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核心素养和化学论文范文

摘要：将高一繁杂琐碎的元素化合物学习根植于项目式学习中,激发学生自主探究热情,同时有利于学生化学核心素养的提升.基于此,以“工业尾气SO2的治理”项目为例,对项目的流程进行详细分析.在解决问题的过程中,学生经查阅资料、实验探究、组内和组间评价、反思总结等途径获得核心知识,提升关键能力,达到了较理想的教学效果.

关键词：化学核心素养;项目式学习;元素化合物;工业尾气SO2的治理

文章編号：1008-0546（2020）11-0019-05 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.11.005

一项目背景

项目式学习（Proiect-Based Learning,简称PBL）,源于杜威提出的“从做中学”的教育理念,后来逐渐发展演变为“项目学习”教学法.它与我国著名教育家陶行知先生“生活即教育、教学做合一、行是知之始”的教育理念有着异曲同工之处.它以小组合作解决具有现实意义的问题为载体,通过一系列流程（见图1）,改变了学生和老师的角色.学生从单一的被动接受者转变成主动探索者,教师则从单纯的讲授者转变成项目的督导者,在探究和解决问题的过程中发展了学生的化学核心素养.因此,项目式学习符合基础教育改革倡导的理念,是未来教学的必然趋势.

元素化合物知识是高中核心教学内容之一,也是培养学生化学核心素养的重要载体.其内容具有繁杂、零乱的特点,传统教学多数围绕物质的制备、性质、用途等方面进行学习,缺乏真实的教学实践情境,学生无法获得情感、知识、技能等体验,处于被动灌输的角色.学生通过机械记忆的途径获得知识,这样的知识保留时间也是很短暂的,会经常性遗忘.因此对于这部分内容,学生普遍存在畏惧和抵触心理,并没有形成知识结构化、解决问题的一般思路与方法和持久性学习的能力.

高一学生根据问题情境,自主选定项目为工业尾气S02的治理,并依据项目的流程完成该项目.以硫磺回收厂尾气的主要成分、尾气中sO2的处理和处理后尾气中残余sO2的检测为项目主线,在真实有意义的情境中,复习了研究元素化合物的一般思路与方法,并将知识进行迁移应用.在活动探究中,小组讨论形成初步的sO2处理方案和残余sO2的检测方案.通过评价交流和反思总结,学生进一步完善方案,并形成最终成果,提炼出工业尾气处理和物质检测的一般思路与方法.在整个项目的实施过程中,学生的化学核心素养也得到了很大的提升.

二项目设计流程

1、准备阶段

（1）项目选择

[问题情境]硫磺是一种重要化工原料,主要被用来生成硫酸、钛、二硫化碳等产品,这些产品在轻工、医药等领域有着广泛应用.2019年我国硫磺产量和进口量分别约为705.31万吨和964.39万吨,出现供不应求的局面,很大程度上要依赖于国外进口,因此对硫磺的回收势在必行.目前硫磺回收主要是采用克劳斯法对石油炼制产生的烟气进行处理,在获得硫磺的同时,从该装置中排出的尾气含有SO2和少量其它杂质.SO2作为大气的主要污染物之一,严重地威胁着生态环境和人们的健康.

[学生]选定研究项目为工业尾气SO2的治理.

[设计意图]通过硫资源短缺的现状,开拓学生废弃资源再利用,变废为宝的思维.在回收的过程中又会伴随SO2环境污染问题,引导学生确定主题为工业尾气SO2的治理.让学生感悟到凡事都有两面性,学会辩证看待问题.从真实的情境入手,更能增强学生的成就感和兴趣度,培养学生“科学态度和社会责任”的核心素养.

（2）制定计划

在此环节中,做好小组的分工是项目顺利进行的前提,合理的分工可以更大地发挥项目价值性.合理的分工应具有一定层次性,从多维度、多角度对学生进行综合考量,考量的因素主要有性别性格、知识储备、人际交往能力、动手能力、决策力、领导力等.结合班级实际情况,以6人为一组,共分成6组.小组成员通过的形式选出心目中的组长人选,这样既能增强组员对组长的认同感,又能提高工作推进的效率.

[学生]通过上网查阅资料和走访附近工厂进行咨询,将核心项目“工业尾气SO2的治理”拆分成三个子项目：①硫磺回收厂尾气的主要成分②尾气中S02的处理②处理后尾气中残余SO2的检测.组内交流,通过以前元素化合物学习的相关知识,初步制定项目计划,并画出草图.

[教师]各组初步方案做好以后,引导学生组间交换意见,经分析讨论形成最终计划（见图2）.如若遇到瓶颈,教师可以适当提供方法指导.

2实施阶段

[学生]依据制定好的项目计划,深入细致地讨论交流,确定在每个子项目中要解决的问题.学生根据自己设计的方案,利用老师提供的仪器和药品进行实验探究.如果遇到困难,可向老师寻求帮助.

[教师]在活动探究的过程中,为学生提供必要的支持（见图3）.

[学生]通过老师引导和小组互助合作的方式,完成探究过程,记录好相应的实验现象和结论.并将做好的脱硫方案和SO2检测方案写在纸上,用于成果展示交流.

（1）硫磺回收厂尾气的主要成分

[学生]根据提供的克劳斯法基本流程（见图4）和所学工艺流程知识,生生讨论,师生讨论,分析燃烧炉和转化器中所发生的主要反应,确定硫磺回收厂尾气主要成分为SO2、CO2、H2S、O2.

[设计意图]以真实的硫磺回收工业为背景,引出其中伴随的环境污染问题,培养学生“科学态度与社会责任”的核心素养.借助情境,复习巩固工艺流程的相关知识,提升综合运用能力,同时让学生了解硫磺回收厂尾气的主要成分,为后面问题的有效解决做好铺垫.

（2）尾气中SO2的处理

[学生]类比迁移以前学习的元素化合物知识,先从价类二维的视角先预测SO2的化学性质.从物质类别的角度,SO2具有酸性氧化物的通性;从元素化合价的角度,SO2中硫元素的化合价为+4价,处于硫的中间价态,应既有氧化性,又有还原性.想要探究一个物质是否具有氧化性（还原性）,应选择具有还原性（氧化性）的试剂.接下来,再利用提供的材料设计方案进行实验探究.经组内讨论,理论上能和S02反应的试剂可以被用来脱硫,制定初步脱硫方案.各组初步方案汇总如下图（见图5）所示.

[教师]提供实验所需的仪器、药品和指导.

[设计意图]利用物质类别和元素价态两个维度学习sO2的性质,复习酸性氧化物通性、氧化还原反应、基本实验操作等核心知识,学会运用价类二维模型解决问题.在实验探究和问题解决的过程中,提高学生的科学探究能力.根据现象,建立宏观物质转化和微观粒子转化间的联系,培养了学生“宏观辨识与微观探析”和“证据推理与模型认知”的核心素养.

（3）处理后尾气中残余sO2的检测

[学生]结合SO2的性质,最初提出的方案是利用尾气SO2处理那一步中现象明显的试剂进行检测.小组其他成员表达各自看法,有的同学提出反对意见,认为还应该结合克劳斯法工艺流程考虑尾气中其它气体的干扰.在交流讨论中,发现前面用到的试剂并不能很好地进行尾气中SO2的检测,此时在老师的引导下阅读教材,进一步实验探究,修改检测方案.学生确定将SO2的水溶液（针筒）注射到装有品红溶液的青霉素药瓶（带胶塞）中,再将溶液褪色后的药瓶放在酒精灯上加热.其中针对药瓶如何加热进行交流,学生普遍认识到直接加热药瓶,会导致瓶内压强增大,使胶塞喷出,存在一定危险性.接着,进一步改进实验装置,最终选择在青霉素药瓶胶塞上插一个针头,从而达到平衡内外压强的目的,安全性高,又可以减少有毒气体对环境的污染.将小组商讨后的S02检测方案写在纸上,用于后面的成果交流.各组初步方案汇总如下图（见图6）所示.

[教师]提供实验仪器和药品,并在恰当的时候进行引导.

[设计意图]体验式教学能让我们的课堂焕发生机和活力,增强学生学习化学的兴趣.通过交流讨论,让学生的思维进行碰撞,突破个人思维局限性,进而引发深度学习.利用所给实验装置和药品,进行药品选取、实验装置组装和改进一系列活动,培养学生“科学探究与创新意识”和“科学态度与社会责任”的核心素养.

3、总结阶段

（1）成果交流

[学生]各小组代表展示本组初步设计的尾气中S02处理方案和处理后尾气中残余SO2的检测方案,讲述活动探究过程,分享在项目实施过程中遇到的困难、疑惑和本组又是如何突破困难,找寻到解决方法的.

[教师]组织学生进行成果交流,对学生该环节需要讲述的方面给予指导.培养学生的语言表达能力、逻辑思维能力和团队合作意识.

（2）活动评价

①脱硫方案的评价

[学生]师生一起对展示的脱硫方案进行评价,指出方案中的不足之处.学生评价1：根据提供的药品,高锰酸钾溶液和碘水的最为昂贵,工厂很看重经济效益,所以不会选择这两种药品.对于氢硫酸易挥发产生H2S,它是有臭鸡蛋气味的剧毒气体,会造成环境污染.同时根据我们所学的氧化还原知识知道氢硫酸具有强还原性,很容易被空气氧化,不利于保存.学生评价2：氨水易挥发产生氨气,不够绿色環保,运输和存储也存在问题.在老师的引导下,自己分析出脱硫装置中氨水吸收SO2后的产物为（NIL）2SO3,（NIL）2SO3进一步被风机引入的空气氧化成（NIL）2SO4,铵盐可以用作氮肥,脱硫的同时还能提高企业的经济效益.氢氧化钠溶液具有强腐蚀性,使用起来不够安全,不能选用氢氧化钠溶液.学生评价3：对学生2的评价进行补充,根据以前学习的氯气尾气处理知识,我们选择了氢氧化钠溶液,而没有选择氢氧化钙溶液的原因是氢氧化钙的溶解度较小,从而导致对气体的吸收效果不好,因此对于SO2气体的吸收,也应该选择氢氧化钠溶液.学生评价4：我不同意学生3的想法,我们现在是在谈工业SO2尾气的处理,在上每吨氢氧化钠要比氢氧化钙贵1000多元钱,所以选用氢氧化钙溶液更合适.学生评价5：这里面生石灰的最便宜,选择生石灰岂不是更好.学生评价6：生石灰是便宜,但它是固体,固体对气体的吸收效果一般没有溶液好,我们不能只考虑成本.而且使用氢氧化钙溶液吸收SO2,在脱硫装置中最终产物为CaSO4·2H2O,石膏在建筑、医学等领域有着广泛应用.学生认识到工业问题的解决应考虑工业生产实际相关因素,不能单纯从理论的角度进行思考.经综合考量,认为石灰浆一石膏法在工业脱硫中应用更为普遍,而钠碱法（NaOH）更适合实验室脱硫,并对方案加以完善.

[教师]组织学生交流评价,提供真实工业脱硫装置图（见图7）和药品,合理搭建解决问题的脚手架,并帮助学生补充完善.

②处理后尾气中残余SO2的检测方案评价

[学生]师生一起对展示的SO2检测方案进行评价.根据资料显示,工业生产上规定空气中二氧化硫的最大允许排放浓度不得超过2×10-5g·L-1.认识到随着科技的发展和人们环保意识的提高,对SO2的检测要精确到具体的量,进而修改完善方案.查阅到的精确测量方法主要有比色法、碘量法、分光光度法和传感器法（见图8）,并对这四种方法进行简要介绍.

[教师]组织学生进行交流评价,适时提供资料和帮助.

（3）反思总结

[学生]通过反思,体会元素化合物性质在解决实际问题中的重要性.在对方案进行评价时,应秉承多维度和多角度原则,从而形成对事物的完整认识.结合本节课所学知识,在价类二维图的基础上,建构含硫物质相互转化模型.总结工业情境下尾气处理（见图9）和物质检测的一般思路与方法（见图10）.

[教师]在此环节中,引导学生做好反思总结.

三教学反思

为了更好地满足时展和个体发展的需要,本设计采用项目式学习,以“工业尾气sO2的治理”为项目进行s02等有关知识的学习.通过真实情境下的问题解决,激发学生的探究热情,让学生在自主搜寻、过滤、分类、消化、整合、输出信息的过程中,提升解决问题能力.在实验探究和评价反思环节,促使学生从记忆、理解、简单应用等低阶思维向分析评价、创新创造等高阶思维的过渡,同时培养了学生的沟通交流、团结协作和实验操作等能力.在小组方案不断修改完善中,教师在必要的时候提供解决问题的脚手架,最终由学生自主建构解决问题的一般模型,增强学生自我成就感、学习化学的自信心和责任意识.项目式学习是一种提升化学核心素养的教学手段,项目的解决过程也就是核心素养的落实过程,在理念上它们是不谋而合的,关注核心知识获得的同时,也要注重必备品格和关键能力的培养.

总结：本文结束语，此文是关于核心素养和化学相关专业的经典范文,可作为素养方面的大学硕士与本科毕业论文写作参考和核心素养和化学论文开题报告和职称论文论文写作参考文献.

素养引用文献: