生活化5E教学模式在高中化学教学中的应用

［通信作者］王玉霞，女，河南人，教授，博士，硕士研究生导师，研究方向：有机化学。

［摘 要］文章基于5E教学模式进行“二氧化硫的性质”教学设计，以葡萄酒为情境载体，将学生置于真实的生活场景之中，并围绕激发学生兴趣、开展探究实验、解释现象原理、促进学以致用、评价学习效果等步骤展开教学实践研究。

［关键词］生活化教学；5E教学模式；二氧化硫

［中图分类号］    G633.8        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2023）35-0064-04

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“课标”）关注学生在自身发展过程中的个性化需求，提倡转变人才培养模式，遵循教育教学规律和学生身心发展规律，重视真实问题情境的创设，从学生的思想、学习、生活实际出发，强调课程内容情境化，促进学生学习方式的转变和学科核心素养的落实［1］。陶行知提出了“生活即教育”的重要观点，他认为教育的目的是解决生活中存在的问题，教育只有以生活为中心，才能实现真正意义上的教育。教育不应局限于书本，而应贴近实际生活，调动学生的手和脑，促进学生身心全面发展［2］。5E教学模式的五个环节包括吸引（Engagement）、探究（Exploration）、解释（Explanation）、迁移（Elaboration）、评价（Evaluation），因这些环节的英文首字母都是“E”，所以称为“5E教学模式”。二十世纪初，我国引入了5E教学模式，介绍了该模式的内涵和内容，许多学者尝试将其应用于课堂教学并开展了相关研究［3］。

本文基于5E教学模式进行“二氧化硫的性质”教学设计，在教学过程中将化学知识与生活实际联系起来，以期为5E教学模式在高中化学教学中的应用提供一些参考。

一、教材分析

“二氧化硫的性质”是新人教版教材必修第二册第五章第一节“硫及其化合物”中的内容。二氧化硫是含硫化合物的典型代表，在“非金属及其化合物”中占据重要地位。本节课以葡萄酒为引入，围绕二氧化硫作为添加剂所起的作用展开，将学生置于生活情境之中。通过本节课的学习，学生学会辩证地看待含硫物质的“好坏”，从而培养“科学态度与社会责任”核心素养，体会化学的神奇魅力［4］。

二、学情分析

在上本节课之前，学生对元素化合物知识已有一定的了解，还学习了离子反应、氧化还原反应等知识，能从元素化合价的角度去分析物质的性质。在学习本节课之后，学生能够形成一个完整的元素化合物知识体系。

三、教学目标

1.通过小组实验探究，掌握二氧化硫的物理性质和化学性质，初步形成从物质类别通性、元素价态变化的角度猜测物质性质的认知模型。

2.通过联系生活实际，利用二氧化硫的性质去解释葡萄酒中添加适量二氧化硫的原因，肯定二氧化硫在生产生活中所起的作用，学会一分为二地看待问题。

3.通过故事导入了解酸雨的危害，讨论防治酸雨的措施，初步形成运用化学知识解决实际问题的意识，增强保护环境的社会责任感。

四、教学过程

任务一：认识二氧化硫的物理性质

吸引环节：葡萄酒中的添加剂——二氧化硫

【教师】葡萄酒是以葡萄为原材料，经微生物发酵而形成的一种美味可口的饮品。古人云：“葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。”人们在品尝葡萄酒时，通常要先摇一摇酒杯，这是为什么呢？

【展示图片】展示葡萄酒的成分（如图1）。

【提供资料】在酿造葡萄酒的过程中，面临着三大难题：一是葡萄皮表面携带的杂菌会影响葡萄酒的酿造和保存；二是葡萄酒中含有还原性物质多酚、单宁等，这些物质氧化后会影响葡萄酒的色泽；三是发酵过程中，随着糖分的减少，葡萄酒的口感会发生变化［5］。人们发现将SO2通入葡萄酒中可有效解决以上问题。

设计意图：以生活中常见的葡萄酒为例，引出本节课要学习的二氧化硫。真实生活情境的创设，可提高学生的学习兴趣，激发学生的好奇心和求知欲。

探究环节：探究二氧化硫的物理性质

【实验探究】每个小组的桌前都放有一塑料瓶事先收集好的二氧化硫气体。

（1）观察气体颜色；慢慢打开瓶盖，用手轻轻扇动，该气体具有什么气味？

（2）用针筒向塑料瓶中注入水，你会观察到什么现象？该现象说明了什么？

【学生回答】（1）无色、有刺激性气味。

（2）塑料瓶变瘪，说明SO2易溶于水。

解释环节：总结二氧化硫的物理性质

【学生小结】无色，具有刺激性气味，易溶于水。

【教师补充】SO2是无色、有刺激性气味的有毒气体，容易液化，易溶于水，密度比空气大。通常情况下，1体积的水可溶解约40体积的SO2。

任务二：认识二氧化硫的氧化性、还原性及酸性氧化物的通性

吸引环节：乐山大佛“闭眼”事件

【提供资料】乐山大佛位于四川省乐山市。相传每逢有灾难发生，乐山大佛都会闭上眼睛；而每逢有喜事发生，乐山大佛又会重新睁开眼睛。其实，乐山大佛闭眼是由酸雨侵蚀所致。大佛的眼睛使用的是非金属建筑材料，而酸雨能够使非金属建筑材料表面溶解，从而看起来像“闭上了眼睛”。

【展示图片】展示乐山大佛睁眼与闭眼的图片（如图2）。

设计意图：通过乐山大佛“闭眼”事件，揭示酸雨对环境的危害，引导学生推测SO2能够与水反应。

【教师补充】上述材料中提到的酸雨是指pH<5.6的雨雪或其他形式的降水，形成酸雨的主要原因是大气中二氧化硫和氮氧化物等物质的过量排放。

【推测猜想】从组成上来看，SO2是一种非金属氧化物，而非金属氧化物大多是酸性氧化物，因此猜想SO2属于酸性氧化物，请同学们设计实验证明这一猜想。

探究环节：探究二氧化碳的化学性质

【实验探究】用三支试管各取少量上述塑料瓶中的SO2水溶液。

探究1：用洁净的玻璃棒蘸取第一支试管中的少量溶液点于pH试纸上，并与标准比色卡进行对照，测出SO2水溶液的pH值约为5。

探究2：在第二支试管中，滴入2～3滴石蕊试液，观察到溶液颜色变红。

探究3：将第三支试管中的溶液加入盛有澄清石灰水的烧杯中，观察到澄清石灰水变浑浊。

【小组讨论】SO2溶于水，水溶液呈酸性；SO2能与H2O、碱等发生化学反应，体现了酸性氧化物的性质。

解释环节：SO2水溶液呈酸性的原因

【教师引导】SO2水溶液之所以呈酸性，是因为溶于水的SO2与H2O发生了化学反应，生成了亚硫酸。请同学们写出化学方程式。

【学生回答】SO2 + H2O＝H2SO3。

【纠错】SO2 + H2O⇌H2SO3。

【教师讲解】SO2与水反应生成的产物是亚硫酸，亚硫酸不稳定，又分解为SO2与H2O。像这样，在相同的条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应，称为“可逆反应”。

迁移环节：含硫燃料中加生石灰可防治酸雨

【教师引导】在燃烧化石燃料时会产生废气SO2，若不及时治理，SO2过量排放就会引起酸雨。向含硫燃料中加入生石灰可达到治理SO2的目的，这是为什么呢？请写出相关的化学方程式。

【上台展示】生石灰可以与SO2发生反应，从而减少SO2的排放。反应方程式为：SO2 + CaO＝CaSO3。

设计意图：以酸雨的治理为切入点，让学生学习二氧化硫与碱性氧化物的反应，了解酸雨防治方法的同时掌握化学知识。

【回归情境】你们能用刚才学习的知识解释一下往葡萄酒中添加SO2为什么会具有杀菌的作用吗？（提示：在较低pH条件下，一些细菌无法存活）

【学生回答】加入SO2可使葡萄酒呈酸性，从而起到抑菌的作用。

吸引环节：二氧化硫在葡萄酒中作抗氧化剂

【教师提出】SO2可以防止葡萄汁中的天然成分，比如多酚、单宁等还原性物质被氧化，SO2为什么具有抗氧化的作用呢？（提示：从元素化合价及氧化还原反应的角度进行分析）

【学生回答】SO2中S元素的化合价为+4价，具有还原性，利用SO2的还原性可防止葡萄酒中的多酚、单宁等物质被氧化。

设计意图：通过SO2在葡萄酒中可作抗氧化剂的事例，引导学生从元素化合价和氧化还原反应的角度对SO2的性质进行推测，并通过实验探究获取知识，进而提升“变化观念”“科学探究”等核心素养。

探究环节：探究二氧化硫的还原性

【实验探究】

实验试剂：溴水、SO2水溶液。

实验操作：先在试管中加入少量的SO2水溶液，再滴加几滴溴水，然后振荡试管。

实验现象：溴水褪色。

解释环节：溴水褪色的原因

【教师解释】溴水之所以褪色，是因为SO2与溴水发生了氧化还原反应：SO2 + Br2 + 2H2O＝2HBr + H2SO4。

S元素的化合价从+4价变为+6价，化合价升高，SO2在该反应中作还原剂，被氧化，具有还原性。

迁移环节：SO2与其他氧化剂的反应

【教师小结】SO2的还原性还表现为能与氧气、氯水、酸性高锰酸钾溶液等发生反应。

【板书】2SO2 + O2 [催化剂] 2SO3

SO2 + Cl2 + 2H2O＝H2SO4 + 2HCl

5SO2+2KMnO4+2H2O＝K2SO4+2MnSO4 + 2H2SO4

探究环节：探究二氧化硫的氧化性

【实验探究】

实验试剂：SO2气体和H2S溶液。

实验操作：向H2S溶液中通入SO2气体。

实验现象：产生黄色沉淀。

解释环节：产生黄色沉淀的原因

【教师解释】之所以产生黄色沉淀，是因为SO2与H2S发生了反应：SO2+2H2S＝3S↓+2H2O。

【教师提问】在上述反应中，S元素的化合价是如何变化的？

【学生回答】SO2中S元素的化合价从+4价变为0价，化合价降低，SO2在该反应中作氧化剂，被还原，具有氧化性；H2S中S元素的化合价从-2价变为0价，化合价升高，H2S在该反应中作还原剂，被氧化，具有还原性。

任务三：认识二氧化硫的漂白性

吸引环节：超市采购冰糖

【情境导入】小明在A、B两个超市分别购买了一定数量的冰糖，其中A超市的冰糖颜色很白，而且透明度高，颗粒较小；B超市的冰糖略带淡黄色，呈大块状。同学们，如果让你们去采购冰糖，你们会选择哪种呢？

【学生回答】我会选择购买A超市的冰糖，因为A超市的冰糖颜色白且透明，颗粒大小适中。（经讨论，绝大部分学生同意这种选择）

【播放PPT】顾客在采购像银耳、莲藕和虾皮这样的食材时，总是喜欢挑选一些外观好看、色泽干净的，但你们知道这些颜色是怎么来的吗？

【展示图片】展示被二氧化硫漂白过的食物（如图3）。

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