基于化学核心素养的境脉式教学实践

冯颖怡

摘要：以红酒中的添加剂SO2为情境线索，了解SO2在生活中的功与过，并运用证据推理与模型认知的思维方式，探究SO2的漂白原理、还原性，以及作为酸性氧化物的性质，促使学生习得结构化的核心知识，并将其转化为解决问题的策略，实现学生的深度学习，提高其学科素养。

关键词：情境脉络；SO2；化学学科核心素养

文章编号：1008-0546（2023）08-0051-05   中图分类号：G632.41   文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2023.08.011

一、境脉式教学的含义与功能价值

情境脉络，简称“境脉”（Authentic Context）。美国卡罗拉多学者威尔逊提出：课堂中有不同的板块，而板块间是靠课堂情境的脉络发展联结在一起的。[1]在境脉式教学中，情境线索、问题线索、活动线索、知识线索与素养线索五者有机地结合，这种策略能让学生真正参与到问题解决的过程中，深刻地体会化学知识与生活、化工生产的紧密联系，最终指向化学核心素养的发展。

本文以红酒中添加剂 SO2为真实情境，学生在情境脉络中思考红酒中 SO2的作用，并通过设计实验方案，科学探究，丰富体验，建立“价-类”视角实现物质相互轉化的思想与方法。

二、教学背景

1.教材分析

本节课选自2019年人教版高中化学必修第二册第五章第二节，属于《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》中必修课程的“常见的无机物及其应用”与“化学与社会发展”两大主题。继之前的钠元素、氯元素及其化合物的学习，学生逐步形成元素化合物的学习方法与认识视角。“硫及其化合物”的内容安排在“物质结构元素周期律”之后，旨在引导学生运用“价-类”二维的思想与元素周期律，认识硫及其化合物，同时为下一单元“氮及其化合物”的学习提供思路与方法。通过本节课的学习，学生能认识 SO2在生活与生产中的作用与危害，综合运用认知模型，有意识地参与酸雨防治的社会性议题，并深化对“结构决定性质，性质决定用途”学科思想的理解。

2.学情分析

在初中阶段，学生已初步了解硫单质和硫酸的部分性质，并通过前几个单元的学习，初步掌握物质分类、氧化还原反应规律以及符号表征离子反应的技能，也具备一定实验探究能力与分析能力。

学生潜在困难是从结构分析、预测物质的化学性质，对化学反应的认识以宏观现象为主，而深入微观探析的思维薄弱。其认知发展点是以类别和价态的视角，建立硫及其化合物相互转化的认知模型，迁移应用，参与真实问题的解决。

三、设计思路

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》要求，“结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解硫及其化合物的主要性质，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响”“结合实例认识物质及其转化在促进文明进步、环境保护中的重要价值。”[2]因此，教师要挖掘知识背后的价值与意义，立足于学科理解，精心创设情景脉络与驱动性学习任务，培养学生高阶思维，提高其化学核心素养。本节课以SO2的功与过为情境线索，开展教学（图1）。

本节课的教、学、评价目标如表1所示。

四、教学实录

环节一：创设情境，引入课题

【教师】素材展示：公元1世纪，罗马的物理学家普利尼编写的人类第一本百科全书《自然历史》，里面记载了有关酿酒的话题。酿酒师首先在木桶中点燃硫磺，防止葡萄酒接触空气后变质，使之能保存更长时间。提出问题：点燃硫磺过程中涉及什么化学反应？

【学生】观看材料，回顾硫单质燃烧的化学方程式。

【教师】展示现代市售红酒的成分表——标注“contain sulfites”，即含亚硫酸盐，或写着“含二氧化硫”，

从古至今，酿造红酒时都人为添加 SO2，试分析 SO2的添加起到哪些作用？

【学生】思考问题，结合生活常识大胆猜想 SO2的作用。

【教师】红酒中添加的SO2是用作防腐剂，SO2在酒中会发生一系列的化学变化，本节课我们以此为线索，围绕 SO2的功与过，学习硫及其化合物的转化关系。首先，请同学们自主绘制硫元素的“价-类”二维图，并补充其他常见的含硫物质。

【学生】依据物质类别、元素化合价，自主画图、填写。

设计意图：以历史上的酿酒方法与现代红酒中的成分表切入，创设真实的问题情境，调动学生的学习兴趣与探究欲望，引出本节课的主题，建立硫元素的存在形式多种多样的元素视角。

环节二：设疑引导，探求新知

【教师】播放视频《红酒世界》。SO2是常用的食品防腐剂，食品制造中，可以起到防止变色的作用。查阅资料可知，SO2具有漂白性，如何利用已有仪器、试剂，设计实验方案，验证其漂白性？

探究活动1：SO2的制备与漂白性实验

【学生】观看视频后，小组交流讨论，设计方案并互评。

【教师】点评方案，演示如图3所示的实验。

【学生】预测实验现象，认真观察，记录现象并解释原因。得出结论：SO2具有漂白性，但只是暂时漂白，其效果并不稳定。

【教师】小结SO2特殊性质：漂白性，简介其用途。

设计意图：不采用常规的试管，而是Y型试管进行实验探究，现象明显，对比清晰。首先利用气球的膨胀证明 SO2的生成，并通过品红溶液的褪色，证明了 SO2具有漂白性。品红受热后红色重现，气球再度膨胀，据此学生还能推断出 SO2的漂白效果不稳定的特点。创新的实验装置开展科学探究，发展了学生获取证据与推理的分析能力，同时还培养学生的创新意识，SO2的漂白性也在学生脑海中留下深刻的印象。

探究活动2：SO2的还原性

【教师】红酒酿造过程中人工添加 SO2，可以阻止酒液与氧气接触，是因为SO2优先与氧气反应：SO2+O2  SO3，从而保护红酒，达到抗氧化的作用。提出问题：SO2中 S元素的价态？结合氧化还原规律，SO2具有怎样的化学性质？如何验证之？

【学生】思考问题，分析硫元素价态变化，结合情境预测SO2具有还原性，并填写表2。

【学生】列举常见的氧化剂：KMnO4、H2O2、溴水等，设计实验，验证SO2的还原性。

【教师】引导学生基于实验现象形成认识，用符号表征SO2的转化。

设计意图：引导学生在情境中思考 SO2的作用，基于价态得出SO2有还原性的结论，再采用POE 策略，即预测-观察-解释策略（Predict-Observe-Explain），让学生运用氧化还原规律，预测 SO2与常见氧化剂反应的现象及产物，并在实验探究的环节认真观察实验现象，获取证据，解释原因。借助POE 策略，有效增强学习活动的目的性，[3]还促进发展了学生科学探究、证据推理的化学核心素养，培养其严谨的科学态度。

探究活动3：酸性氧化物的性质

【教师】展示自制葡萄酒的相关文献，提出问题：家庭一般没有SO2，可以改用亚硫酸代替之，为什么？

【学生】亚硫酸与SO2中的硫元素均为+4价，都有还原性。

【教师】很好，同学们的回答是从价态角度分析，若从物质类别的角度思考，SO2属于什么氧化物？

【学生】SO2是酸性氧化物。

【教师】酸性氧化物有哪些化学通性？酿酒时把 SO2通入红酒中，SO2与水有化学反应吗？怎么证明？

【学生】思考問题，回忆酸性氧化物的通性，类比 CO2，采用图4装置开展验证实验，并填写表3。

设计意图：运用类比方法，让学生得出 SO2与水、碱、碱性氧化物反应的化学性质，建立物质类别的认识视角，加深理解“同类物质具有相似性”的观念。

环节三：归纳总结，思维建模

【教师】根据刚才的实验探究活动，以SO2为中心，探究其漂白性、还原性与酸性氧化物的性质，梳理它们的转化关系，完善硫及其化合物的“价-类”二维图，思考问题：当我们遇到陌生的元素化合物，是否也能应用这样的模型预测其化学性质？思考的角度有哪些？

【学生】价态和物质类别。

【教师】物质的化合价决定其化学性质，化合价与什么有关？

【学生】最外层电子数。

【教师】+4价的 S元素失去电子升为+6价后，根据核外电子排布知识可知，S元素达到8电子稳定结构，因此SO2有还原性，换个角度思考，SO2中S元素能否降价？若能则体现什么性质？

【学生】思考分析，回答问题。

【教师】失去电子后+6价的 S 元素较稳定，因此 SO2主要表现为还原性。小结：结构决定性质（图5）。

设计意图：从元素化合价与物质类别两个维度梳理硫及其化合物，建立结构化、系统化的知识体系，形成“结构决定性质”学科思想，顺利过渡到下一环节，进一步理解“性质决定用途”。

环节四：联系生活，学以致用

【教师】提出问题：若没有 SO2作红酒的抗氧化剂，能否使用其他含硫化合物代替？请从“价-类”二维图中寻找。

【学生】结合信息，+4价的含硫物质还有亚硫酸盐、亚硫酸氢盐。

【教师】市售红酒中有的还含有焦亚硫酸钾（如图6所示）。

【教师】从氧化还原规律和价态分析，实验室如何保存亚硫酸盐如Na2SO3？

【学生】密封、阴凉处保存，减少与氧气接触。

【教师】小结SO2的“功”：可用于抗氧化和熏制药材，但必须控制剂量。

设计意图：从价态视角，寻找替代SO2的其他含硫物质，培养学生举一反三、知识迁移的能力，运用所学知识解决问题，增强体验感与参与感，体会化学能为人类的美好生活作贡献。

【教师】新闻展示 SO2的“过”：工业生产排放的 SO2，引起了酸雨问题。设问：SO2是大气污染物，实验室制取了 SO2后，如何进行尾气处理？工业生产中产生的 SO2如何处理？涉及哪些化学反应？

【学生】从酸性氧化物的性质分析，寻找吸收 SO2的化学试剂，并用符号表征SO2的处理过程。

【教师】SO2是一种有毒的气体，对环境有害，但在某些食品中却能适量添加，起到去色、杀菌、抗氧化等作用，SO2的功与过对我们有什么启发？如何看待之？

设计意图：从物质转化关系的视角认识了硫及其化合物，回归到本节课讨论的 SO2的用途与危害，通过思考 SO2尾气处理的措施，让学生有意识地运用所学的知识参与酸雨防治这一社会议题，培养学生科学态度与社会责任；通过了解 SO2可作为防腐剂，引导学生辩证看待科学事物，提升学生对化学学科价值的认同感。

五、教学反思与感悟

1.境脉式教学提高了知识的结构化水平

元素化合物的教学内容多、细、繁，学生学习这部分内容时容易死记硬背，学生的脑海中没有形成系统、完整的知识网络体系，学了以后很快遗忘。笔者认为，教师的授课模式会直接影响学生学习化学的兴趣、方法乃至对化学学科的理解。因此对于元素化合物的内容，可采用境脉式教学，强化学科实践，引导学生在做中学，加强知识间的内在关联，促进学生举一反三，融会贯通，最终提高学生的知识结构化水平。

2.境脉式教学培养了化学核心素养

真实、具体的问题情境是学生学习化学的重要载体，更是学生形成和发展化学核心素养的重要手段。[2]本节课以红酒中的防腐剂 SO2为情境，探究了 SO2的化学性质，学生亲历建构知识、运用所学解决问题的过程，印象深刻，理解透彻。主题化的驱动性任务发展了学生获取证据、分析推理能力。课堂中使用 Y 型试管探究SO2的漂白性，培养了学生科学探究、创新意识；改用针筒进行微型实验，验证SO2的还原性和酸性氧化物的性质，锻炼了学生的实验操作能力，同时还渗透了绿色化学的理念。最后，引导学生思考如何处理工业废气中的 SO2，发展了其科学态度与社会责任的核心素养。

3.境脉式教学发挥了学科育人的价值

笔者在设计本节课之前，翻阅了有关“硫及其化合物”的文献资料，对于 SO2的教学处理，大多是以酸雨为背景。提起 SO2，很多学生只知道其毒性，即使是高三一轮复习后的学生，也有不清楚 SO2可用作防腐剂。本节课先从 SO2的“功”说起，再讨论 SO2的“过”，让学生认识到事物是对立统一的，坚持辩证的态度看待科学，只要合理使用，化学能够为人类创造美好生活。创设有价值的问题情境，激发学生的探索精神，充分发挥学科的育人价值，促进学生知、情、意、行的统一，这是我们化学教师的责任，更是我们的使命。

参考文献

[1]李宏春.“境脉”引领下的化学课堂教学设计——以“氯气的生产原理”为例[J].中学化学教学参考，2017（Z1）：19-21.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[3]耿亚萍.基于POE 策略、三重表征和 SOLO 分类理论的教学研究——以“电能转化为化学能”为例[J].中学化学教学参考，2017（Z1）：8-11.

[4]鄢斌.在课堂教学中培养化学学科核心素养的策略——以“二氧化硫的性质”为例[J].中学化学教学参考，2020（22）：42-43.