科学认识活动对其基本问题，教师要像化学家那样教授化学课程，也引导学生像化学家那样探究和学习化学，帮助学生发展批判性思维，让学生体验探究过程和方法，形成终身学习的品格和能力，提升学生的“自我发展”的核心素养。 参考文献： [1] 朱鹏飞，核心素养研究进展对化学核心素养构建的启事 [J].化学教学，2016(7)：3-7. [2] 毕华林。化学的魅力与化学教育的挑战 [J].化学教学,2015(5)：2-5 [3] 梁乐明，曹俏俏，张宝辉.微课程设计模式研究——基于国内外微课程的对比分析[J].开放教育研究，2013(1)：65-72.

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