促進(jìn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)落地的教學(xué)

郭瑞云 陳紅碩 王長(zhǎng)艷

摘要：以“無機(jī)含氯消毒劑”為例，以“培養(yǎng)核心素養(yǎng)”為立意，以新型冠狀病毒為情境素材，通過全面認(rèn)識(shí)氯及其化合物的性質(zhì)，綜合分析其在應(yīng)用過程中的優(yōu)勢(shì)與不足，不斷優(yōu)化方案，努力尋找更穩(wěn)定、更安全、更高效的消毒劑。在尋找高效含氯消毒劑的過程中，讓學(xué)生切身感受到化學(xué)與生活的密切聯(lián)系，學(xué)會(huì)用辨證的思想去評(píng)判事物，從而能夠更好地培養(yǎng)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：含氯消毒劑;化學(xué)核心素養(yǎng);辯證思想

文章編號(hào)：1008-0546（2021）01-0022-03

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2021.01.006

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出：學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。高中學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)包括宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任五個(gè)方面。關(guān)注學(xué)生“核心素養(yǎng)”的培養(yǎng)是目前基礎(chǔ)教育理論研究和實(shí)踐變革的重大趨勢(shì)，如何在學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)與課程教學(xué)之間建立起內(nèi)在聯(lián)系成為課程改革的重點(diǎn)。課程改革“以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為主旨”，倡導(dǎo)“從生活走進(jìn)化學(xué)，從化學(xué)走進(jìn)社會(huì)”。在課程理念中都強(qiáng)調(diào)化學(xué)與生活、自然、STS（科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)）的相互聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)化學(xué)在促進(jìn)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中的重要作用[1-2]。目前，面對(duì)新型冠狀病毒，國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)發(fā)布了《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案（試行第五版）》[3]，明確包括含氯物質(zhì)在內(nèi)的消毒劑可有效滅活病毒，對(duì)于新型冠狀病毒的防控發(fā)揮重要作用。將新型冠狀病毒與高一化學(xué)學(xué)科中氯及其化合物的知識(shí)[4]相結(jié)合，一方面在課堂上復(fù)習(xí)鞏固知識(shí)的同時(shí)能更好地落實(shí)核心素養(yǎng)，另一方面能讓學(xué)生體會(huì)化學(xué)與生活、社會(huì)的密切關(guān)系。

一、核心素養(yǎng)落實(shí)的要點(diǎn)

核心素養(yǎng)的落實(shí)，第一要點(diǎn)是了解學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)。目前，學(xué)生已經(jīng)掌握氯及其化合物、氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)等相關(guān)知識(shí)，初步建立物質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)知模型，但在證據(jù)的收集、分析、推理方面尚有不足，對(duì)于辯證認(rèn)識(shí)事物的能力還有待提高。為更好地落實(shí)核心素養(yǎng)及課程理念，以新型冠狀病毒為情境素材，以尋找更穩(wěn)定、更安全、更高效的無機(jī)含氯消毒劑為主線，將氯及其化合物的性質(zhì)、轉(zhuǎn)化和應(yīng)用融人問題情境中，旨在培養(yǎng)學(xué)生由零碎到整體的認(rèn)知方法，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)，讓學(xué)生切身感受化學(xué)、技術(shù)、環(huán)境、社會(huì)的關(guān)系，學(xué)會(huì)用辯證的思想去評(píng)判事物。

核心素養(yǎng)的落實(shí)，第二要點(diǎn)是基于認(rèn)知基礎(chǔ)的核心知識(shí)框架的構(gòu)建。該框架主要通過圖1的方式進(jìn)行，在實(shí)施過程中實(shí)現(xiàn)化學(xué)五大核心素養(yǎng)的要點(diǎn)。首先，通過新型肺炎疫情的防控工作，學(xué)習(xí)含氯消毒劑的消毒原理，讓學(xué)生從粒子水平認(rèn)識(shí)次氯酸或次氯酸根殺菌的原理（微觀探析）;其次，通過改變物質(zhì)的狀態(tài)、溶解性及溶液的酸堿性，對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行調(diào)控（變化觀念），讓學(xué)生從變化的角度認(rèn)識(shí)事物;再次，通過對(duì)物質(zhì)性質(zhì)及應(yīng)用的探究，讓學(xué)生辯證認(rèn)識(shí)事物的兩面性，培養(yǎng)學(xué)生的思辨精神（證據(jù)推理，科學(xué)態(tài)度）;最后，通過含氯消毒劑的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生體會(huì)化學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要作用，強(qiáng)化社會(huì)責(zé)任感（社會(huì)責(zé)任）。

二、教學(xué)過程

1.基于新型肺炎這個(gè)實(shí)際問題引出含氯消毒劑

[思考]無機(jī)含氯消毒劑的消毒原理是什么？

[講解]強(qiáng)氧化性。

設(shè)計(jì)意圖：緊扣社會(huì)熱點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，激發(fā)求知欲和探索欲，增強(qiáng)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和動(dòng)機(jī)。

2 例舉氯元素的價(jià)類二維圖

[思考]請(qǐng)畫出氯元素的價(jià)類二維圖

[回答]列舉相應(yīng)物質(zhì)（圖2）。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生用價(jià)類二維圖表示氯元素的常見價(jià)態(tài)與代表物，加深對(duì)氧化劑的認(rèn)識(shí)，鞏固認(rèn)知模型，為下一環(huán)節(jié)中分析物質(zhì)的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化做準(zhǔn)備。

3.以次氯酸為核心，對(duì)次氯酸、氯氣、次氯酸鹽在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)和不足展開討論，不斷優(yōu)化提升。

（1）次氯酸：

[過渡]氯水能夠殺菌、漂白，是因?yàn)槠渲泻写温人帷?/p>

[思考]次氯酸消毒的原理是什么？

[引導(dǎo)]提供資料（次氯酸分子小、不帶電荷，具有強(qiáng)氧化性，能分解出活性氧，使細(xì)菌等微生物的蛋白質(zhì)發(fā)生變性，導(dǎo)致其死亡）。消毒應(yīng)用了次氯酸分子的哪些性質(zhì)？

[討論]預(yù)期結(jié)果：強(qiáng)氧化性，釋放活性氧。

[提問]次氯酸還有哪些性質(zhì)，在實(shí)際應(yīng)用中可能存在哪些問題？

[回答]次氯酸沒有純凈物，且性質(zhì)不穩(wěn)定，在應(yīng)用中有局限性。

設(shè)計(jì)意圖：①培養(yǎng)獲取并加工信息的能力，②在粒子水平認(rèn)識(shí)次氯酸分子消毒原理。③認(rèn)識(shí)到事物具有兩面性，培養(yǎng)辯證思維能力。

（2）氯氣：

[引導(dǎo)]哪些含氯物質(zhì)能夠轉(zhuǎn)化生成次氯酸？

[回答]氯氣和次氯酸鹽（圖3）。

設(shè)計(jì)意圖：①引出氯氣。②回歸價(jià)類二維圖，指明獲取次氯酸可能的路徑及原理。

[提問]回憶氯氣的性質(zhì)。

[回答]預(yù)期結(jié)果：有毒氣體、可溶于水，溶液呈酸性等。Cl2+H2O==HCl+HClO

[引導(dǎo)]直接使用液氯或氯氣對(duì)飲用水消毒，使用不便，效果也不太理想。試分析。

[討論]預(yù)期結(jié)果：從氯氣的狀態(tài)、溶解性、溶液的性質(zhì)等方面進(jìn)行分析。

[引導(dǎo)]將氯氣制成次氯酸鹽，改變物質(zhì)的狀態(tài)、溶解性及溶液的酸堿性可解決以上問題。

設(shè)計(jì)意圖：①通過氯氣性質(zhì)的綜合研判，分析其應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)與不足，引出次氯酸鹽。②初步構(gòu)建方案優(yōu)化的觀念，了解優(yōu)化的方向和措施。

（3）次氯酸鈉：

[介紹]84消毒液的有效成分。

[回憶]氯氣如何轉(zhuǎn)化成次氯酸鈉（圖4）？

[討論]預(yù)期結(jié)果：

Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O

[回憶]次氯酸鈉的性質(zhì)。

[介紹]提供資料（一般情況下，細(xì)菌表面、染料離子表面都帶負(fù)電荷，HClO為中性分子且體積小，容易滲入細(xì)菌或染料內(nèi)部;而ClO-帶負(fù)電，難以靠近上述微粒，所以消毒漂白能力低于HClO），次氯酸根消毒的不足。

[提問]NaClO需轉(zhuǎn)化為HClO，才能取得更好的消毒效果。生活中的哪些物質(zhì)能使其轉(zhuǎn)化？

[討論]預(yù)期結(jié)果：二氧化碳，醋酸。

NaClO+CO2+H2O=NaHCO3+HClO

NaClO+CH3COOH -CH3COONa+HClO

[思考]可以使用酸性更強(qiáng)的HCl將NaClO轉(zhuǎn)化為HClO嗎（圖5）？

[回答] NaClO+2HCl= NaCl+Cl2↑+H2O

[講解]生活中，潔廁靈（含HCl）與84消毒液不能混用。

[講解]使用Cl2或NaClO對(duì)飲用水進(jìn)行消毒，存在的隱患。

[討論]消毒副產(chǎn)物有致癌致畸的風(fēng)險(xiǎn)。

設(shè)計(jì)意圖：①學(xué)以致用，突出化學(xué)對(duì)生活的指導(dǎo)意義。②人們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)是螺旋上升的，培養(yǎng)學(xué)生求實(shí)與創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度。

（4）_氧化氯：

[引導(dǎo)]飲用水消毒，應(yīng)尋找更安全、更高效的消毒劑。

[拓展]新型的飲用水消毒劑-ClO2

[講解]ClO2中氯的化合價(jià)可從+4價(jià)降低為一1價(jià)，具有強(qiáng)氧化性，比氯氣更高效.更安全。

設(shè)計(jì)意圖：①知識(shí)升華。②強(qiáng)化信息的吸收與加工能力。

4.知識(shí)總結(jié)

[小節(jié)]對(duì)本節(jié)課知識(shí)進(jìn)行總結(jié)（圖6）。

[拓展]能有效滅活病毒的還包括乙醚、乙醇、過氧乙酸、氯仿等有機(jī)物，請(qǐng)查詢資料，了解它們的消毒原理。與含氯消毒劑一樣嗎？

設(shè)計(jì)意圖：①從氧化還原角度再次理解消毒原理。②知識(shí)升華。

三、教學(xué)反思

1.化學(xué)與社會(huì)結(jié)合，發(fā)展化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)

創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，從生活中提取證據(jù)，提出不足，優(yōu)化方案，也是培養(yǎng)學(xué)生在生活中發(fā)現(xiàn)化學(xué)問題、收集證據(jù)、分析推理解決問題的能力。引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)視角看待和解決實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生思辨精神，鼓勵(lì)學(xué)生參與社會(huì)決策的意識(shí)。

2.基于真實(shí)情境組織教學(xué)，問題層層遞進(jìn)，知識(shí)螺旋式上升，在不斷反思中實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

本課通過尋找高效消毒劑的任務(wù)，旨在培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理和模型認(rèn)知的能力。學(xué)生通過之前的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)提出假設(shè)，通過小組討論和教師評(píng)價(jià)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，尋找高效消毒劑。能運(yùn)用多種方式收集證據(jù)，基于證據(jù)事實(shí)得出結(jié)論。

參考文獻(xiàn)

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[2]王磊，基于核心素養(yǎng)的化學(xué)學(xué)科能力研究[M].北京：北京師范大學(xué)出版社.2017

[3] 國(guó)家衛(wèi)健委，《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案（試行第五版）.2020

[4]化學(xué)課程教材研究發(fā)展中心.普通高中教科書（化學(xué)必修第一冊(cè)）[M].北京：人民教育出版社，2019：41-46