从-知识本位-走向-素养为重-的元素化合物教学设计——以-硫及其化合物-教学为例

1. 我们周围哪些地方含有含硫物质？有哪些用
途？
（1）
处存在单质硫；
（2）
处存在 SO2。
[ 任务二 ] 预测硫、SO2 性质
2. 猜想单质硫、SO2 的性质
通过观察或已有知识经验，请猜想硫、SO2 具
有哪些性质？并说明猜想理由。
（1）硫的性质
①硫的物理性质
；
②硫的化学性质
，理由是
。
（2）二氧化硫的性质
2014，（4）：3.
[6] 吴俊明，吴敏 . 化学课程中的科学观念教育 [ J]. 化学 教学，2014，（5）：3.
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课标对元素化合物的处理，突破了传统的以物 质为中心模式，不再追求从结构、性质、存在、制法、 用途等方面来全面系统地学习和研究物质，转变 到围绕某一种元素，Βιβλιοθήκη Baidu习含有该元素的主要物质 的核心性质。
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从“知识本位”走向“素养为重”的元素化合物教学设计
——以“硫及其化合物”教学为例
唐云波
(深圳市宝安区教育科学研究院，广东深圳 518101)
摘要：核心素养指导、引领着中小学课程教学改革实践。从“知识本位”走向学生素养发展，是化学课堂教学价值的应然 追求，是实现课堂转型的有效途径。以“硫及其化合物”教学为例，通过课标、教材及学习者分析，规划元素化合物主题单元过 程目标进阶、明确“硫及其化合物”课时目标，通过预测性质、实验探究、拓展迁移等三阶段的教学实施，建立元素化合物研究 思路、构建研究模型及形成新物质性质的预测能力。从而实现从“知识点课时教学”走向基于探究发展进阶的单元整体设计， 促进学生认识素养的发展。
等物质反应（理由：产生酸雨等已有经验推测化合
价为 +4 价处于中间价态，既有氧化性也具有还原
性）。
[ 设计意图 ]
通过“[ 任务一 ] 寻找身边含硫物质”激活学
生相关知识经验（硫及其化合物的存在、用途），为
“[ 任务二 ] 预测含硫物质性质”做准备；
[ 任务二 ] 属于基于已有知识经验的物质性质
猜想，该环节意图有二：一是诊断学情，诊断的目
① SO2 的物理性质
，理由是
；
② SO2 的化学性质
，理由是
。
[ 交流汇总 ]
1（. 1）含有单质硫：煤、硫磺香皂、火山喷发口、
温泉、火药制品（烟花爆竹、火柴头等）。
（2）含有二氧化硫：空气中、汽车尾气、煤燃烧
时放出、燃放烟花爆竹时产生二氧化硫等等。
2. 硫、SO2 化学性质的猜想及理由整理： （1）硫能跟氧气反应、跟金属单质反应、跟氢
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三是“转变”。改由以物质为核心到以元素为 核心的设计转变。摆脱“唯物独尊”的思维惯性， 由孤立地介绍代表物（S 和 SO2）性质，转变到围 绕硫元素基于类别通性和化合价态整体认识硫及 其化合物的核心性质。
2.2 教学目标与探究进阶 2.2.1 单元过程目标及进阶规划 依据教学内容在整册教材中所处的位置，从 元素化合物认识角度全程规划出学生探究能力发 展进阶表（如表 2 所示）。硫及其化合物的学习正 处于多角度（基于类别通性、化合价态）地进行元 素化合物性质的自主假设预测后证据探寻阶段。
识发展进阶。在前面三个专题中，学生已经了解了 非金属元素氯、溴、碘、硅及其化合物的性质和应 用，以及金属元素钠、镁、铝、铁、铜及其化合物的 性质和应用，学习了人们认识和研究物质性质的 实验探究方法以及物质分类、氧化还原等理论知 识。在此基础上，学生再去学习硫及其氧化物，实 验探究能力已发展到一定的水平，已经具备了基于 物质类别通性和价态转化的角度来学习元素化合 物的 能 力，早就 超 越“基于实 验 观 察之 后的思 考 性探究”水平，正处于“基于类比假设探究”向“基 于实 验前 的系统假 设 探 究”阶段。而针对 本节内 容，教科书是基于结论陈述（单质硫）和实验观察 （SO2）的方式来编写，显然低估了学生已经具备 的实验探究能力水平，在实验探究的设计上缺乏 从整体上关注学生认识发展水平进阶。
表 2 元素化合物性质探究发展水平进阶规划
序 号
教学内容
探究水平进阶
认识角度
探究进阶
1 碳及其化合物 没角度 基于经验进行假设探究
2 硅及其化合物 揭示角度 基于观察实验进行探究
3 氯及其化合物 揭示角度 基于假设预测后的检验探究
4 硫及其化合物 多角度 基于假设预测后的检验探究
2.2.2 明确课时教学目标 依据单元过程目标规划及本节教学内容特点， 该节课时目标为： （1）通过讨论交流，能自主运用基于物质的 类 别通性、化合价态的视角分析 预 测并说明论 证 出单质硫、二氧化硫的化学性质，形成元素化合物 性质研究的一般思路（基于类别通性、化合价态等 二维视角）。 （2）通过基于假设预测后的实验探究，认识 二氧化硫酸性氧化物的通性，以及氧化性和还原 性。 （3）通过硫元素在生产生活中的转化实例，了 解硫及其化合物在生产中的应用，体会在应用过 程中的环境问题。 2.3 教学过程 2.3.1 创设情境，预测性质，揭示原有认识， 建立物质性质研究思路 教师课前布置“任务一”、“任务二”，组织学 生课上观看“火山喷发”录像后集体交流“任务一”、 “任务二”。 [ 任务一 ] 寻找身边的含硫物质
气反应（理由：燃放鞭炮可闻到的刺激性气味等等
生活经验、跟铁反应的己有事例、属于非金属单质
这一物质类别的通性，化合价为 0 价处于中间价态
体现出氧化性和还原性）；
（2）SO2 能 跟 水、氢 氧化 钠（钙）溶 液等物 质反应（理由：二氧化碳的性质类比等已有经验推
测、属于酸性氧化物所具有的通性），还能跟氧气
关键词：素养为重；元素化合物；硫及其化合物；教学设计 文章编号：1005–6629(2017)10–0035–06 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 问题的提出 元素化合物知识作为中学化学内容的重要组 成部分，是化学 1 模块教学内容的主要组成部分， 在学生的化学学习中占有重要地位。高中化学课 程标准中内容标准专设“常见无机物及其应用”主 题来界定核心内容。 其中，“硫及其化合物”是元素化合物知识体 系（“八大元素及其化合物”）中非常重要的部分， 多数化学教师经常选择该课题中的内容实施学生 科学探究活动。 目前高中化学教师已经设计和实践出一些较 好的课例，但文献集中在联系社会生活、教和学方 式的转变、突出实验探究、围绕核心物质（SO2）以 及演示实验的改进等方面 。 [1~4] 总的来说，在以往的研究中，重视了自主、合 作、探究等多样化的教学方式，追求的是以化学知 识本体的获得为目的，仍然没有突破“唯物独尊” 的以物质为核心的元素化合物教学的思维惯性，围 绕以硫元素为核心的教学研究较少，而对于实验 探究能力发展进阶、多角度、不同水平认识物质方 面的实践研究，更是凤毛麟角。
的不再仅是关注学生有关含硫物质的已有知识经
验，更是想诊断出学生认识物质性质的已有认识
（认识角度、认识思路）及其发展水平，从而确定
学生认识发展的起点（基于类别通性和化合价态
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二个维度来认识物质）和障碍点（多角度认识物质 性质的自主性不够）；二是培养学生的证据意识， 初步学会收集各种证据，对物质的性质提出可能 的假设。
本课 题 的 教学 活 动以“硫 及其 化合 物”为 载
体，通过教学帮助学生建立起研究物质性质的思
路和方法。具体解决以下 2 个问题：
（1）在元素化合物教学中应如何帮助学生形
成多角度认识物质的性质？
（2）从整体实验探究能力发展进阶来看，学
生在硫及其化合物的学习中，其实验探究能力的发
展点在哪？以及在探究中学生真正的短板和障碍
化学 常见无 要化合物的主要性质， ⑦查阅资料并讨论：
1 机物及 认识 其 在 生 产中的应 减少排放到大气中氮
其应用 用 和 对生 态 环 境 的 影 氧化物、二氧化硫含
响。
量的措施。
教学 [ J]. 课程·教材·教法，2004，（3）：72. [5] 吴俊明，吴敏 . 为什么要关注科学观念 [ J]. 化学教学，
2.3.2 设计方案，深度探究，建立物质性质研 究模型
[ 任务三 ] 二氧化硫化学性质探究 （1）探究 SO2 化学性质
实验目的 SO2 具有 性，能跟 反应。
①石蕊试液；②酚酞试液；③ pH 试纸；④澄清石 灰水；⑤ NaOH 溶液；⑥稀盐酸；⑦若干收集有 仪器药品 SO2 气体的试管和大针筒；⑧品红溶液；⑨二氧化 硫的水溶液（可代替二氧化硫气体）；⑩硫化氢的水 溶液； 酸性高锰酸钾溶液； 氯化钡溶液； 过 氧化氢溶液； 溴水等。常见仪器自选。
对于非金属元素及其化合物性质的研究，还 强调化学概念原理的指导作用和方法的工具作用， 突出从物质分类和氧化还原原理出发，注重通过 实验探究等手段来研究。
2.1.2 教材分析 “硫及其氧化物”位于人教版《普通高中课程 标准实验教科书·化学 1》的第四章第三节“硫和 氮的氧化物”中第 1 课时内容，是前二节刚学习完 硅、氯及其化合物后的第三种非金属元素及其化 合物的学习。 本节中，把硫、氮的氧化物编写在同一节中， 教科书首先从人们熟悉的空气质量日报提出相关 的四个问题，然后安排了三部分内容，第一部分分 别通过陈述和实验观察的方式学习硫、二氧化硫 的性质，第二部分则是分别以陈述和实验探究的 方式学习一氧化氮、二氧化氮的性质，第三部分是 二氧化硫和二氧化氮对大气的污染。突出了当代 人类非常关注的环境问题，以体现“认识其在生产 中的应用和对生态环境的影响”及“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 与意识和决策能力”的课标要求，有助于培养学生 的科学态度和价值观。 然而，教材设计有两处值得商榷的地方： 一 是目标的 设 置 宽 度不够，忽视 形成 元 素化 合物的认识方式。知识不仅是静态的结论，还是生 动的过程，更是思维的工具和方法，具有认识论和 方法论的功能和价值 [6]。在渗透环境教育方面，该 节教材的编写确实给人耳目一新的感觉，但实事 求是地讲，教材编写者仍然没有摆脱“唯物独尊” 的思维惯性，偏于孤立介绍代表物（S 和 SO2）性 质，且处于就事论事的描述说明水平，却忽视了元 素化合物知识本身所蕴含的认识论和方法论的功 能和价值，即忽视了帮助学生建立起研究元素化 合物性质的基本思路（基于物质的类别通性和氧 化性、还原性的视角）。 二是探究的设计深度不足，缺乏关注学生认
点在哪？
2 教学设计与实施
2.1 教学内容分析
2.1.1 课标分析
《普通高中化学课程标准（实验）》中，关于“硫 及其化合物”主题规定了以下内容 [5]（如表 1）。
表 1 课标对“硫及其化合物”内容的相关要求
模块 主题
内容标准
活动与探究建议
6. 通过实验了解氯、氮、①尝试按不同的方法
主题 3 硫、硅等非金属及其重 对物质进行分类；
2.1.3 学习者分析 本节位于《化学 1》的第四章内容，学生的实 验探究能力已发展到一定的水平，已经具备了基于 物质类别通性和价态转化的角度来学习元素化合 物的基础。因此，本节课探究设计的定位在基于猜 想假设后的证据探寻。 但同时学生实验探究能力发展水平又是参差 不齐的，体现在面对相同任务时，不同学生的认识 方式和能力水平是不同的。例如在面对依据已有 经验预测 S、SO2 化学性质时，在说预测理由时表 现为没角度、缺角度、不能多角度、有角度没思路 等各种水平层次都存在。 因此，本节课的关键是帮助学生将现有的认 识进行系统化整合，进一步形成基于类别通性、价 态升降等角度自主认识硫及氧化物的思路，为元素 周期律（表）的学习打下基础。 2.1.4 教材处理与教学内容重构 基于课标要求、教材及学情分析，拟从以下几 个维度重构教学内容： 一是“增加”。增加并外显化学方法知识（认 识方式、角度、思路），增加对硫酸、氢硫酸性质的 学习（性质的系统预测和假设）。 二是“升 级”。对于硫性 质的 设 计，由平 铺 直 叙改为性质猜想并进行基于证据的论证；而对于 SO2 实验的设计，由实验观察再思考得出结论改为 基于猜想后的证据探寻。