基于真實(shí)情境與問題導(dǎo)向的化學(xué)學(xué)科實(shí)踐

摘" 要：學(xué)科實(shí)踐是具有學(xué)科意蘊(yùn)的典型實(shí)踐，是學(xué)生學(xué)習(xí)方式變革的基本方向。結(jié)合化學(xué)學(xué)科特征，本文提出兩條實(shí)施路徑：一是基于真實(shí)情境提高學(xué)生問題解決的能力，二是精設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生的探究能力，并以“濃硫酸的性質(zhì)”為例，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的工業(yè)運(yùn)輸情境，以問題鏈為導(dǎo)向開展一系列探究活動(dòng)，提升學(xué)生的思維能力，為教師在教學(xué)中開展學(xué)科實(shí)踐提供參考。

關(guān)鍵詞：學(xué)科實(shí)踐；問題情境；高中化學(xué)；濃硫酸

文章編號(hào)：

1008-0546（2024）14-0044-02

中圖分類號(hào)：

G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：

B

一、問題的提出

《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》在課程實(shí)施中明確提出，強(qiáng)化學(xué)科實(shí)踐，注重“做中學(xué)”，引導(dǎo)學(xué)生參與學(xué)科探究活動(dòng)。［1］

“學(xué)科實(shí)踐”一經(jīng)提出，眾多學(xué)者對(duì)其內(nèi)涵進(jìn)行研究。其中，崔允漷等［2］認(rèn)為學(xué)科實(shí)踐是指具有學(xué)科意蘊(yùn)的典型實(shí)踐，即運(yùn)用本學(xué)科的核心概念、思維與方法，以真實(shí)情境為載體，分析問題、解決問題，在這樣的過程中學(xué)生不僅知道要“學(xué)什么”，更知道“為什么學(xué)”以及“怎么學(xué)”；楊道宇［3］將探究學(xué)習(xí)和學(xué)科實(shí)踐進(jìn)行對(duì)比，指出學(xué)科實(shí)踐是以學(xué)科化知識(shí)為基礎(chǔ)，有目的性的“做成事并成人”，即在做成學(xué)科實(shí)踐之事中發(fā)展核心素養(yǎng)。雖然不同學(xué)者對(duì)學(xué)科實(shí)踐有著不同的解讀，但是對(duì)其內(nèi)涵的理解卻趨于一致，即學(xué)科實(shí)踐以學(xué)科知識(shí)為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生像專家一樣，“做”學(xué)科的“事”。

因此，教師應(yīng)在理解學(xué)科實(shí)踐內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，挖掘本學(xué)科的育人價(jià)值，引導(dǎo)學(xué)生積極參與學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生在獲得知識(shí)的同時(shí)學(xué)會(huì)如何獲得知識(shí)，感受學(xué)科思維并提高問題解決的能力。

二、教學(xué)分析

1. 教學(xué)內(nèi)容分析

“濃硫酸的性質(zhì)”源自蘇教版高中化學(xué)必修第一冊(cè)專題4第一單元“含硫化合物的性質(zhì)”，是高中化學(xué)學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容。學(xué)生初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過稀硫酸的性質(zhì)以及酸的通性。從微觀層面分析，濃硫酸中主要存在形態(tài)是H2SO4分子，這使得濃硫酸顯示出它獨(dú)有的特性：吸水性、脫水性、強(qiáng)氧化性。因此，本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)是濃硫酸的三大特性，教學(xué)難點(diǎn)是探析銅和濃硫酸反應(yīng)的微觀過程。

本課例以工業(yè)運(yùn)輸硫酸的情境為載體，探討了運(yùn)輸過程中的一系列問題，并通過實(shí)驗(yàn)探究等方式對(duì)濃硫酸的特性展開討論，學(xué)生在實(shí)踐中不僅理解了濃硫酸的性質(zhì)，還收獲了研究物質(zhì)的基本方法，能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，提高問題解決的能力。

2. 教學(xué)目標(biāo)

本課例的教學(xué)目標(biāo)具體如下。

（1）從濃硫酸在生產(chǎn)運(yùn)輸過程中的實(shí)際問題出發(fā)，理解并掌握濃硫酸的吸水性、脫水性、強(qiáng)氧化性。

（2）在實(shí)驗(yàn)過程中善于觀察，發(fā)現(xiàn)并解決問題，提高科學(xué)探究能力。

（3）能夠運(yùn)用濃硫酸的性質(zhì)解決實(shí)際問題，提高問題解決的能力。

三、教學(xué)思路

本課例將情境線、問題線、知識(shí)線、活動(dòng)線“四線”融合進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，以工業(yè)運(yùn)輸硫酸的真實(shí)情境為載體，以問題鏈為導(dǎo)向，開展化學(xué)學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和能力，教學(xué)思路如圖1所示。

四、課堂教學(xué)實(shí)錄

1. 初識(shí)濃硫酸的性質(zhì)

［資料卡片］工業(yè)上常用硫酸的年產(chǎn)量來衡量一個(gè)國(guó)家的化工生產(chǎn)能力。硫酸可用于制造肥料、藥物、炸藥、顏料、洗滌劑、蓄電池等。

［教師］工業(yè)制備的濃硫酸用鋁槽車或鐵槽車運(yùn)輸，酸和活潑金屬能夠發(fā)生反應(yīng)，為什么鋁槽車或鐵槽車可以用來裝載濃硫酸？

［學(xué)生］酸與活潑金屬反應(yīng)，其實(shí)是酸電離出H＋，H＋與金屬反應(yīng)。常見濃硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.3%，密度為1.84g·cm－3。濃硫酸中水很少，硫酸主要是以H2SO4分子的形式存在。

［教師］那是不是濃硫酸和Al、Fe不反應(yīng)？

［實(shí)驗(yàn)探究］實(shí)驗(yàn)探究步驟如下：①將一根氧化膜已除去的鋁條插入硫酸銅溶液中；②將一根氧化膜已除去的鋁條置于濃硫酸中浸泡；③將在濃硫酸中浸泡的鋁條插入硫酸銅溶液中。觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

［學(xué)生1］實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：第①組鋁片表面有紅色固體生成；第②組和第③組無明顯現(xiàn)象。

［學(xué)生2］浸泡過濃硫酸的鋁片表面生成了一層致密的氧化膜。

［教師］濃硫酸將鋁氧化，生成致密的氧化膜，將鋁保護(hù)起來。常溫下，鐵和鋁與濃硫酸會(huì)發(fā)生鈍化，鈍化也是個(gè)化學(xué)反應(yīng)。

上述實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了濃硫酸的強(qiáng)氧化性，其中S為最高價(jià)態(tài)，即＋6價(jià)。那么，濃硫酸能否將不活潑的Cu氧化？

［實(shí)驗(yàn)探究］實(shí)驗(yàn)探究步驟如下：①將Cu絲插入濃硫酸中；②將Cu絲插入濃硫酸中，對(duì)其加熱，在試管口塞一團(tuán)NaOH溶液潤(rùn)濕的棉花。觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

［學(xué)生］實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，Cu絲變黑，溶液底部有灰白色固體。

［教師］倒出試管中的上層液體，留下固體，往固體中加水溶解，你又看到什么現(xiàn)象？

［學(xué)生］溶液變藍(lán)色，說明白色固體是硫酸銅。

［教師］CuSO4固體遇水變成膽礬（CuSO4·5H2O），再遇水變成硫酸銅溶液。那為什么硫酸銅固體還能在溶液中存在？

［學(xué)生］說明反應(yīng)的濃硫酸過量，濃硫酸具有吸水性。反應(yīng)的化學(xué)方程式為

Cu＋2H2SO4（濃）△CuSO4＋SO2↑＋2H2O。

［教師］本實(shí)驗(yàn)中得到的黑色固體是什么？

［學(xué)生］可能是CuS、Cu2S。

［教師］上述實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了濃硫酸的強(qiáng)氧化性和吸水性。

2. 深入理解濃硫酸的性質(zhì)

［教師］運(yùn)輸工人發(fā)現(xiàn)，鐵槽車的出口處特別容易被腐蝕，你能否運(yùn)用剛剛所學(xué)知識(shí)解釋？

［學(xué)生］濃硫酸具有吸水性，轉(zhuǎn)化成稀硫酸與鐵發(fā)生反應(yīng)。

［實(shí)驗(yàn)探究］“白糖”變“黑面包”。

實(shí)驗(yàn)步驟如下：取蔗糖20 g，濃硫酸15 mL，水2 mL，攪拌，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

［學(xué)生1］實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有黑色固體生成，固體體積膨脹，有刺激性氣味的氣體生成。

［學(xué)生2］“白糖”變成“黑面包”是因?yàn)闈饬蛩釋⒄崽侵械腍、O按照水的組成2∶1脫去，化學(xué)方程式為

C12H22O11濃硫酸12C＋11H2O。20 g蔗糖變成黑面包，體積明顯膨脹，說明反應(yīng)中一定有氣體生成。

加2 mL水是為了讓濃硫酸溶于水，吸水放熱，提供熱量，使反應(yīng)速率加快，化學(xué)方程式為

C＋2H2SO4（濃）△CO2↑＋2H2O＋2SO2↑。

［教師］上述實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了濃硫酸的脫水性、吸水性和強(qiáng)氧化性。

如果濃硫酸不小心沾到皮膚上，該如何處理？

［學(xué)生］用大量的水沖洗；受傷部位涂抹3%～5%的碳酸氫鈉溶液。

3. 濃硫酸性質(zhì)的實(shí)際應(yīng)用

［教師］如何鑒別市售濃硫酸和稀硫酸？

［學(xué)生］可以運(yùn)用物理方法，如對(duì)于兩瓶體積相同的溶液，重的是濃硫酸；輕搖試劑瓶，呈黏稠狀的是濃硫酸；也可以運(yùn)用化學(xué)方法，如濃硫酸能在濾紙上“寫字”。

［課堂小結(jié)］歸納濃硫酸的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。

［研究性學(xué)習(xí)］課后自主探究銅和濃硫酸反應(yīng)生成的黑色固體成分，小組合作并匯報(bào)。

五、教學(xué)效果與反思

學(xué)科實(shí)踐的核心要義不是簡(jiǎn)單地傳授知識(shí)，也不是進(jìn)行“虛假”的探究活動(dòng)，而是讓學(xué)生獲得知識(shí)的同時(shí)懂得如何獲取知識(shí)，這對(duì)學(xué)生未來的發(fā)展有重要意義和影響。本課例創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，分析問題、解決問題。從課堂效果來看，大多數(shù)學(xué)生能夠積極動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的細(xì)致觀察，分析推理得出結(jié)論，并且在小組討論中提出疑問，進(jìn)行反思，最終解決實(shí)際問題。在這樣的實(shí)踐中，學(xué)生的學(xué)習(xí)興致高漲，同時(shí)也提高了其問題解決能力，促進(jìn)核心素養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

［1］ 中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育課程方案（2022年版）［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022．

［2］ 崔允漷，張紫紅，郭洪瑞.溯源與解讀：學(xué)科實(shí)踐即學(xué)習(xí)方式變革的新方向［J］.教育研究，2021（12）：55-63．

［3］ 楊道宇.從“探究學(xué)習(xí)”到“學(xué)科實(shí)踐”的新課標(biāo)意義［J］.課程·教材·教法，2023（9）：50-57．