基于问题解决发展学生的科学态度与社会责任

基于问题解决发展学生的科学态度与社会责任

李磊

华东师范大学松江实验高级中学 上海 松江 201620

摘要：用二氧化硫的二维关系图为理论基础，基于问题解决为主要方式，培养学生的严谨科学态度和社会责任。以化工生产为背景，创设情境，提出问题，设计实验，回归知识的二维关系图，发展学生的核心素养。

关键词： 二氧化硫二维关系图；问题解决；二氧化硫尾气吸收；

科学态度与社会责任是化学学科的核心素养。化学学科与社会的发展有着密切关系，它是材料，生命，环境和能源的重要基础。化学学习的过程中，学生养成安全意识和严谨求实的科学态度，具有探索未知、崇尚真理的意识；养成具有节约资源、保护环境的可持续发展的意识，从自身做起，形成简约适度、绿色低碳的生活方式。^[2]科学态度和社会责任是化学人终身的责任，恰当运用知识明确化学使生活更美好。随着工业的发展，大量使用化石燃料，大气中二氧化硫超标导致酸雨，不法商贩用二氧化硫漂白的食品，药材给化学带来很多负面影响 。化学课堂上需要引导学生做出争取的价值判断。

1. 设计思路

二氧化硫是硫的一种重要化合物，学生们一提到二氧化硫就会联想到它是形成酸雨的罪魁祸首，随着化工的发展，大多数人们对它的认识更多停留在酸雨的负面影响下。课堂设计就需要进行正确的引导，一分为二看问题。二氧化硫在生活中常用作纸浆、丝毛、草编等物品的漂白剂，也用作果干果脯的化妆剂，还可以用作红酒中的防腐剂和抗氧化剂但它也确实是形成硫酸型酸雨的主要因素。

学生学习二氧化硫的过程中自然会与初中学习的二氧化碳自然会形成对比以及形成知识的迁移，这两种氧化物都是酸性氧化物但从氧化还原角度分析二氧化硫和二氧化碳有其差异性。如何在共性中突出二氧化硫性质的特殊性并根据实际生产过程设计流程注重尾气处理的方法和检测，养成科学态度和社会责任的意识。

本节课按照问题链的形式，从二氧化硫二维转化关系图→二氧化硫和二氧化

碳鉴别→工业吸收二氧化硫方案→工业尾气吸收检测的思路设计实验教学。通过问题的层层深化培养学生分析问题解决问题的能力，促进学生构建自己的知识体系达到知识学以致用，体会化学学科核心素养中的科学态度和责任的重要意义。

二、教学过程

 关联旧知，形成思维导图

二氧化硫作为一种酸性氧化物，化学式和二氧化碳非常相似，所以二氧化硫

具有酸性氧化物的通性。学生可以从二氧化碳的性质迁移到二氧化硫的酸性氧化物性质，形成正迁移。高中的化学学习元素化合物知识时，氧化还原是重要的理论支持。从氧化还原角度分析：二氧化碳中的碳为+4价，为其最高价，只有氧化性。二氧化硫中的硫也为+4价，但此时的硫为中间价态既有氧化性又有还原性，以还原性为主。问题一：请设计二氧化硫的二维关系图（横坐标为硫元素常见的化合价，纵坐标为物质类别：单质、氧化物、酸、盐）

根据二氧化硫的关系图，构建二氧化硫的化学性质的思维导图，从而明确二氧化硫在硫元素单质和化合物性质中的中心位置。学生除了可以从物质分类角度进行学习，还可以从氧化还原的角度进行学习。学生对知识的理解不再局限于知识本源，而能够从立体建立知识之间的联系，习得知识的建构方法，从而迁移到以后知识的学习体系。

2、完善方案设计，注重细节优化

二氧化硫的二维关系图，纵向可以很好诠释二氧化硫酸性氧化物的性质，横向可以解释氧化还原之间各物质之间的相互关系。充分利用二氧化硫的二维关系图设计了问题二：请设计实验证明灼热的碳和浓硫酸反应的产物为二氧化硫和二氧化碳。学生通过分析可以得出如果要证明二氧化碳必须通过澄清石灰水的方法，但二氧化硫会对二氧化碳的鉴定造成干扰，所以必须先除去二氧化硫。整个流程为：先通过品红溶液，再通过足量的溴水或酸性高锰酸钾，再通过澄清石灰水。引导学生分析这个流程是否严谨，如何证明二氧化硫通过溴水或者酸性高锰酸钾后完全除尽？完善流程为：先通过品红溶液，再通过足量的溴水或酸性高锰酸钾，第二次通过品红溶液，再通过澄清石灰水。通过实验方案的设计学生需要充分认识两者性质的差异，并且转化为实际应用，在应用过程中并且要注意实验的严谨性如：两次用到品红溶液，两次的现象不同，起到的作用也不相同。

3、回归生产，升华知识

二氧化硫排放对环境造成重要影响。问题三：如何吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫？并且评价每种方法的优缺点。（可以查阅各种文献资料并用已有的知识进行解释并回归二氧化硫的二维关系图）①石灰乳吸收：优点：石灰乳成本低并且产生副产品生石膏。缺点：亚硫酸钙要依靠管道运输，运输过程中会造成管道堵塞。②氢氧化钠吸收优点：吸收效率高。缺点：成本高。③海水吸收优点：原料低价。缺点：需要引入大量海水，受地理位置限制比较大。④活性炭吸附优点：活性炭可以循环利用。缺点：活性炭价格高，活性炭再生使用过程中吸附容量下降。⑤亚硫酸钠吸收优点：这是一种新颖的方法，原料循环利用，并且提纯原料。亚硫酸钠可以循环利用，二氧化硫可以通过反应后纯化，利用纯化后的二氧化硫可以制取硫酸。缺点：运行费用高，易结晶堵塞系统。⑥过氧化氢吸收优点：符合绿色化学，原子利用率高，无污染。缺点：试剂成本高。当然在工业生产中还有超重力法，新型催化法等方法来处理二氧化硫。上述吸收方法中其中④为物理吸附，①②⑤体现利用二氧化硫酸性氧化物性质进行吸收，③⑥利用二氧化硫氧化还原性质进行吸收。化学生产使人们生活越来越好，曾经化工生产带来的负面影响，科学家们正在积极解决，也希望未来这里有你的参与。

4、解决问题，学以致用

我国在1997年执行的GB162971996《大气污染物综合排放标准》中对SO₂的排放有严格的控制，即SO₂排放浓度控制(即最高允许排放浓度)1200mg/m³。问题四：请设计实验测定尾气吸收后尾气中二氧化硫含量。脱硫处理后的烟气通过颗粒物吸附剂通过气体流量计通过溴水吸收剂吸收，并通过测定最后产物中硫酸根离子的量来确定二氧化硫的量是否达到排放标准。

对于二氧化硫的性质以问题为抓手，问题层层递进，学生用已有解决实际生产中的问题，不自觉深化对知识的理解。二氧化硫性质的问题设计由浅入深，符合学生最近发展区，制造学生思维的兴奋点，激发学生学习的本源动力，使学生的思维处于兴奋状态，起到老师的引领作用，还课堂于学生。并且在老师的引领下充分发挥化学的正面引领作用，更好造福人类，树立化学使生活更美好的意识，培养学生的责任感，当以后的工作中遇到任何问题，都要充分调动自己的主观能动性，解决问题，为促进社会发展贡献自己的力量。

3. 教学反思

化学是一门与生活实际紧密联系的学科，在日常教学中注重联系实际，激发

学生的学习兴趣，关注社会生活，学以致用。

1. 问题解决教学激发学生的责任感

社会生活，人人都是参与者，每个人都有责任，作为一个具有高中文化素养

的学生可以从实际出发，用已学知识解决二氧化硫尾气处理的方案，以及检测的初步设想，和工业生产进行对比，发现二氧化硫的处理原理也不过如此，获得情感上的满足感，也激发学生的内驱力，承担相应的社会责任。当然理论付诸实际还有很多问题有待完善。

2. 问题解决教学聚焦知识的建构体系

单一知识的学习是孤立的，以元素单质和化合物的整体视角进行设计，

更有利于知识体系的建构和学生的理解识记，建立知识之间更广泛的联系。硫元素单质及化合物二维建构图既可以建构物质之间的联系也可以建立各物质氧化还原之间的联系。通过问题解决模式，学生多角度运用已有知识，从而形成知识体系间的顿悟，构建自己的知识体系，不在停留在各个知识点层面。

参考文献：

[1张紫屏.论问题解决的教学论意义[J].课程·教材·教法，2017（9）：52—59.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018