基于核心素养的高中化学单元教学设计

1、基于核心素养的高中化学单元教学设计第一章 总述1.1化学学科核心素养在硫及其硫的化合物的体现1.1.1宏观辨识与微观探析突出从实验现象的宏观辨识，建立起对含硫化合物相关反应的微观过程的探析，用化学方程式来表征微观变化的过程。具体体现在：SO2氧化性还原性实验探究中，从宏观实验出发，树立学生微观变化观念，并合理利用化学用语来表示化学变化的过程。1.1.2证据推理与模型认知通过SO2“物理性质酸性氧化物通性漂白性还原性”以及浓硫酸的“吸水性脱水性强氧化性”以及探究硫及其相关物质的转化，设计实验，推测实验现象，实验验证，得到较为可靠的化学结论，通过一系列的实验探究，环环相扣，形成完整的证据推理链，在

2、推理过程中，学生完成科学探究的过程，感受科学探究的快乐。1.1.3科学探究与社会责任二氧化硫作为主要大气污染物，与我们生活的环境息息相关，利用SO2水溶pH值变化模拟酸雨的形成，使学生充分认识到酸雨，拉近了学生与科学的距离。SO2并不只有危害，在日常生活中还给我们生活带来了有益的影响，使学生真正学会通过科学方法了解化学问题并解决化学问题，增强学生的环保意识，增强学生的社会责任感。1.1.4变化观念与平衡思想科学实验探究SO2与O2反应实验，通过SO2浓度的变化，通过变化的思想来具体地认识可逆反应，在硫的转化中，在对应化合价的基础上，对不同物质进行推测与转化，更加体现出化学中的“变化观”。有助于

3、帮助学生解决化学问题，形成正确化学观念。第二章 硫及其二氧化硫2.1教学背景分析2.1.1教学内容分析二氧化硫的性质被安排在钠、铝、氯等元素化合物性质之后，属于元素化合物知识体系，其内容不仅承接了硫单质的性质，又进一步揭示非金属化合物的重要性质及其在生活中的重要应用，是高中化学中一个非常重要的知识。二氧化硫是集氧化性、还原性、漂白性于一身的酸性氧化物，通过对二氧化硫的认知，巩固和提高氧化还原反应认知，同时为本专题后续“硫酸的性质”及其“氮的相关性质”提供必要的基础。2.1.2学生情况分析在知识储备上，学生已经学习了，钠、氯、铝、铁等元素化合物的相关性质，了解了酸性氧化物和氧化还原反应的基本原理

4、。能力储备上，学生已经初步具备了科学探究的能力、实验探究的能力，能在教师指导下合作完成实验。虽然在知识储备和能力储备上学生具备了一定的素养，但学生对设计分析实验能力、实验操作能力，解决问题的能力还很欠缺，为了培养学生宏观辨识、科学探究、社会责任等核心素养，需要教师开展任务驱动教学设计，提高学生的学习能力。2.2基于核心素养理念的教学思路及教学目标设计2.2.1教学思路（1）通过实验改进与探究，培养学生科学探究和创新意识。（2）运用“微观宏观符号”三重表征的思维方法学习物质的性质（3）建立物质之间的联系，认识物质变化的规律（4）学会运用所学知识进行推理，形成物质决定性质，性质决定用途的观念并构建

5、起物质性质的模型认知。2.2.2教学目标化学学科核心素养着重于培养学生学科思维方式和创新意识，设计目标如图所示 。图2-1 化学学科核心素养设计目标2.2.3教学流程图2-2 硫及二氧化硫的教学设计流程图2.3基于核心素养的课堂教学设计2.3.1以培养“科学探究与创新意识”为理念，设计实验【学习任务一】：探究二氧化硫的水溶性问题：如何设计实验探究二氧化硫的水溶性装满SO2气体的矿泉水瓶中加入适量水，可以通过哪些变化判断SO2气体的水溶性，小组实验探究得出结论。【预期教学效果】：通过实验探究，探究盛有SO2矿泉水瓶加入水变瘪的原因，得到SO2的在水中溶解情况。【学习任务二】：探究二氧化硫的酸性提

6、出问题1：初中学习过二氧化碳的性质，我们都知道CO2、SO2都是酸性氧化物，请推测SO2的水溶液有哪些性质？提出问题2：如何设计实验来说明SO2的水溶液酸性强弱？提出问题3：能否用SO2与BaCl2的反应来证明SO2水溶液的酸性？【设计意图】：通过该教学设计让学生认识SO2水溶液的酸性，比直接描述SO2水溶液呈酸性更能引起学生注意，再设计SO2与BaCl2能否反应引发学生思维的冲突，从另一视角说明SO2水溶液的酸性没有盐酸强，加深学生对SO2水溶液酸性的理解。其过程含有创新意识，能给学生以启示。【预期教学效果】：对比SO2与CO2酸性强弱，开展实验科学探究，从熟悉的物质迁移到SO2，提高学习效

7、果。【学习任务三】：探究二氧化硫的漂白性教学情境：之前学习氯的相关性质时，我们知道新制氯水具有漂白性，请同学们探究新制二氧化硫水溶液是否具有漂白性，漂白原理如何？请设计实验证明。提出问题：实验室提供品红溶液，紫色石蕊试液，酒精灯，试探究氯水与SO2能否都能起到漂白作用？漂白原理是否一致？怎样来证明？思维提升：通过同学们的探究，我们发现SO2水溶液与氯水均具有漂白性，如果将二者混合，所得溶液的漂白效果是否会显著增强？请设计实验探究，并且尝试用化学方程式表示该变化过程。【设计意图】；利用SO2与氯水漂白性实验对比，加深学生对SO2水溶液漂白性的认知过程，让学生学会对比，区分异同点，让学生在创新实验

8、中认识物质的性质并体会探究乐趣，增强实验探究与创新意识。【预期教学效果】：比较氯水与SO2水溶液的漂白作用，体会科学探究过程，加深对SO2漂白原理的认知，提高学生科学探究思维。2.3.2以培养“证据推理与模型认知”为理念，学会推测性质【学习任务一】：借助CO2的性质推理SO2性质创设情境：在前面的学习中我们已经知道SO2的水溶液呈酸性，更加证实了SO2与CO2一样都是酸性氧化物，请同学们列举出SO2作为酸性氧化物所具备的性质，完成表格。表2-1 SO2作为酸性氧化物所具备的性质CO2的性质SO2的性质与水反应与碱反应【设计意图】：利用学生对CO2性质的认知，即运用“先行组织者”教学模式，建立起

9、来酸性氧化物性质的模型，进而推导出SO2作为酸性氧化物应具有的性质，让学生从思维层面上把握学习方法。【预期教学效果】：较为清楚地比较CO2与SO2作为酸性氧化物的相关性质，建立对SO2酸性氧化物认知模型。【学习任务二】：根据氧化还原反应中价态变化推测SO2的性质表2-2 探究SO2的相关性质，并尝试用化学用语表示实验实验设计现象相关化学方程式结论1234创设学习情境：通过对硫的相关物质进行梳理，思考硫有几种常见的化合价？并且推测SO2有什么化学性质？根据氧化还原反应原理，请从下述所给实验药品选择合适的试剂来探究SO2的相关性质，并尝试用化学用语表示出来。备选试剂：SO2的水溶液、KMnO4溶液

10、、溴水、碘水、Ba(NO)3溶液、H2S水溶液。学生设计实验，并填写上述表格2-2，交流讨论。【设计意图】：结构决定性质，引导同学以SO2的化合价去推理出它的性质，把握学习元素化合物知识的一般规律，SO2中硫的化合价为+4价，4价硫的化合价属于中间价态，根据前面所学的知识，同学们可以很容易推理出SO2既具有氧化性，又具有还原性。根据推理进行实验方案设计，通过实验验证其推理的准确性，学生在此过程经历“发现问题分析问题提出假设编订计划进行实验观察现象分析现象得出结论”等过程，通过不断探索，提升学生推理能力，同时，帮助学生用“宏观微观符号”三重表征思维方式认识元素化合物的性质。在实验中有意识地加入B

11、a(NO)3溶液，拓展学生的发散性思维，建立“模型认知”的思维方式，根据对硝酸在水溶液中的存在形式的认知，从而导出硝酸根离子和SO2水溶液营造的酸性氛围与其具有等同效应，能够将亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子，从而生成硫酸钡沉淀。【成果展示】：表2-2 探究SO2的相关性质，并尝试用化学用语表示。实验实验设计现象相关化学方程式结论1SO2与氯水氯水颜色褪去SO2+Cl2+2H2O=2HCl+H2SO4SO2具有还原性2SO2与酸性KMnO4KMnO4颜色褪去5SO2+2MnO42-+2H2O=5SO42-+2Mn2+4H+SO2具有还原性3SO2与FeCl3溶液溶液由黄色变为浅绿色SO2+2Fe3

12、+2H2O=SO42-+2Fe2+4H+SO2具有还原性4SO2与H2S有淡黄色沉淀生成SO2+2H2S=3S+2H2OSO2具有氧化性【预期达到的教学效果】：学生依据硫元素化合价推理SO2的化学性质，设计实验预测化学性质，培养学生科学探究能力，有助于学生证据推理与模型认知素养的培养。2.3.3以培养“变化观念与平衡思想”为理念，建立物质的转化关系【学习任务一】：设计实验模拟酸雨的形成化学学习小组通过查阅资料得出：酸雨的形成与工厂排放的SO2有关，究竟SO2是如何转化为酸雨的，同学们对此产生了浓厚的兴趣，通过模拟实验，揭开酸雨形成的真实面目。同学们交流讨论，实验探究酸雨的形成过程。主要选用实验

13、药品和仪器有：SO2的水溶液、pH传感器。【设计意图】：通过微观探析，得出亚硫酸的酸性在空气中的变化情况，通过分析酸碱性的变化，树立学生“变化”观念，帮助学生形成酸雨模型，这样也就知道了酸雨为什么pH要低于5.6，解决了很多学生心中的疑惑，同时有助于培养学生的科学社会责任感。【研究成果展示】： 图2-3实验体系中pH的变化【预期教学效果】：通过该活动探究，期望学生们可以解决以下问题：解决问题1：SO2水溶液随着时间的推移，酸碱性变化情况如何？解决问题2：为什么会出现这样的变化？解决问题3：能否通过该变化得到启发，推测酸雨的形成过程。【学习任务二】：探究二氧化硫在化学反应中浓度的变化学习情境：化

14、学学习小组发现SO2与O2在催化剂条件下可以生成SO3，并且了解到该反应是可逆反应，为了提升同学们探究热情，老师给了参考装置图2-4，请参照装置2-4，并利用SO2传感器设计该实验证明该反应是可逆反应，并画出装置图。图2-4SO2与O2反应参考实验装置图提供新实验仪器：SO2传感器图2-5SO2传感器图【设计意图】：通过实验分析SO2的含量，通过定量分析，得到该反应是“可逆反应”，在真实的实验情境中，通过浓度的变化，帮助学生理解可逆反应的变化过程，培养学生变化思想。【成果展示】成果一：实验设计图图2-6SO2与O2反应实验装置图成果二：SO2浓度变化图图2-7实验体系中SO2的浓度变化【预期教

15、学效果】：通过该教学活动，期望解决以下问题。问题1：如何设计实验探究SO2与O2反应，画出装置图。问题2：对实验过程中SO2浓度的变化简要分析？问题3：按照以往的学习，SO2与O2反应应该反应完全得到SO3，分析每组实验后装置中还存在一定量的SO2的原因？希望达到最终的目标是：通过定量方式，加深对可逆反应的认知。2.3.4以培养“科学态度与社会责任”为理念，认识事物的两面性【学习任务一】：为硫正名学习情境：我们知道：“结构决定性质，性质决定用途”，根据二氧化硫的性质推测SO2有哪些用途？学生活动：结合SO2的性质，交流讨论，为SO2正名。SO2的还原性维度：葡萄酒中用于抗氧化剂，工业废水中除去

16、Cl2SO2的漂白性维度：用于衣物漂白，食品抗氧化剂，在农业、人造纤维等工业生产中有广泛的应用。【学习任务2】：SO2有哪些危害？学习情境：我们知道：“任何事物都具有两面性”，SO2在工业生产中有广泛应用，那么SO2又有哪些危害呢？学生活动：交流讨论，说出自己的看法。学生思考：那我们可以采取哪些措施来有效减少SO2带给我们的危害？【设计意图】：认识事物的两面性，了解SO2在工业生产生活中的广泛应用和SO2可能造成的危害，培养学生的科学社会责任感，让学生积极参与保护环境，同时提高学生的参与热情。【预期教学效果】：培养学生社会责任感，为SO2正名，认识事物的两面性。第三章 硫酸的性质3.1教学背景

17、分析3.1.1教学内容分析本节课的教学内容在浓硫酸工业生产情境中开展的，需要学生了解浓硫酸生产各个环节的基本化学反应原理。通过科学实验探究浓硫酸的吸水性、脱水性、强氧化性，主要以学生自主设计实验开展实验探究，培养学生科学探究能力素养。3.1.2学生情况分析从酸的通性出发引导学生明确浓硫酸也具有酸的通性。浓硫酸除了具有酸的通性外，还具有自身的一些化学特性：吸水性、脱水性和强氧化性。其中浓硫酸的强氧化性是教学的重点和难点。教材通过实验，引导学生观察现象，分析反应发生的实质，进而掌握浓硫酸强氧化性的实质。在学生掌握浓硫酸的性质后，教材以图表的形式展现了浓硫酸在生活和生产的应用，以激发学生努力学习。同

18、时需要学生积极参与设计实验检验硫酸根离子。3.2基于核心素养理念的教学思路及教学目标设计3.2.1教学思路（1）通过实验改进与探究，培养学生科学探究和创新意识。（2）运用“微观宏观符号”三重表征的思维方法学习物质的性质（3）建立物质之间的联系，认识物质变化的规律（4）学会运用所学知识进行推理，形成物质决定性质，性质决定用途的观念并构建起物质性质的模型认知。3.2.2教学目标化学学科核心素养其着重点在于培养学生学科思维方式和创新意识，学习掌握浓硫酸的性质；了解硫酸的用途。通过酸的通性，过渡到实验探究浓硫酸的特性吸水性，脱水性和强氧化性，培养学生“科学探究的素养水平”并比较浓硫酸与稀硫酸氧化性的不

19、同。培养学生“证据推理与模型认知”这一素养水平。学习浓硫酸的特性，体会事物规律中的一般与特殊的关系；学习硫酸的用途，认识化学知识在人类社会发展与进步中的重要作用。培养学生的“科学社会责任”这一素养水平。3.2.3设计流程图3-1 硫酸的性质教学设计流程图3.3基于核心素养的课堂教学设计3.3.1以培养“科学探究与创新意识”为理念，设计实验【学习任务一】：探究浓硫酸的吸水性提出问题1：将装有浓硫酸的试剂瓶敞口放置一段时间，有什么现象？提出问题2：在实验室生产氯气的装置中，我们常选用浓硫酸来干燥氯气，所有气体都可以用浓硫酸干燥吗？教学情境：在解决以上两个问题的基础上，请设计实验更加直观地证明浓硫酸

20、的吸水性。备用试剂：胆矾晶体、浓硫酸【设计意图】在之前的学习中，我们已经初步学习到浓硫酸可以用来干燥气体，通过胆矾与浓硫酸反应更加突出浓硫酸的吸水效果，使现象更加明显直观。【预期教学效果】：开展实验探究，选择合适的试剂，培养学生科学探究能力。【学习任务二】：探究浓硫酸的脱水性教学情境：取一支木棒、一块纸屑，分别滴加几滴浓硫酸，纸屑会变黑，思考该现象产生的原因。请你选择合适试剂设计实验来说明浓硫酸具有脱水性。备选试剂：蔗糖、浓硫酸。思考：浓硫酸的吸水性和脱水性有什么区别？【设计意图】：开展实验探究，与学生认知形成冲突，有的学生会回答起吸水剂的作用。这时引导学生分析浓硫酸的吸水吸收的是现成的已经存

21、在的水分子，而在蔗糖中不存在现成的水分子，因此在蔗糖的变化过程中浓硫酸不起吸水剂的作用，而是起脱水剂的作用。培养学生“证据推理与模型认知”的素养水平。【预期教学效果】：在设计实验的基础上，充分认识浓硫酸具有脱水性的性质，强化吸水性与脱水性的区别，培养科学探究的素养水平。【学习任务三】：探究浓硫酸的强氧化性教学情境：将蔗糖与浓硫酸反应后所得气体收集起来，并将其通入到品红溶液中，发现品红溶液褪色，请问这是为什么？根据备选试剂，设计实验探究浓硫酸的强氧化性。备选试剂：浓硫酸、稀硫酸、碳粉、铜丝、锌片。学生设计实验，并填写表格，交流讨论。表3-1 探究浓硫酸的强氧化性实验实验设计现象相关化学方程式结论

22、1234【设计意图】：从浓硫酸与木炭产物类型推测其反应产物，突出学生对浓硫酸的强氧化性的理解和认识，设计实验验证产物，培养学生证据推理与模型认知的素养水平。有助于帮助学生的认知水平由浅到深，由已知到未知，符合学生认知特点，同时通过该活动培养学生科学探究意识，培养学生证据推理与模型认知的化学核心素养。【预期教学效果】：选择合适的实验试剂，设计实验，探究浓硫酸的强氧化性，然后进行实验验证。培养科学探究及证据推理与模型认知的素养水平。【学习任务四】：探究硫酸根离子的检验设计实验，检验硫酸根离子备选试剂：BaCl2溶液、Na2SO4溶液、Na2CO3溶液结论：SO42的检验方法是：【设计意图】：通过引

23、导学生设计对照实验，得到硫酸根离子的检验方法。培养学生科学探究素养。【预期教学效果】：设计实验，培养学生科学探究与创新意识。3.3.2以培养“科学社会责任”为理念，感受化学魅力硫酸是重要的基础化工原料之一，是化学工业中最重要的产品，主要用于制造无机化学肥料，其次作为基础化工原料用于有色金属的冶炼、石油精炼和石油化工、纺织印染、无机盐工业、某些无机酸和有机酸、橡胶工业、油漆工业以及国防军工、农药医药、制革、炼焦等工业部门，此外还用于钢铁酸洗。硫酸在工业生产中有着重要作用。那工业上如何生产硫酸？请同学按照浓硫酸工业生产流程图，交流讨论，总结出硫酸工业生产流程。图3-2 硫酸工业生产流程图【设计意图

24、】：通过硫酸的工业生产流程，让学生了解硫酸在工业生产中的重要作用，提高学生学习兴趣，提升学生社会责任感，感受化学魅力。【预期教学效果】：了解浓硫酸工业生产流程。培养学生社会责任感。第四章 硫和含硫化合物的相互转化4.1教学背景分析4.1.1教学内容分析本节课内容是学习“二氧化硫性质和作用”“硫酸的制备和性质”的相关知识，对硫及其常见化合物性质知识进行归纳和整理，探寻含硫物质相互转化的规律，形成硫及其化合物之间相互转化的知识网络。本节课内容是落实“变化观念”“实验探究”“科学精神与社会责任”等核心素养的重要素材，引导学生从“类别一价态”两个维度认识物质是可以相互转化的、物质之间的相互转化是有规律

25、的，能从化学的视角运用所学的化学知识和方法去思考，解决生产生活中的化学问题。因此，在教学设计中要注意两点：一是进一步挖掘教材相关素材，除了了解生活中常见含硫物质的转化之外，彰显化学科学社会价值二是构建硫及其化合物转化的网络关系，体现化学的科学价值。4.1.2学生情况分析在新课标“主题2：常见的无机物及其应用”中已经突出从物质分类的角度研究物质的性质，学生具备了基本的氧化还原反应基础知识，了解了常见非金属及其化合物，并对物质转化的基本思想有了一定认识，这为整体认识硫和含硫物质的转化奠定了基础具体教学中要考虑到学生的实际情况，要引导学生从了解物质化学性质提升到用物质的转化角度认识物质的性质，要引导

26、学生用代表物的化学性质迁移基于物质类别氧化还原等多角度认识问题，要引导学生从单一的化学方程式的学习提升到二维知识网络的构建，逐步深入理解含硫物质及其转化。结合生产生活中的实际问题，引导学生用化学视角思考、解决问题。因此，本单元设计中突出在化学学科核心素养导向下，基于宏观辨识变化观念模型认知、社会责任等多个素养方面来提升学生的素养水平。4.2基于核心素养理念的教学思路及教学目标设计4.2.1设计思路1. 改变单一地认识主要物质的化学性质。孤立地认识某一物质的性质，学生的水平就只能处于记忆描述阶段。要激活学生化学视角中的元素观、转化观，引导学生从了解物质化学性质到利用物质的转化角度认识物质的性质，

27、从代表物的化学性质简单类比到基于物质类别、氧化还原等角度认识问题。2. 突出化学问题解决的探究性。引导学生以所学的理论为基础，预测并开展陌生问题的解决活动。例如还原二氧化硫，可结合物质元素化合价的归中特点，丰富学生元素化合物知识的变化性，发展学生对元素化合物知识的认识方式和问题解决能力。4.2.2教学目标1. 能依据物质类别和元素价态列举某种元素的典型代表物，了解常见的含硫物质及其相互转化；能利用离子反应、氧化还原反应等理论对常见的反应进行分类，掌握含硫物质转化的基本规律。通过对物质转化过程中的反应类型分析，诊断学生对物质性质及其转化规律的认识水平。2. 能预测物质的化学性质，设计实验进行初步

28、验证并能分析解释有关实验现象。归纳含硫物质间的转化路径，完善含硫物质转化的知识网络图。通过学生对陌生含硫物质性质预测和实验探究活动，诊断学生基于事实获取结论，建构模型、解释现象等认知水平的发展层次。3. 通过含硫物质关系图的构建，促使学生进行分类整理、分类归纳，主动对含硫物质转化网络进行梳理；培养学生善于思考、总结归纳的能力，培养学生热爱化学、关注生活的情感，主动关心与环境保护和资源开发相关的社会热点问题，形成合理利用自然资源、与环境和谐共处的观念。通过对社会性化学科学议题的讨论，发展学生关于科学精神和社会责任的认识能力。4.2.3设计流程图4-1 硫和含硫化合物的相互转化教学设计流程图4.3基于核心素养的课堂教学设计4.3.1以培养“科学探究与创新意识”为理念，设计实验【学习任务一】：列举常见的含硫物质学习情境：在中学化学常见含硫物质比较多，请同学们交流讨论按照化合价分类列举含硫物质。【设计意图】：激活学生化学视角的物质观、转化观；引导学生从物质化学性质到物质的转化性质，加深学生对物质的转化、氧化还原反应的理解，为探究物质的转化奠定了良好的基础。【学习任务二】：探究含硫物质的转化，设计实验方案小组讨论的形式整理出不同含硫物质之间转化方案。实验序号价态变化转化前含硫物质选择试剂转化