基于生活問題的主題單元復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計*——游泳池中的化學(xué)

任寧生 陳 凱 徐 惠

（1上海師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 上海 200234；2南京曉莊學(xué)院教師教育學(xué)院 江蘇 南京 211171；3江蘇省蘇州中學(xué) 江蘇 蘇州 215007）

一、設(shè)計思路

傳統(tǒng)的中學(xué)化學(xué)復(fù)習(xí)課過于關(guān)注知識結(jié)構(gòu)的建構(gòu)和完善，以及解題技能的強(qiáng)化和熟練，所以相當(dāng)一部分化學(xué)教師在復(fù)習(xí)課教學(xué)力爭知識點(diǎn)再現(xiàn)面面俱到，并將其以知識網(wǎng)絡(luò)形式呈現(xiàn)，輔以題組式的例題和習(xí)題講練。教學(xué)實(shí)踐表明，這樣的復(fù)習(xí)方式缺乏對學(xué)生新奇感的刺激和挑戰(zhàn)欲的激發(fā)。保志明老師也指出，由于目前高考評價制度的限制，所以高三的化學(xué)復(fù)習(xí)更易讓教師產(chǎn)生一種錯覺：急切而目標(biāo)鮮明地進(jìn)行復(fù)習(xí)、應(yīng)試，那就是高效地教學(xué)，所以高三化學(xué)復(fù)習(xí)長期強(qiáng)調(diào)知識點(diǎn)梳理和習(xí)題演練，過分關(guān)注知識與技能的目標(biāo)，卻忽略了原本的學(xué)習(xí)者本身，忽略了過程與方法、情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)的達(dá)成，這種急功近利的心態(tài)會讓我們的學(xué)生損失太大：損失了學(xué)習(xí)的樂趣，損失了深層思維的樂趣，損失了交流傾聽的樂趣，損失了動手探究的樂趣，其結(jié)果只能是欲速則不達(dá)，且對學(xué)生今后的發(fā)展危害巨大，這樣的高效只能是低效甚至無效［1］。

在基礎(chǔ)教育課程改革向前推進(jìn)的過程中，將分散的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，把具有緊密聯(lián)系的知識點(diǎn)及背景作為一個單元整體，通盤考慮、整合設(shè)計，稱之為“主題單元教學(xué)”。它打破了傳統(tǒng)的“課”與“課”之間的聯(lián)系，往往能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的綜合、教學(xué)內(nèi)容的整合、教學(xué)環(huán)節(jié)之間的配合，促進(jìn)知識的聯(lián)系和應(yīng)用。目前在內(nèi)地理科教學(xué)中并不多見，多用于階段復(fù)習(xí)或總復(fù)習(xí)中，而港臺地區(qū)已經(jīng)多用于新課教學(xué)，又名“教學(xué)模組”。

化學(xué)教學(xué)中如何選取主題設(shè)計單元教學(xué)？首先要選取合適的落點(diǎn)和素材開發(fā)入手。

筆者嘗試以同學(xué)生活中的化學(xué)問題為載體，在問題的揭示和解決過程中，培養(yǎng)學(xué)生從化學(xué)視角觀察和分析生活問題的能力，激活、調(diào)用、強(qiáng)化、豐富學(xué)生在三年里所學(xué)的各個模塊知識和技能，同時也促使學(xué)生的情感態(tài)度價值觀得到升華［2］。游泳池水承載了多種化學(xué)物質(zhì)，從無機(jī)物到有機(jī)物，有利有弊，體現(xiàn)不同物質(zhì)的個性特征；游泳池中也在時刻發(fā)生變化，滲透了眾多化學(xué)原理。教學(xué)設(shè)計立足于主題串聯(lián)，以游泳池串聯(lián)高考復(fù)習(xí)要點(diǎn)，涉及高中化學(xué)教材必修1以及化學(xué)反應(yīng)原理、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)化學(xué)等多個模塊，滲透生活化學(xué)觀點(diǎn)，進(jìn)行知識的整合與升華。

二、教學(xué)設(shè)計

［課堂引入］

（教師）在炎熱的夏季，游泳成了大眾非常喜歡的運(yùn)動之一，而隨著游泳人數(shù)的日益增多，游泳池中池水的水質(zhì)等問題等越來越得到人們的重視，讓我們對游泳池中的化學(xué)問題進(jìn)行一個較為深入的討論。

［無機(jī)元素化學(xué)的復(fù)習(xí)］

（教師）呈現(xiàn)游泳池的相關(guān)圖片，詢問學(xué)生有顏色的原因。

（學(xué)生）討論、猜測（硫酸銅溶液）。

（教師）如何檢驗(yàn) Cu2＋。

（學(xué)生）討論、回答。

（教師）補(bǔ)充化學(xué)實(shí)驗(yàn)，將氨水逐滴滴加入硫酸銅溶液，與鋁離子的沉淀反應(yīng)對比

適量 NaOH：Al3＋＋OH－=A=l（OH）3↓

過量 NaOH：Al（OH）3＋OH－=AlO－2＋H2O

適量氨水：Cu2＋＋2NH3·H2OC=u（OH）2↓＋2NH＋4

過量氨水：Cu（OH）2＋4NH3·H2O［Cu（NH3）4］2＋＋2OH－＋4H2O

（學(xué)生）觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄。

（設(shè)計意圖：教師通過顏色引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，通過硫酸銅的檢驗(yàn)，回顧高中學(xué)過的幾種金屬的檢驗(yàn)方法。學(xué)生通過觀察和已有知識從簡單的知識入手提高學(xué)習(xí)的興趣，并通過簡單對比，掌握適量或過量溶液對于同一反應(yīng)物的不同化學(xué)變化的影響，同時腦海中強(qiáng)化配合物的概念。）

（教師）游泳池中除了硫酸銅這種消毒物質(zhì)，更多的是次氯酸這種物質(zhì)，而此物質(zhì)之所以可以用于消毒，為什么？

（學(xué)生）討論、回答。

（教師）次氯酸的消毒殺菌與漂白作用均是因?yàn)槠鋸?qiáng)氧化性。將氯的幾個含氧酸比較酸性和氧化性大小，并解釋原因。

（學(xué)生）討論、交流。

（教師）小結(jié)：拓展。提示將上述各酸對應(yīng)的鹽分別與KI反應(yīng)，ClO－氧化性最強(qiáng)，無需用酸酸化即有I2析出。

（設(shè)計意圖：教師通過新聞聯(lián)系到次氯酸的生成，引出Cl2和水的可逆反應(yīng)，復(fù)習(xí)可逆反應(yīng)的相關(guān)概念，同時對次氯酸的性質(zhì)進(jìn)行復(fù)習(xí)；聯(lián)系《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》選修模塊，通過化合價對其氧化性和酸性進(jìn)行深入探究。）

（教師）總結(jié)漂白劑。SO2和次氯酸的漂白原理有什么區(qū)別？為什么SO2不能用作游泳池水凈化？

（學(xué)生）討論、回答。

（教師）次氯酸電離方程式是HClO?H＋＋ClO－，什么因素是影響次氯酸的電離的主要因素？

（學(xué)生）討論、回答。

（教師）呈現(xiàn)圖表［3］。

（學(xué)生）觀察、分析。

（教師）對于次氯酸而言，其久置失效的原因是什么？

（學(xué)生）回答。

（教師）在新制氯水中加入以下物質(zhì)，討論反應(yīng)現(xiàn)象并寫出相關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式：①紫色石蕊試液；②FeCl2溶液；③AgNO3溶液；④Na2CO3溶液；⑤SO2通入氯水中；⑥鎂粉。

（學(xué)生）討論，回答。

（教師）既然次氯酸久置失效，那怎樣衡量次氯酸失效呢？

（學(xué)生）討論，回答。

（投影）拓展知識：在衡量次氯酸失效方面，引入一個新的概念“有效氯”。有效氯不是氯的百分含量，而是指含氯消毒劑的氧化能力相當(dāng)于多少氯的氧化能力。即以一定量的含氯消毒劑與酸作用，在反應(yīng)完成時，其氧化能力相當(dāng)于多少質(zhì)量的氯氣的氧化能力。仔細(xì)揣摩概念，根據(jù)定義，此氧化能力是與氯氣進(jìn)行對比，那么與氯氣在失去1mol電子時，次氯酸卻失去2mol電子形成氧化態(tài)的Cl－。根據(jù)這個概念計算一個簡單的次氯酸鈣中的有效氯含量？

（學(xué)生）計算，練習(xí)。

（教師）根據(jù)有效氯的定義，確定以下幾種百分比濃度都是1%的含氯消毒劑溶液：漂粉精（主要成分次氯酸鈣）、優(yōu)氯凈（主要成分二氯異氰尿酸鈉，分子式：C3Cl2N3NaO3）、二氧化氯、漂水（主要成分次氯酸鈉）（由于四種溶液都很稀，它們的密度都可視為1）有效氯的相對大小。

（學(xué)生）討論，計算。

（設(shè)計意圖：通過問題組引導(dǎo)學(xué)生層層深入，深入認(rèn)識化學(xué)平衡和次氯酸的漂白性；并拓展有效氯的相關(guān)概念，在新的問題解決中提高信息遷移能力。）

［化學(xué)原理的復(fù)習(xí)］

（教師）如何制備消毒水？分析電子得失。

（學(xué)生）計算，練習(xí)。

（教師）講述個人經(jīng)歷，早上剛打開自來水發(fā)現(xiàn)水渾濁，放置一會，渾濁消失，寫出相關(guān)化學(xué)方程式。

（學(xué)生）討論，回答。

（教師）在70℃的溫度下，將Cl2通入NaOH溶液中制取消毒水，卻發(fā)生兩個自身氧化還原反應(yīng)，生成NaClO與NaClO3的物質(zhì)的量之比為4∶1，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。

（學(xué)生）計算，討論。

（教師）長期放置的消毒水中會發(fā)生什么反應(yīng)。

（學(xué)生）回答。

（教師）長期放置的消毒水會失效，美國的某地已經(jīng)將原來用于消毒的氯全部轉(zhuǎn)化為了氯胺，為什么？

（學(xué)生）思考，討論。

（教師）提示：如何由次氯酸經(jīng)過取代反應(yīng)生成氯胺？

（學(xué)生）討論，回答。

（教師）例題：近年來，某些自來水廠在用液氯進(jìn)行消毒處理時還加入少量液氨，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NH3＋HClO?H2O＋NH2Cl （一氯胺），NH2Cl較HClO穩(wěn)定，試分析加液氨能延長液氯殺菌時間的原因：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（學(xué)生）思考，回答。

（教師）人們在實(shí)際的游泳池中，因?yàn)槿松砩系囊恍┡判刮锏仍驎沟糜境刂械膶?shí)際pH常常小于6，那么怎么樣控制泳池中的 pH 恒定在 6.5－8.5之間？

（學(xué)生）討論，思考。

（教師）總結(jié)：通常在控制溶液的pH時，常加入一些鹽類物質(zhì)反應(yīng)調(diào)節(jié)，如溶液過強(qiáng)則加入碳酸鹽，堿性過強(qiáng)加入弱酸性物質(zhì)等。而在泳池中常加入碳酸鹽物質(zhì)降低溶液的酸性。

（設(shè)計意圖：從游泳池出發(fā)，復(fù)習(xí)氧化還原反應(yīng)、電子守恒，化學(xué)平衡和酸堿反應(yīng)。）

［有機(jī)化學(xué)的復(fù)習(xí)］

（投影）：相對于無機(jī)消毒劑而言，有機(jī)消毒劑殺菌作用慢，性能卻較為穩(wěn)定，因此，現(xiàn)在普遍游泳池中，采用有機(jī)殺毒劑的較為多。但是，在使用這些消毒劑的過程中，我們依然會遇到相應(yīng)的問題。南京市體育運(yùn)動學(xué)校游泳池發(fā)生三氯異氰尿酸中毒事件，有28人中毒被送往醫(yī)院檢查和治療。次日，28名游泳客人包括肇事工作人員王某入院檢查和治療，大部分中毒者傷情趨向平穩(wěn)和好轉(zhuǎn)，4人出現(xiàn)肺氣腫和呼吸困難，一名9歲男童情況較為嚴(yán)重，仍在搶救之中。

（教師）在汶川的抗震救災(zāi)中，三氯異氰尿酸（TCCA）是應(yīng)用最多的消毒劑之一。三氯異氰尿酸又稱強(qiáng)氯精，化學(xué)式為C3Cl3N3O3，使用時需先將其溶解在水中，利用其水解產(chǎn)物的氧化性消毒滅菌。三氯異氰尿酸水溶液消毒的有效成分是什么？

（學(xué)生）回答。

（投影）出示三氯異氰尿酸結(jié)構(gòu)式該結(jié)構(gòu)中是否所有原子在同一平面？

（學(xué)生）討論，交流

（投影）顯示三氯異氰尿酸3D圖，驗(yàn)證。

（教師）為了穩(wěn)定含氯量，常向泳池中放入異氰尿酸，讓它與次氯酸根反應(yīng)，生成的二氯異氰尿酸不會光照分解，卻可以向左移動平衡泳池中失去的次氯酸根，反應(yīng)式如下：

從異氰尿酸的結(jié)果入手，分析異氰尿酸可能具有的性質(zhì)和危害。

（學(xué)生）思考、討論

（設(shè)計意圖：從三氯異氰尿酸入手，復(fù)習(xí)有機(jī)物質(zhì)官能團(tuán)，理解結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途的關(guān)系。）

［實(shí)驗(yàn)化學(xué)的復(fù)習(xí)］

（教師）設(shè)計一個實(shí)驗(yàn)來測量一下游泳池中氯的含量。

（學(xué)生）思考、討論

（教師）提供資料：游泳池中的有效氯在酸性條件下可以將碘化鉀氧化為單質(zhì)碘，再用硫代硫酸鈉滴定［4］。

（學(xué)生）討論思路：確定實(shí)驗(yàn)原理→選擇藥品→設(shè)計裝置→設(shè)計步驟→觀察現(xiàn)象→列出計算式。

（設(shè)計意圖：通過對實(shí)驗(yàn)的設(shè)計，運(yùn)用本節(jié)課復(fù)習(xí)的知識，掌握常見實(shí)驗(yàn)操作方法和儀器的使用方法。）

［總結(jié)］

（教師）在游泳后為什么要習(xí)慣性的沐??？

（學(xué)生）聯(lián)系自身思考

（設(shè)計意圖：拓展學(xué)生思維，并且讓學(xué)生認(rèn)識到物質(zhì)的兩面性，強(qiáng)調(diào)化學(xué)安全問題的重要性，從各方面考慮問題。）

三、教學(xué)反思

1.主題教學(xué)單元選材和線索組織

復(fù)習(xí)課為什么枯燥？一是內(nèi)容重復(fù)，二是問題陳舊。關(guān)鍵是認(rèn)識問題的視角沒有變化，不能與學(xué)生已有的認(rèn)知發(fā)生沖突，一味回顧舊知識，自然引不起學(xué)生興趣。

主題單元能在不同內(nèi)容和技能領(lǐng)域之間建立起有意義的連接，為學(xué)習(xí)提供一個富有價值的認(rèn)知焦點(diǎn)。它在新舊知識、多領(lǐng)域知識之間建立的連接，將有助于學(xué)習(xí)者獲取整體的、全面的、網(wǎng)狀的知識，鼓勵學(xué)習(xí)者從廣泛的視角來進(jìn)行思考，從而有助于提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)遷移能力、高級思維技能和問題解決能力。

從生活問題中開發(fā)主題教學(xué)單元，是我們設(shè)計的出發(fā)點(diǎn)，利于在復(fù)習(xí)課中保持學(xué)生學(xué)習(xí)新鮮感。生活中的問題往往是綜合性的，通過陌生的實(shí)際問題引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，還能夠較為有效地將高中化學(xué)不同模塊重要的知識點(diǎn)有機(jī)串聯(lián)起來，加強(qiáng)學(xué)生的綜合應(yīng)用知識解決問題的能力。

我們對于游泳池化學(xué)主題的素材開發(fā)適合單學(xué)科教學(xué)單元，既包括本課程的既定內(nèi)容，又包括與該主題密切相關(guān)的部分拓展內(nèi)容。復(fù)習(xí)知識點(diǎn)用生活案例承載，結(jié)合化學(xué)學(xué)科觀念與思維方法，教學(xué)內(nèi)容適當(dāng)發(fā)散；進(jìn)行這樣一個設(shè)計來引領(lǐng)學(xué)生對化學(xué)實(shí)際運(yùn)用的思考，涉及“是什么”，“為什么”，“怎么辦”三層次問題，給學(xué)生提供一個由淺入深的思考過程，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。學(xué)生的化學(xué)學(xué)科意識得到加強(qiáng)，有助于學(xué)生今后學(xué)習(xí)觸類旁通；在問題解決過程中，最大限度地激活學(xué)生的知識和技能儲備，能加深學(xué)生積極的情感體驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)習(xí)的意義和價值，因而是一種有效的教學(xué)方式、復(fù)習(xí)方式。

2.主題教學(xué)單元開發(fā)展望

限于課時和常規(guī)教學(xué)進(jìn)度，主題教學(xué)單元雖然還不能在教學(xué)一線廣泛推廣，但在復(fù)習(xí)課中使用，以其綜合性還是有廣闊前景，有利于提升學(xué)生對于學(xué)科知識的靈活應(yīng)用。另外，目前學(xué)校提倡的校本課程開發(fā)可以主題教學(xué)單元形式呈現(xiàn)，不拘泥于原教材的體例，用社會新聞素材作為情境引發(fā)一系列知識的呈現(xiàn)。在主題教學(xué)單元中，也不必拘泥于學(xué)科的界限，多學(xué)科的融合更加有利于促進(jìn)教師的團(tuán)體合作、學(xué)生的解決問題能力，例如游泳池的話題可以結(jié)合物理談浮力和水中的運(yùn)動，聯(lián)系生物談細(xì)菌和滅菌等。

同時，我們不可否認(rèn)主題教學(xué)單元的一些不足，如主題教學(xué)單元對教師的視野拓展、綜合滲透的要求較高；學(xué)生也覺得主題單元教學(xué)與傳統(tǒng)的復(fù)習(xí)模式相比，目標(biāo)發(fā)散，而且知識涉及面過廣沒能考慮到考點(diǎn)細(xì)節(jié)。當(dāng)然隨著主題教學(xué)單元研究和實(shí)踐的深入，該模式應(yīng)該會成為中學(xué)化學(xué)復(fù)習(xí)課的主流之一，也會對于改善化學(xué)學(xué)習(xí)方法有一定促進(jìn)作用。

［1］ 保志明.對高三化學(xué)復(fù)習(xí)課效率的反思［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2011，（9）：48－50

［2］ 陳益.“主題串聯(lián)式”有機(jī)化學(xué)單元復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計［J］.化學(xué)教學(xué)，2010，（8）：56－59

［3］ http：／／www.dougdelamatter.com／website／science／chemistry／pool／pool1.pdf

［4］ 吳江華，楊慧榮，周志華.與84消毒液有關(guān)的一組實(shí)驗(yàn)設(shè)計［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2005，（11）：23－24