基于“素養(yǎng)為本”的教學設計與實施以“含氯消毒劑”的項目式教學為例

陳允任 寧燕丹

摘要：以“科學地認識和使用含氯消毒劑”為項目學習主題，通過探究氯水中起殺菌消毒的物質(zhì)、探究“84”消毒液的主要成分、探究高效使用“84”消毒液的條件等活動，幫助學生認識氯水和次氯酸的性質(zhì)，發(fā)展運用化學知識解釋生活問題的能力，提高學生科學探究的能力，形成一般探究思路。

關鍵詞：含氯消毒劑;科學探究;項目式教學

文章編號：1008-0546（2021）05-0036-04中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.05.009

一、內(nèi)容分析

“氯及其化合物”是高中化學必修課程中的核心內(nèi)容之一。氯元素是典型的非金屬元素，氯氣和含氯化合物在生產(chǎn)、生活等各方面應用廣泛。對“氯及其化合物”進行2課時的項目式教學，更能體現(xiàn)本單元豐富的化學學科核心素養(yǎng)發(fā)展價值。

本項目第一課時學習了氯原子的結(jié)構(gòu)、氯氣的物理及化學性質(zhì);本課例作為第二課時，主要承載氯氣的應用、次氯酸的主要性質(zhì)兩部分內(nèi)容。含氯消毒液的教學功能與價值有三方面：（1）增強對含氯化合物的性質(zhì)的理解和應用;（2）基于物質(zhì)性質(zhì)理解化工產(chǎn)品制備原理和使用方法的能力，發(fā)展科學探究能力;（3）能在生活中運用化學知識解讀說明書，分析產(chǎn)品的成分和性質(zhì)，根據(jù)產(chǎn)品性質(zhì)理解使用方法和注意事項，培養(yǎng)公民的基本科學素養(yǎng)。

二、學情分析

1.已有認知結(jié)構(gòu)分析。“氯及其化合物”是人教版化學必修1第二章第二節(jié)的學習內(nèi)容。第一章學習內(nèi)容包括物質(zhì)的分類及轉(zhuǎn)化、離子反應、氧化還原反應， 第二章第一節(jié)的學習內(nèi)容是鈉及其化合物。學生在第一章學習中，已經(jīng)知道不同類別物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化、離子反應、氧化還原反應是認識物質(zhì)性質(zhì)與物質(zhì)轉(zhuǎn)化的三個重要角度。在“鈉及其化合物”的學習中，通過探究實驗“鈉與水的反應”，學生已經(jīng)經(jīng)歷過“預測-方案-證據(jù)-結(jié)論”的一般探究思路。在“氯及其化合物”的第一課時，學生認識了氯原子的結(jié)構(gòu)、氯氣的物理性質(zhì)及化學性質(zhì)，對氯元素、含氯物質(zhì)的性質(zhì)有了初步的認識。

2.現(xiàn)有認知能力分析。在已有認知結(jié)構(gòu)的基礎上，“氯及其化合物”第二課時可引導學生從氯氣性質(zhì)的角度認識氯氣的應用，通過物質(zhì)性質(zhì)、物質(zhì)檢驗等實驗探究進一步認識次氯酸的性質(zhì)與應用，鞏固一般探究思路。次氯酸及其鹽是消毒產(chǎn)品、漂白產(chǎn)品的主要成分，實際生活中，要在適宜條件下貯存、使用消毒產(chǎn)品、漂白產(chǎn)品，才能發(fā)揮最好的效果。對含氯消毒劑貯存、使用條件的探究，有利于幫助學生提高系統(tǒng)分析問題的能力，發(fā)展科學思維。

3.認知情感分析。從第一課時氯氣的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，到第二課時氯氣的應用、次氯酸的性質(zhì)與應用，體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途的化學觀念，也充分體現(xiàn)了化學與生活是緊密聯(lián)系的，化學為生產(chǎn)生活做出了重要貢獻。

三、課標解讀

1.根據(jù)《普通高中化學課程標準（2017年版）》“常見的無機物及其應用”主題“非金屬及其化合物”的內(nèi)容要求，在學習“氯及其化合物”內(nèi)容時，要結(jié)合真實情境中的應用實例或通過實驗探究，了解氯及其重要化合物的主要性質(zhì)，認識這些物質(zhì)在生產(chǎn)中的應用⑴。

2.根據(jù)學業(yè)要求，要“能從物質(zhì)類別、元素價態(tài)的角度，依據(jù)復分解反應和氧化還原反應原理，預測物質(zhì)的化學性質(zhì)和變化，設計實驗進行初步驗證，并能分析、解釋有關實驗現(xiàn)象”“能根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)分析實驗室、生產(chǎn)、生活及環(huán)境中的某些常見問題，說明妥善保存、合理使用化學品的常見方法”⑵。

四、教學目標

以含氯化合物的性質(zhì)、科學探究能力、運用化學知識解釋生活問題的能力為重點，制定以下項目教學目標：

1.通過含氯物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化關系，利用氯水和次氯酸的性質(zhì)分析氯氣消毒自來水的反應原理，掌握常見含氯消毒劑的制備方法，建立物質(zhì)性質(zhì)與物質(zhì)用途的關系，發(fā)展學生宏觀辨識與微觀探析的核心學科素養(yǎng)。

2.通過驗證自來水消毒過程中起作用的微粒、探究“84”消毒液的組成和使用條件等多組實驗，建立、鞏固并落實“預測-方案-證據(jù)-結(jié)論”的一般探究思路，發(fā)展學生物質(zhì)性質(zhì)的實驗探究設計水平，以及科學探究與創(chuàng)新思維。

3.通過探討主要成分、解讀使用說明、尋找使用條件、歸納貯存條件、分析生活實例等“84”消毒液的相關問題，了解產(chǎn)品生產(chǎn)與使用需要考慮的因素，學會科學地使用含氯消毒劑，樹立生活中的化學意識及其對化學價值的認識，發(fā)展學生的科學態(tài)度與社會責任。

五、設計思路

1.以發(fā)展學生問題意識和科學探究能力作為本節(jié)的核心目標。對于高一的學生，經(jīng)過一學期的學習，具有一定的科學探究能力，本項目擬通過多組不同類型的實驗探究進一步發(fā)展學生的科學探究能力⑶（圖1）?！?4”消毒液的有效成分是次氯酸鹽，相比于次氯酸鹽，氯氣是學生更為熟悉的物質(zhì)。氯氣在很長一段時間里被用作自來水的消毒劑，氯水中真正起消毒作用的物質(zhì)是次氯酸，可以通過探究氯水中起消毒作用的物質(zhì)，引導學生發(fā)現(xiàn)次氯酸及次氯酸鹽的消毒作用，進而引出“84”消毒液，該過程體現(xiàn)物質(zhì)性質(zhì)探究的思路方法。隨后，探究“84”消毒液主要成分體現(xiàn)了物質(zhì)檢驗的思路方法，由此，通過不同類型的探究實驗，幫助學生形成一般探究思路，為今后的學習不同類型探究實驗打下基礎。相關研究表明，溫度、pH、光照和濃度都會影響“84”消毒液的消毒效果，本項目在探究影響“84”消毒液使用效果的因素實驗中將以濃度、溫度和pH作為實驗變量。

2.融合多種教學方式與手段，體現(xiàn)化學學科的教學特色?；瘜W實驗不僅是學習化學的手段，更是化學學習的重要內(nèi)容，本課圍繞“84”消毒液創(chuàng)設了多個真實情境，引導學生通過提出猜想、設計方案、分組討論、實驗探究、小組匯報等學習方式和教學手段，推進學生對氯氣應用、次氯酸性質(zhì)與應用的認識，建立“預測-方案-證據(jù)-結(jié)論”的一般探究思路，培養(yǎng)學生科學探究的能力。課后設置以“消毒劑”為關鍵詞網(wǎng)上搜集整理相關資料，以及分析探究“消毒劑能否混合使用？”的延伸任務，體現(xiàn)信息技術(shù)與化學教學的融合， 進一步引導學生運用所學的知識、分析問題的思路去解決真實的問題，實現(xiàn)深度學習。

六、教學流程

教學流程見表1。

七、教學反思

化學與生活息息相關，倡導課堂與真實生活問題相結(jié)合。本項目教學設計了3個學習任務，將氯的性質(zhì)與用途融入到“科學認識和使用含氯消毒劑”為主題的教學當中，采用小組合作學習的方式，開展以化學實驗為主的多種探究活動，培養(yǎng)學生運用已有知識或信息去推測物質(zhì)可能具有的性質(zhì)的證據(jù)推理意識， 以化學的視角科學地認識、使用化學產(chǎn)品，建立具有安全意識和嚴謹求實的科學態(tài)度。

任務1探究氯水中殺菌消毒的物質(zhì)中，學生能夠根據(jù)相關物質(zhì)的性質(zhì)解釋自來水的消毒、設計實驗驗證次氯酸的強氧化性，討論生活中漂白劑和消毒劑的主要成分可能是什么時，學生根據(jù)酸性物質(zhì)能與堿反應，提出將氯水轉(zhuǎn)化為次氯酸鹽，說明學生能根據(jù)氯元素的價態(tài)為+1價，判斷CIO^-同樣可能具有強氧化性，表明學生具備了分析物質(zhì)性質(zhì)的角度與方法，利用物質(zhì)性質(zhì)解釋生活問題的能力。任務2和任務3中學生能夠依據(jù)問題準確判斷自變量，尋找觀測變量， 解釋實驗現(xiàn)象，進而推出結(jié)論，說明學生形成了一般對比、探究實驗的設計思路。

任務1討論生活中漂白劑和消毒劑的主要成分是否為氯水，任務2根據(jù)說明書推測化學性質(zhì)、任務3根據(jù)實驗結(jié)果歸納貯存條件時，學生均能根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)解決實際生活問題，說明學生成功建立了生活中的化學意識。

本項目在任務3多變量的實驗探究中，采用分組實驗的方式展開學生實驗，既節(jié)省了時間，也成功探究了影響使用“84”消毒液的因素。但本項目在各小組實驗后沒有充分的時間討論、小結(jié)一般探究思路， 沒有外顯不同類型實驗設計的基本原則，這可能導致學生對一般探究思路的印象不夠深刻。

八、案例說明

1.基于核心素養(yǎng)，實現(xiàn)“教-學-評”一體化

本項目設置了多個真實情境，學生通過小組提/11猜想，接著討論得出探究方案，然后通過實驗獲取證據(jù)支持觀點，這既是學生運用氯氣的性質(zhì)、次氯酸的性質(zhì)解釋其應用的過程，更是運用化學知識解決“探究氯水中殺菌消毒的物質(zhì)”“探究'84'消毒液的主要成分”“探究高效使用“84”消毒液的條件”等真實問題的過程，在這個過程中，學生主要發(fā)展了宏觀辨識與微觀探析、科學探究與創(chuàng)新意識、科學態(tài)度與社會責任的學科核心素養(yǎng)。在多個情境分析與多組實驗探究中，學生表現(xiàn)出能從物質(zhì)類別、元素價態(tài)的角度預測、理解物質(zhì)的性質(zhì)，能設計實驗、分析解釋有關實驗現(xiàn)象得出結(jié)論、能根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)分析消毒劑的貯存與合理使用的方法，達到了學業(yè)質(zhì)量標準的要求。課后設置資料搜集整理、獨立設計實驗方案的評價任務， 以引導學生歸納總結(jié)、運用分析思路解決其他真實問題。

2.活動層層遞進，實現(xiàn)深度學習

本項目在第一課時認識了氯氣結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的基礎上，主要圍繞“氯水中殺菌消毒的物質(zhì)是什么”“'84'消毒液的主要成分是什么”“什么條件下能實現(xiàn)'84'消毒液的高效使用”展開討論與探究?！奥葰饩哂袕娧趸裕遣皇锹葰馄鹣咀饔?？如何證明是次氯酸起消毒作用？”“如何利用物質(zhì)轉(zhuǎn)化，更好貯存消毒劑？”“‘84消毒液的主要成分是什么？如何證明你的猜想？”“哪些因素會影響'84'消毒液的使用效果？如何證明你的猜想？”等問題的設置環(huán)環(huán)相扣、層層遞進，在多組探究中提出猜想、小組討論、進行實驗、尋找證據(jù)支持觀點，學生對含氯消毒劑有了深入的思考與系統(tǒng)的認識，也發(fā)展了合作探究的能力和科學思維，實現(xiàn)了深度學習。

3.教學方式多樣，學生主體參與

本項目設計了物質(zhì)性質(zhì)探究、物質(zhì)檢驗探究、反應規(guī)律探究等不同類型的實驗探究任務，全程采用學生討論與實驗探究相結(jié)合的方式，課上鼓勵學生提：I*.猜想、設計并實施方案、獲得支持觀點的證據(jù)，組織學生展示實驗結(jié)果，課后組織學生再通過網(wǎng)絡上搜集消毒劑的相關資料，匯總整理再展示，再獨立設計實驗方案探究真實問題，教師僅做引導者，充分體現(xiàn)了學生的學習主體地位。

參考文獻

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[3]王磊.基于學生核心素養(yǎng)的化學學科能力研究[M].北京：北京師范大學出版社，2017