基于深度學(xué)習(xí)的項(xiàng)目式單元復(fù)習(xí)教學(xué)實(shí)踐策略研究
——以“84消毒液安全使用手冊(cè)”為例

徐必亮

一、 深度學(xué)習(xí)與核心素養(yǎng)

基于深度學(xué)習(xí)的教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的深度思維，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，關(guān)注對(duì)學(xué)科本質(zhì)的研究。胡久華等認(rèn)為，化學(xué)深度學(xué)習(xí)是在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，開展以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，從宏微結(jié)合、變化守恒的視角，運(yùn)用證據(jù)推理與模型認(rèn)知的思維方式，解決綜合復(fù)雜問(wèn)題，獲得結(jié)構(gòu)化的化學(xué)核心知識(shí)，建立運(yùn)用化學(xué)學(xué)科思想解決問(wèn)題的思路方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。因此，教師在設(shè)計(jì)單元教學(xué)時(shí)，要清晰內(nèi)容關(guān)聯(lián)，分析核心內(nèi)容，深入挖掘單元價(jià)值，從思維進(jìn)階的角度設(shè)計(jì)單元教學(xué)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生高階思維的深度學(xué)習(xí)。教師創(chuàng)設(shè)的學(xué)習(xí)主題要能激發(fā)學(xué)生的深度思考，探究的主題情境要便于學(xué)生聯(lián)系已有基礎(chǔ)知識(shí)，這樣才能讓學(xué)生深度關(guān)聯(lián)并加工知識(shí)和信息，整合多渠道信息，建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

二、 項(xiàng)目主題內(nèi)容分析

新課程標(biāo)準(zhǔn)指出，元素化合物知識(shí)的學(xué)習(xí)應(yīng)發(fā)揮核心概念、反應(yīng)原理的指導(dǎo)作用，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建研究物質(zhì)性質(zhì)的視角和方法，形成實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的核心觀念和關(guān)鍵能力。在教學(xué)中，教師應(yīng)緊密聯(lián)系生產(chǎn)和生活實(shí)際，創(chuàng)設(shè)豐富多樣的真實(shí)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生完成富有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)，開展高水平的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，從而培育學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。滬科版高中化學(xué)必修一第二章“海洋中的鹵素資源”單元正式開啟高中化學(xué)元素化合物知識(shí)的學(xué)習(xí)，運(yùn)用第一章中物質(zhì)分類、檢驗(yàn)等知識(shí)研究氯及化合物的性質(zhì)及其變化規(guī)律，并為后續(xù)學(xué)習(xí)非金屬元素硫、氮、金屬等的知識(shí)打下基礎(chǔ)。本章出現(xiàn)氯氣、鹽酸、氯化鐵、次氯酸鹽等物質(zhì)，都含有氯元素，化合價(jià)不同。教材安排先學(xué)習(xí)此塊內(nèi)容，后學(xué)習(xí)氧化還原反應(yīng)。因此需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)化復(fù)習(xí)，將知識(shí)關(guān)系、認(rèn)識(shí)思路和核心觀念結(jié)構(gòu)化，形成統(tǒng)一的整體。

基于此，在本單元復(fù)習(xí)教學(xué)中，設(shè)計(jì)以“84消毒液安全使用手冊(cè)”真實(shí)情境為項(xiàng)目主題的教學(xué)活動(dòng)，設(shè)置新穎且富有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)，展開實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。運(yùn)用氧化還原反應(yīng)模型，分析84消毒液中主要成分次氯酸鈉的化學(xué)性質(zhì)，從已有次氯酸鈣的知識(shí)拓展物質(zhì)性質(zhì)以及化學(xué)變化的分類視角，初步嘗試深度了解物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律，更好地認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)。運(yùn)用價(jià)類二維圖列舉涉及的含氯物質(zhì)的性質(zhì)，初步了解價(jià)類二維圖在多價(jià)態(tài)元素性質(zhì)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用，為后續(xù)元素化合物教學(xué)中應(yīng)用價(jià)類二維圖做準(zhǔn)備。

三、 項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)

(1)從物質(zhì)類別、核心元素氯元素化合價(jià)角度分析和預(yù)測(cè)物質(zhì)的氧化性或還原性，發(fā)展認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)的角度。

(2)自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)84消毒液的主要成分次氯酸鈉的氧化性或還原性進(jìn)行分析、探究，構(gòu)建化合價(jià)-性質(zhì)模型，形成從氧化還原反應(yīng)的視角研究物質(zhì)的思路方法。

(3)基于真實(shí)問(wèn)題情境，在設(shè)計(jì)84消毒液安全使用手冊(cè)過(guò)程中，提出與化學(xué)相關(guān)的問(wèn)題，依據(jù)探究意圖設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究方案，形成研究物質(zhì)性質(zhì)、解決化學(xué)相關(guān)問(wèn)題的思路方法。

(4)以解決設(shè)計(jì)84消毒液安全使用手冊(cè)的真實(shí)問(wèn)題，增強(qiáng)科學(xué)合理使用化學(xué)藥品的意識(shí)，激勵(lì)學(xué)生積極參與社會(huì)活動(dòng)為“抗擊疫情”做貢獻(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生的家國(guó)情懷意識(shí)和責(zé)任擔(dān)當(dāng)素養(yǎng)。

四、 項(xiàng)目教學(xué)流程

本課以“84消毒液安全使用手冊(cè)”為總項(xiàng)目任務(wù)，設(shè)計(jì)思路如表1所示。

表1 “84消毒液安全使用手冊(cè)”項(xiàng)目任務(wù)設(shè)計(jì)思路

五、 項(xiàng)目?jī)?nèi)容實(shí)施過(guò)程

[背景]2020年春，新冠疫情打亂我們的生活節(jié)奏。為了消滅病毒，含氯的84消毒劑被廣泛使用。請(qǐng)大家設(shè)計(jì)84消毒液安全使用手冊(cè)并宣傳。

[閱讀思考]閱讀84消毒液的使用說(shuō)明書。發(fā)現(xiàn)不同場(chǎng)景消毒方案的差異較大，而且有一定的危險(xiǎn)性，不適合消毒所有的用品。你能發(fā)現(xiàn)哪些疑惑需要大家一起討論解決？

[學(xué)生展示]不同場(chǎng)景消毒方案有差異，如表2所示。這些說(shuō)明究竟是什么原因？

表2 84消毒液使用方法

1. 探究84消毒液能否消毒還原性材料

[分組討論]為什么不能用84消毒液處理鐵制品？

[小組匯報(bào)]根據(jù)氧化還原反應(yīng)，活潑金屬鐵有還原性，84消毒液的主要成分次氯酸鈉可能具有氧化性。

[設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)]設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)84消毒液主要成分次氯酸鈉的氧化性?？晒┻x擇的實(shí)驗(yàn)試劑：84消毒液、Fe(SO)溶液(黃色)、FeSO溶液(綠色)。

[小組匯報(bào)]選擇84消毒液和FeSO溶液。

[追問(wèn)]為什么選擇FeSO溶液，而不是Fe(SO)溶液？

[學(xué)生]驗(yàn)證次氯酸鈉的氧化性，需要設(shè)計(jì)氧化反應(yīng)。在氧化劑下，F(xiàn)e離子被氧化成Fe離子，顏色變化能判斷反應(yīng)發(fā)生。

[結(jié)論]通過(guò)實(shí)驗(yàn)，次氯酸鈉具有氧化性，在上述反應(yīng)中做氧化劑。

[小結(jié)]從微觀的角度復(fù)習(xí)電子得失引起化合價(jià)升降，即氧化還原認(rèn)知模型，如圖1所示。

圖1 氧化還原認(rèn)知模型Ⅰ

通過(guò)氧化還原認(rèn)知模型提煉出同種元素價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)變與氧化劑、還原劑關(guān)系的模型。理解元素物質(zhì)間轉(zhuǎn)化時(shí)，根據(jù)價(jià)態(tài)變化，判斷需要尋找氧化劑或還原劑。如圖2所示。

圖2 氧化還原認(rèn)知模型Ⅱ

2. 探究84消毒液為什么能讓織物和有色紙張等變白

[分組討論]請(qǐng)結(jié)合已學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究84消毒液的漂白情況，并分析討論發(fā)揮漂白作用的物質(zhì)。

[實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)]學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并匯報(bào)自己的想法。

教師提供信息支持：紫甘藍(lán)汁液在酸堿性環(huán)境中顯現(xiàn)不同的顏色，可以當(dāng)作指示劑。酸性環(huán)境里顯紅色，中性環(huán)境里顯紫色，堿性環(huán)境里顯綠色。

實(shí)驗(yàn)藥品：84消毒液、稀硫酸、pH試紙、紫甘藍(lán)汁液、紅色花朵等。

實(shí)驗(yàn)一：測(cè)84消毒液pH值。

實(shí)驗(yàn)二：將84消毒液滴加到紫甘藍(lán)汁液中，紫甘藍(lán)汁液呈綠色；繼續(xù)滴加84消毒液，綠色褪去。說(shuō)明84消毒液有漂白作用。

實(shí)驗(yàn)三：84消毒液漂白鮮花。左邊燒杯不加稀硫酸，右邊燒杯加稀硫酸。如圖3所示。

圖3 84消毒液漂白紅花

[小組匯報(bào)并解釋]加稀硫酸的漂白性更強(qiáng)。84消毒液呈堿性，次氯酸鈉與稀硫酸反應(yīng)生成的次氯酸發(fā)揮漂白性。不加硫酸的燒杯里，由于吸收空氣中的二氧化碳，也生成了次氯酸，漂白緩慢。

[問(wèn)題]通過(guò)二氧化碳、硫酸的比較，能得出什么結(jié)論？

[學(xué)生]①生成了HClO使84消毒液發(fā)揮漂白和消毒作用。日常生活中利用空氣中的CO就可以，而工業(yè)上為了加速漂白，會(huì)適當(dāng)添加鹽酸等。②由于HClO受熱、光照會(huì)分解，所以84消毒液保存方式是“陰涼、干燥、通風(fēng)，防止陽(yáng)光直射”。

3. 探究84消毒液與不同消毒清潔產(chǎn)品能否混用

資料：新聞報(bào)道，84消毒液與潔廁靈混用成奪命毒氣，奧運(yùn)游泳池中含氯消毒液與雙氧水混用造成消毒失效。如圖4所示。

圖4 資料在線1

[問(wèn)題鏈]①84消毒液與稀硫酸混用會(huì)讓漂白加快，說(shuō)明書中說(shuō)“不得將84消毒液與酸性產(chǎn)品混合使用”，新聞中也有報(bào)道類似的危險(xiǎn)事件，含氯消毒劑和過(guò)氧化氫混用致使消毒失效。如何解釋？②新聞報(bào)道中事件，能體現(xiàn)出次氯酸鈉的什么性質(zhì)？

[實(shí)驗(yàn)探究]討論并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)一：在礦泉水瓶中倒入濃鹽酸(或潔廁靈)，吸管中間綁一條濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙，蓋好瓶蓋。再?gòu)钠勘谙蚱恐凶⑸?4消毒液?，F(xiàn)象：試紙瞬間變藍(lán)，瓶?jī)?nèi)產(chǎn)生黃綠色氣體。

實(shí)驗(yàn)二：84消毒液加入過(guò)氧化氫溶液中，并用數(shù)字傳感器測(cè)氧氣濃度。

[學(xué)生]解釋現(xiàn)象，并運(yùn)用氧化還原模型分析反應(yīng)原理。

上述反應(yīng)均體現(xiàn)次氯酸鈉中+1價(jià)氯元素有強(qiáng)氧化性。

4. 探究并解釋不同消毒方案

[問(wèn)題鏈]閱讀圖5資料，回答問(wèn)題。

圖5 資料在線2

(1)84消毒液消毒的原理是什么？

(2)為什么84消毒液使用時(shí)有消殺時(shí)限？

(3)噴灑、浸泡和擦拭，哪個(gè)效果更好？

[學(xué)生閱讀資料、討論和回答]

(1)次氯酸鈉與空氣中二氧化碳反應(yīng)產(chǎn)生的次氯酸，進(jìn)入病菌體內(nèi)，達(dá)到消毒目的。

(2)次氯酸鈉與二氧化碳反應(yīng)、次氯酸進(jìn)攻病菌發(fā)揮消殺作用，都需要一定的時(shí)間。

(3)理論上，擦拭效果最佳。與空氣接觸面最廣，更快地生成次氯酸，產(chǎn)生更多的有效氯。

5. 知識(shí)進(jìn)階：含氯元素物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系

結(jié)合物質(zhì)分類視角，運(yùn)用氯元素價(jià)類二維圖，列舉本節(jié)課涉及的含氯物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系，在復(fù)習(xí)教學(xué)中鞏固串聯(lián)，使知識(shí)關(guān)系結(jié)構(gòu)化。從價(jià)類二維圖可以清晰地感受到物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系和氧化還原關(guān)系。如圖6所示。由于本節(jié)課主要探討的是氯及其化合物中-1、0、+1價(jià)物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化，對(duì)更多的含氯化合物不做過(guò)多涉及。

圖6 含氯元素轉(zhuǎn)化關(guān)系模型(初級(jí))

6. 設(shè)計(jì)84消毒液安全使用手冊(cè)

[課后任務(wù)]根據(jù)84消毒液說(shuō)明書和所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)84消毒液的安全使用手冊(cè)，并宣傳。

六、 項(xiàng)目教學(xué)反思

本復(fù)習(xí)主題以“設(shè)計(jì)含氯消毒液(84消毒液)的安全使用手冊(cè)”為項(xiàng)目任務(wù)，以次氯酸鈉的性質(zhì)探究為主線，運(yùn)用氧化還原等理論，沿著研究物質(zhì)性質(zhì)的基本思路，預(yù)測(cè)次氯酸鈉性質(zhì)，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這個(gè)過(guò)程中，通過(guò)讓學(xué)生充分實(shí)踐體驗(yàn)，充分預(yù)設(shè)和生成，實(shí)現(xiàn)深度互動(dòng)，逐漸提升學(xué)生的思維品質(zhì)?；谡鎸?shí)任務(wù)情境，在提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程中運(yùn)用化合價(jià)和性質(zhì)模型，外顯思維，內(nèi)化知識(shí)。同時(shí)，學(xué)生也形成了一定的元素化合物學(xué)習(xí)的思維模型，為后續(xù)學(xué)習(xí)其他元素化合物打好基礎(chǔ)?；谏疃葘W(xué)習(xí)的教學(xué)有利于促進(jìn)理解學(xué)習(xí)，發(fā)展高階思維，發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。本案例是真實(shí)情境為素材展開項(xiàng)目式單元深度學(xué)習(xí)，是一個(gè)剛開始的嘗試，收到了一定的效果，也對(duì)后續(xù)其他單元內(nèi)容的學(xué)習(xí)積累了一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。