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【摘 要】本文基于培养中学生化学学科观念的教学理念，通过创设教学情境、高效实验探究和深层次问题，引导学生自主探究，逐步培养其从化学视角解决现实问题的科学素养。
【关键词】学科观念 高效实验探究 深层次问题 教学情境
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2017）06B-0070-03
“知识本位”教学能很好地提高学生的考试分数，但学生走出校园后，在课堂上学到的素材性知识很快就会被遗忘，只有他们领悟知识点时所构建的学科观念能根植于脑海之中，因此，教学应“具有超越课堂之外的持久价值”的学科基本观念。
化学学科观念不是具体的化学知识，也不是化学知识的简单组合，而是学生通过化学课程的学习，在深入理解化学学科特征的基础上所获得的对化学的总观性认识。布鲁纳曾说：“在教学过程中，学生不是被动的消极的知识接受者，而是积极的主动的知识探究者；教师的作用是要形成一种使学生能够独立探究的情境，激发学生发现问题、探究知识的强烈欲望和兴趣，使课堂变为探究性活动的课堂。”新课标倡导的教学设计是以学生的发展为本，让学生在多元、动态、开放、探究中主动地领悟知识，获取科学探究的学习方法，以及伴随这一过程产生的积极情感体验和正确的价值观。因此，在教学中，教师要努力挖掘化学教学中赋有启发性、探索性的内容，为学生探究和创新提供广阔的活动空间和思维空间，使学生充分体验探索过程的乐趣。从某种意义上说，教师教学的关键在于如何艺术地创设情景冲突和设计问题，如何实施情境教学和以问题为中心的教学。本文以“二氧化硫性质”教学设计及意图为例，就如何基于化学学科观念设计教学、展开科学探究、提升学生科学素养进行阐述。
一、教学目标分析
1.知识与技能
了解 SO2 的主要性质及应用，了解 SO2 对环境质量的影响与防治。
2.过程与方法
以“问题为中心，教师为主导，学生为主体”的科学探究模式，采用“问题、探究、查阅，交流与实验、多媒体辅助”相结合的多元、动态教学方法。
3.情感态度价值观
提高学习热情，感知学习价值，培养学生实验设计与观察、动手操作与分析的自主探究的意识和能力，激发探索求新和务实进取的科学精神，体验个人与学科价值，增强环保意识、健康意识和社会责任，培养学生利用化学知识化害为利的科学思想。
二、教学过程
（一）情景引入
1.放短片
空气质量日报表、酸雨的环境和健康危害。
2.日常生活中 SO2 的用途
（1）作为漂白剂，如熏蒸变白的木耳；
（2）作为防腐剂（葡萄酒、果汁、果酱、一些生果）；
（3）消毒剂。
（二）问题设置
1.SO2 与酸雨有什么关系？如何减少 SO2 的排放？
2.不法商贩是怎样使木耳变得更白、更好看来牟取暴利呢？
趣味实验：虫子为什么会死呢？花儿为什么会变白？
学生：对比分析得出结论，SO2 有毒性、漂白性。
〖设计意图〗通过现实生活中的情境，激发学生的学习热情和求知欲。这样既能引导学生到学科知识的学习中去，又使他们感受化学是一门有趣的、生动的、有价值的学科。
教师：根据原有知识和化学学科研究物质的方法，思考 SO2 性质的研究角度？
（三）科学探究
1.科学探究要解决的问题
（1）从物质类别的角度分析：SO2 属于哪类物质？可能的性质？
（2）从氧化还原的角度分析，即 SO2 中硫元素的化合价，推测其可能有的性质？
（3）从特殊性角度分析，SO2 还可能有的性质？请设计实验探究 SO2 的上述性质？
2.提供的试剂
NaOH、Ba（OH）2、品红溶液、氯水、溴水、酸性 KMnO4 溶液、氢硫酸、酚酞、石蕊。
3.学生实验
小组探究实验方案，分组实验，完成如下实验报告，教学评价及多媒体投影实验。
实验项目 实验现象 实验结论 化学反应方程式
〖设计意图〗首先，通过生生交流与讨论，展示学生的思路或观点，真正使学生成为学习主体。其次，通过引导学生深入思考，并及时归纳总结和探讨研究思路，使学生从本质上理解知识，形成学科的基本思想、观点和方法，为学生将来的科学研究打下基础。再次，通过高效的实验探究活动和相互提问，激活学科学习中的知识储备，并主動用来进行探索性活动，使学生的学习印象更加深刻，从而提高学生综合应用能力和科学素质，感受到合作学习的乐趣和好处。这个过程是学生发现知识、生成知识的过程，也是达成三维目标的过程。
4.师生互动
从三个角度总结、归纳、拓展 SO2 的性质。
5.实验中要思考的问题
（1）实验室制备 SO2 的原理是什么？如何收集 SO2？多余的 SO2 是否需要除去？用什么试剂除去 SO2？
（2）能否用澄清石灰水区别 SO2 和 CO2 两种气体？如何鉴别？
（3）将 SO2 分别通入 Ba（NO3）2 溶液、NaOH 和 BaCl2 混合溶液中，均能产生沉淀吗？若能，沉淀分别是什么？
（4）SO2、氯水与紫色石蕊试液作用和现象有何异同点？
〖设计意图〗利用问题链和对比实验，加深学生对知识的理解，提高学生运用知识的能力。
（5）教师提点
据学生认识误区：SO2 在空气中燃烧生成 SO3，突破 SO2 与 O2 反应条件及可逆性。 6.讨论
（1）问题（一）
酸雨是怎样形成的？酸雨在放置一段时间后酸性发生什么变化？如何有效防治酸雨？
（2）学生回答
酸雨的形成：SO2+H2OH2SO3，2H2SO3+O2=2H2SO4
酸雨的防治方法：
①“钙基固硫法”
（SO2+CaO=CaSO3；2CaSO3+O2=2CaSO4）；
②氨水脱硫法；
③钠、碱脱硫法；
④双碱脱硫法。
〖设计意图〗学以致用，让学生运用所学知识和化学思维思考并解决现实生活中的问题，在深究酸雨防治，优化环境的过程中，感受自身价值和学科价值。
（3）问题（二）
①SO2 漂白原理与氯水、过氧化钠、活性炭的漂白原理相同吗？实质分别是什么？
②SO2 使品红、KMnO4 溶液褪色的原理相同吗？
③SO2 和 Cl2 均能使品红溶液褪色，如何通过实验证明是SO2 还是Cl2？
④若将 SO2 和 Cl2 按体积比 1∶1 比例混合通入品红溶液中，漂白效果会增强吗？为什么？
⑤滴有酚酞的氢氧化钠溶液加到装满 SO2 气体的试管中，溶液褪色是由于 SO2 漂白了红色，还是 SO2 与 NaOH 发生化学反应而使溶液褪色？
（4）师生互动
总结、归纳、对比分析漂白的三种原理：吸附型、化合型、氧化型。
〖设计意图〗以“问题”为中心，在实验和多媒体相结合的双主探究过程中，通过生生交流、师生交流，使学生在和谐的课堂氛围中学习化学知识，体现了教学的主体性。
7.视频展示
SO2 在日常生活中的应用及其对环境、健康的危害。
8.教学改进
在科学研究中，将 SO2 有关实验改进如下：
〖设计意图〗在教学中适时采用微型实验，不但可以达到常规实验相同的实验目的和效果，同时微型实验节省试剂和时间，污染少，安全性高，除了有显著的经济效益和环保效益外，它在激发学生兴趣，强化学生实验动手能力，培养创新意识，树立环保观念，提高学生科学素养上还有独特的功效，为开展学生探索性实验、研究性学习和科技创新活动提供了有力的手段。
9.总结
师生互动，引领学生梳理化学知识，形成学科知识体系，达成解决现实问题的知识和技能体系。
〖设计意图〗实验、归纳、脉络梳理是知识发生、发展的必要手段。
三、教学反思
1.创设教学情境，培养学生自主探究意识、实证意识和问题意识
心理学认为，情境是对人有直接刺激作用、（下转第78页）（上接第71页）有一定的生物学意义和社会学意义的具体环境。新奇有趣的教学情境，能够较大地感染和冲击学生的视觉、听觉、味觉、嗅觉等感觉器官和思想情感，使其全身心融入课堂，诱发认知的内驱力，所以，笔者选择了实际生活中与 SO2 有关的素材为载体展开教学，以“问题”为中心与实验和多媒体相结合的双主探究过程，使学生学习知识的过程成为知识内化为素质的过程，让每个学生都亲历科学探索的历程，掌握科学探索的一般方法，体现出化学学科的科学性、创新性、多变性、情感性、魅力性的艺术特征，有效地激发了学生学习热情和主体性。并且，通过相互提问，促进学生知识内化，提高知识应用能力，体验合作学习的乐趣和好处，进而培养学生思维的灵活性和发散性。
2.引导学生构建学科观念，提升化学科学素养
宋心琦教授认为：“学生能否牢固地、准确地，哪怕只是定性地建立起基本的化学观念，应当是中学化学教学的第一目标。背诵或记忆某些具体的化学事实性知识，当然是有价值的，但是更重要的价值在于它们是化学观念及某些基本观念的载体。”从知识的衔接来看本节课的教学，SO2 的性质是酸性氧化物、氧化还原反应理论的典型实例。因此，必须关注分类观、实验观、变化观、守恒观、方法观、对比分析和学科价值观，这不仅让学生学习所谓的化学知识，而且应该在孩子们的脑海中种下化学学科观念的种子，达到化学科学素养的自然生成、发展。
3.关注并促进学生学习方式的转变，实现有意义性教学
教與学是相互的，只教没学，学生在故事中；只学没教，学生在迷茫中。真正的教学是教师为学生寻找思考和探究的阶梯，使其感受到化学思想对化学学习的重要性。本节课有学生实验方案设计、酸雨形成、危害与防治、微型实验等系列探究活动，不仅可以增强学生社会责任感，激发学生主动思考，做学习的主人，而且培养其从化学视角看现实问题的科学素养以及应用化学思想分析解决化学问题的意识和能力，真正实现有意义性、有价值性的学习。
【参考文献】
[1]马丽霞.化学高效教学策略的实施与研究[J].中学化学教学参考，2014（11）
[2]熊新华.杨玉琴.课堂教学中问题的设计：结构、层次与生成[J].化学教育，2013（5）
[3]孙运利.基于学科观念的元素单质及其化合物教学[J].中学化学教学参考，2015（1-2）
[4]庄德刚.基于学科观念构建的元素化合物教学[J].中学化学教学参考，2015（5）
（责编 卢建龙）
【关键词】学科观念 高效实验探究 深层次问题 教学情境
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2017）06B-0070-03
“知识本位”教学能很好地提高学生的考试分数，但学生走出校园后，在课堂上学到的素材性知识很快就会被遗忘，只有他们领悟知识点时所构建的学科观念能根植于脑海之中，因此，教学应“具有超越课堂之外的持久价值”的学科基本观念。
化学学科观念不是具体的化学知识，也不是化学知识的简单组合，而是学生通过化学课程的学习，在深入理解化学学科特征的基础上所获得的对化学的总观性认识。布鲁纳曾说：“在教学过程中，学生不是被动的消极的知识接受者，而是积极的主动的知识探究者；教师的作用是要形成一种使学生能够独立探究的情境，激发学生发现问题、探究知识的强烈欲望和兴趣，使课堂变为探究性活动的课堂。”新课标倡导的教学设计是以学生的发展为本，让学生在多元、动态、开放、探究中主动地领悟知识，获取科学探究的学习方法，以及伴随这一过程产生的积极情感体验和正确的价值观。因此，在教学中，教师要努力挖掘化学教学中赋有启发性、探索性的内容，为学生探究和创新提供广阔的活动空间和思维空间，使学生充分体验探索过程的乐趣。从某种意义上说，教师教学的关键在于如何艺术地创设情景冲突和设计问题，如何实施情境教学和以问题为中心的教学。本文以“二氧化硫性质”教学设计及意图为例，就如何基于化学学科观念设计教学、展开科学探究、提升学生科学素养进行阐述。
一、教学目标分析
1.知识与技能
了解 SO2 的主要性质及应用，了解 SO2 对环境质量的影响与防治。
2.过程与方法
以“问题为中心，教师为主导，学生为主体”的科学探究模式，采用“问题、探究、查阅，交流与实验、多媒体辅助”相结合的多元、动态教学方法。
3.情感态度价值观
提高学习热情，感知学习价值，培养学生实验设计与观察、动手操作与分析的自主探究的意识和能力，激发探索求新和务实进取的科学精神，体验个人与学科价值，增强环保意识、健康意识和社会责任，培养学生利用化学知识化害为利的科学思想。
二、教学过程
（一）情景引入
1.放短片
空气质量日报表、酸雨的环境和健康危害。
2.日常生活中 SO2 的用途
（1）作为漂白剂，如熏蒸变白的木耳；
（2）作为防腐剂（葡萄酒、果汁、果酱、一些生果）；
（3）消毒剂。
（二）问题设置
1.SO2 与酸雨有什么关系？如何减少 SO2 的排放？
2.不法商贩是怎样使木耳变得更白、更好看来牟取暴利呢？
趣味实验：虫子为什么会死呢？花儿为什么会变白？
学生：对比分析得出结论，SO2 有毒性、漂白性。
〖设计意图〗通过现实生活中的情境，激发学生的学习热情和求知欲。这样既能引导学生到学科知识的学习中去，又使他们感受化学是一门有趣的、生动的、有价值的学科。
教师：根据原有知识和化学学科研究物质的方法，思考 SO2 性质的研究角度？
（三）科学探究
1.科学探究要解决的问题
（1）从物质类别的角度分析：SO2 属于哪类物质？可能的性质？
（2）从氧化还原的角度分析，即 SO2 中硫元素的化合价，推测其可能有的性质？
（3）从特殊性角度分析，SO2 还可能有的性质？请设计实验探究 SO2 的上述性质？
2.提供的试剂
NaOH、Ba（OH）2、品红溶液、氯水、溴水、酸性 KMnO4 溶液、氢硫酸、酚酞、石蕊。
3.学生实验
小组探究实验方案，分组实验，完成如下实验报告，教学评价及多媒体投影实验。
实验项目 实验现象 实验结论 化学反应方程式
〖设计意图〗首先，通过生生交流与讨论，展示学生的思路或观点，真正使学生成为学习主体。其次，通过引导学生深入思考，并及时归纳总结和探讨研究思路，使学生从本质上理解知识，形成学科的基本思想、观点和方法，为学生将来的科学研究打下基础。再次，通过高效的实验探究活动和相互提问，激活学科学习中的知识储备，并主動用来进行探索性活动，使学生的学习印象更加深刻，从而提高学生综合应用能力和科学素质，感受到合作学习的乐趣和好处。这个过程是学生发现知识、生成知识的过程，也是达成三维目标的过程。
4.师生互动
从三个角度总结、归纳、拓展 SO2 的性质。
5.实验中要思考的问题
（1）实验室制备 SO2 的原理是什么？如何收集 SO2？多余的 SO2 是否需要除去？用什么试剂除去 SO2？
（2）能否用澄清石灰水区别 SO2 和 CO2 两种气体？如何鉴别？
（3）将 SO2 分别通入 Ba（NO3）2 溶液、NaOH 和 BaCl2 混合溶液中，均能产生沉淀吗？若能，沉淀分别是什么？
（4）SO2、氯水与紫色石蕊试液作用和现象有何异同点？
〖设计意图〗利用问题链和对比实验，加深学生对知识的理解，提高学生运用知识的能力。
（5）教师提点
据学生认识误区：SO2 在空气中燃烧生成 SO3，突破 SO2 与 O2 反应条件及可逆性。 6.讨论
（1）问题（一）
酸雨是怎样形成的？酸雨在放置一段时间后酸性发生什么变化？如何有效防治酸雨？
（2）学生回答
酸雨的形成：SO2+H2OH2SO3，2H2SO3+O2=2H2SO4
酸雨的防治方法：
①“钙基固硫法”
（SO2+CaO=CaSO3；2CaSO3+O2=2CaSO4）；
②氨水脱硫法；
③钠、碱脱硫法；
④双碱脱硫法。
〖设计意图〗学以致用，让学生运用所学知识和化学思维思考并解决现实生活中的问题，在深究酸雨防治，优化环境的过程中，感受自身价值和学科价值。
（3）问题（二）
①SO2 漂白原理与氯水、过氧化钠、活性炭的漂白原理相同吗？实质分别是什么？
②SO2 使品红、KMnO4 溶液褪色的原理相同吗？
③SO2 和 Cl2 均能使品红溶液褪色，如何通过实验证明是SO2 还是Cl2？
④若将 SO2 和 Cl2 按体积比 1∶1 比例混合通入品红溶液中，漂白效果会增强吗？为什么？
⑤滴有酚酞的氢氧化钠溶液加到装满 SO2 气体的试管中，溶液褪色是由于 SO2 漂白了红色，还是 SO2 与 NaOH 发生化学反应而使溶液褪色？
（4）师生互动
总结、归纳、对比分析漂白的三种原理：吸附型、化合型、氧化型。
〖设计意图〗以“问题”为中心，在实验和多媒体相结合的双主探究过程中，通过生生交流、师生交流，使学生在和谐的课堂氛围中学习化学知识，体现了教学的主体性。
7.视频展示
SO2 在日常生活中的应用及其对环境、健康的危害。
8.教学改进
在科学研究中，将 SO2 有关实验改进如下：
〖设计意图〗在教学中适时采用微型实验，不但可以达到常规实验相同的实验目的和效果，同时微型实验节省试剂和时间，污染少，安全性高，除了有显著的经济效益和环保效益外，它在激发学生兴趣，强化学生实验动手能力，培养创新意识，树立环保观念，提高学生科学素养上还有独特的功效，为开展学生探索性实验、研究性学习和科技创新活动提供了有力的手段。
9.总结
师生互动，引领学生梳理化学知识，形成学科知识体系，达成解决现实问题的知识和技能体系。
〖设计意图〗实验、归纳、脉络梳理是知识发生、发展的必要手段。
三、教学反思
1.创设教学情境，培养学生自主探究意识、实证意识和问题意识
心理学认为，情境是对人有直接刺激作用、（下转第78页）（上接第71页）有一定的生物学意义和社会学意义的具体环境。新奇有趣的教学情境，能够较大地感染和冲击学生的视觉、听觉、味觉、嗅觉等感觉器官和思想情感，使其全身心融入课堂，诱发认知的内驱力，所以，笔者选择了实际生活中与 SO2 有关的素材为载体展开教学，以“问题”为中心与实验和多媒体相结合的双主探究过程，使学生学习知识的过程成为知识内化为素质的过程，让每个学生都亲历科学探索的历程，掌握科学探索的一般方法，体现出化学学科的科学性、创新性、多变性、情感性、魅力性的艺术特征，有效地激发了学生学习热情和主体性。并且，通过相互提问，促进学生知识内化，提高知识应用能力，体验合作学习的乐趣和好处，进而培养学生思维的灵活性和发散性。
2.引导学生构建学科观念，提升化学科学素养
宋心琦教授认为：“学生能否牢固地、准确地，哪怕只是定性地建立起基本的化学观念，应当是中学化学教学的第一目标。背诵或记忆某些具体的化学事实性知识，当然是有价值的，但是更重要的价值在于它们是化学观念及某些基本观念的载体。”从知识的衔接来看本节课的教学，SO2 的性质是酸性氧化物、氧化还原反应理论的典型实例。因此，必须关注分类观、实验观、变化观、守恒观、方法观、对比分析和学科价值观，这不仅让学生学习所谓的化学知识，而且应该在孩子们的脑海中种下化学学科观念的种子，达到化学科学素养的自然生成、发展。
3.关注并促进学生学习方式的转变，实现有意义性教学
教與学是相互的，只教没学，学生在故事中；只学没教，学生在迷茫中。真正的教学是教师为学生寻找思考和探究的阶梯，使其感受到化学思想对化学学习的重要性。本节课有学生实验方案设计、酸雨形成、危害与防治、微型实验等系列探究活动，不仅可以增强学生社会责任感，激发学生主动思考，做学习的主人，而且培养其从化学视角看现实问题的科学素养以及应用化学思想分析解决化学问题的意识和能力，真正实现有意义性、有价值性的学习。
【参考文献】
[1]马丽霞.化学高效教学策略的实施与研究[J].中学化学教学参考，2014（11）
[2]熊新华.杨玉琴.课堂教学中问题的设计：结构、层次与生成[J].化学教育，2013（5）
[3]孙运利.基于学科观念的元素单质及其化合物教学[J].中学化学教学参考，2015（1-2）
[4]庄德刚.基于学科观念构建的元素化合物教学[J].中学化学教学参考，2015（5）
（责编 卢建龙）