基于深度學習的項目式單元復習教學實踐策略研究
——以“84消毒液安全使用手冊”為例

徐必亮

一、 深度學習與核心素養

基于深度學習的教學強調學生的深度思維，發展學生的核心素養，關注對學科本質的研究。胡久華等認為，化學深度學習是在教師引領下，學生圍繞具有挑戰性的學習主題，開展以化學實驗為主的多種探究活動，從宏微結合、變化守恒的視角，運用證據推理與模型認知的思維方式，解決綜合復雜問題，獲得結構化的化學核心知識，建立運用化學學科思想解決問題的思路方法，培養學生的創新精神和實踐能力，促進學生核心素養的發展。因此，教師在設計單元教學時，要清晰內容關聯，分析核心內容，深入挖掘單元價值，從思維進階的角度設計單元教學活動，實現培養學生高階思維的深度學習。教師創設的學習主題要能激發學生的深度思考，探究的主題情境要便于學生聯系已有基礎知識，這樣才能讓學生深度關聯并加工知識和信息，整合多渠道信息，建構知識網絡。

二、 項目主題內容分析

新課程標準指出，元素化合物知識的學習應發揮核心概念、反應原理的指導作用，引導學生構建研究物質性質的視角和方法，形成實現物質轉化的核心觀念和關鍵能力。在教學中，教師應緊密聯系生產和生活實際，創設豐富多樣的真實問題情境，引導學生完成富有挑戰性的學習任務，開展高水平的實驗探究活動，從而培育學生的化學學科素養。滬科版高中化學必修一第二章“海洋中的鹵素資源”單元正式開啟高中化學元素化合物知識的學習，運用第一章中物質分類、檢驗等知識研究氯及化合物的性質及其變化規律，并為后續學習非金屬元素硫、氮、金屬等的知識打下基礎。本章出現氯氣、鹽酸、氯化鐵、次氯酸鹽等物質，都含有氯元素，化合價不同。教材安排先學習此塊內容，后學習氧化還原反應。因此需要進行結構化復習，將知識關系、認識思路和核心觀念結構化，形成統一的整體。

基于此，在本單元復習教學中，設計以“84消毒液安全使用手冊”真實情境為項目主題的教學活動，設置新穎且富有挑戰性的學習任務，展開實驗探究活動。運用氧化還原反應模型，分析84消毒液中主要成分次氯酸鈉的化學性質，從已有次氯酸鈣的知識拓展物質性質以及化學變化的分類視角，初步嘗試深度了解物質之間的轉化規律，更好地認識化學反應的本質。運用價類二維圖列舉涉及的含氯物質的性質，初步了解價類二維圖在多價態元素性質學習中的應用，為后續元素化合物教學中應用價類二維圖做準備。

三、 項目教學目標

(1)從物質類別、核心元素氯元素化合價角度分析和預測物質的氧化性或還原性，發展認識物質性質的角度。

(2)自主設計實驗對84消毒液的主要成分次氯酸鈉的氧化性或還原性進行分析、探究，構建化合價-性質模型，形成從氧化還原反應的視角研究物質的思路方法。

(3)基于真實問題情境，在設計84消毒液安全使用手冊過程中，提出與化學相關的問題，依據探究意圖設計實驗探究方案，形成研究物質性質、解決化學相關問題的思路方法。

(4)以解決設計84消毒液安全使用手冊的真實問題，增強科學合理使用化學藥品的意識，激勵學生積極參與社會活動為“抗擊疫情”做貢獻，培養學生的家國情懷意識和責任擔當素養。

四、 項目教學流程

本課以“84消毒液安全使用手冊”為總項目任務，設計思路如表1所示。

表1 “84消毒液安全使用手冊”項目任務設計思路

五、 項目內容實施過程

[背景]2020年春，新冠疫情打亂我們的生活節奏。為了消滅病毒，含氯的84消毒劑被廣泛使用。請大家設計84消毒液安全使用手冊并宣傳。

[閱讀思考]閱讀84消毒液的使用說明書。發現不同場景消毒方案的差異較大，而且有一定的危險性，不適合消毒所有的用品。你能發現哪些疑惑需要大家一起討論解決？

[學生展示]不同場景消毒方案有差異，如表2所示。這些說明究竟是什么原因？

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]根據氧化還原反應，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。

[設計實驗]設計實驗檢驗84消毒液主要成分次氯酸鈉的氧化性。可供選擇的實驗試劑：84消毒液、Fe(SO)溶液(黃色)、FeSO溶液(綠色)。

[小組匯報]選擇84消毒液和FeSO溶液。

[追問]為什么選擇FeSO溶液，而不是Fe(SO)溶液？

[學生]驗證次氯酸鈉的氧化性，需要設計氧化反應。在氧化劑下，Fe離子被氧化成Fe離子，顏色變化能判斷反應發生。

[結論]通過實驗，次氯酸鈉具有氧化性，在上述反應中做氧化劑。

[小結]從微觀的角度復習電子得失引起化合價升降，即氧化還原認知模型，如圖1所示。

圖1 氧化還原認知模型Ⅰ

通過氧化還原認知模型提煉出同種元素價態轉變與氧化劑、還原劑關系的模型。理解元素物質間轉化時，根據價態變化，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]請結合已學知識，設計實驗進行探究84消毒液的漂白情況，并分析討論發揮漂白作用的物質。

[實驗設計]學生設計實驗并匯報自己的想法。

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

實驗藥品：84消毒液、稀硫酸、pH試紙、紫甘藍汁液、紅色花朵等。

實驗一：測84消毒液pH值。

實驗二：將84消毒液滴加到紫甘藍汁液中，紫甘藍汁液呈綠色；繼續滴加84消毒液，綠色褪去。說明84消毒液有漂白作用。

實驗三：84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

[小組匯報并解釋]加稀硫酸的漂白性更強。84消毒液呈堿性，次氯酸鈉與稀硫酸反應生成的次氯酸發揮漂白性。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。

[問題]通過二氧化碳、硫酸的比較，能得出什么結論？

[學生]①生成了HClO使84消毒液發揮漂白和消毒作用。日常生活中利用空氣中的CO就可以，而工業上為了加速漂白，會適當添加鹽酸等。②由于HClO受熱、光照會分解，所以84消毒液保存方式是“陰涼、干燥、通風，防止陽光直射”。

3. 探究84消毒液與不同消毒清潔產品能否混用

資料：新聞報道，84消毒液與潔廁靈混用成奪命毒氣，奧運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

[問題鏈]①84消毒液與稀硫酸混用會讓漂白加快，說明書中說“不得將84消毒液與酸性產品混合使用”，新聞中也有報道類似的危險事件，含氯消毒劑和過氧化氫混用致使消毒失效。如何解釋？②新聞報道中事件，能體現出次氯酸鈉的什么性質？

[實驗探究]討論并設計實驗。

實驗一：在礦泉水瓶中倒入濃鹽酸(或潔廁靈)，吸管中間綁一條濕潤的淀粉碘化鉀試紙，蓋好瓶蓋。再從瓶壁向瓶中注射84消毒液。現象：試紙瞬間變藍，瓶內產生黃綠色氣體。

實驗二：84消毒液加入過氧化氫溶液中，并用數字傳感器測氧氣濃度。

[學生]解釋現象，并運用氧化還原模型分析反應原理。

上述反應均體現次氯酸鈉中+1價氯元素有強氧化性。

4. 探究并解釋不同消毒方案

[問題鏈]閱讀圖5資料，回答問題。

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消毒液使用時有消殺時限？

(3)噴灑、浸泡和擦拭，哪個效果更好？

[學生閱讀資料、討論和回答]

(1)次氯酸鈉與空氣中二氧化碳反應產生的次氯酸，進入病菌體內，達到消毒目的。

(2)次氯酸鈉與二氧化碳反應、次氯酸進攻病菌發揮消殺作用，都需要一定的時間。

(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，產生更多的有效氯。

5. 知識進階：含氯元素物質轉化關系

結合物質分類視角，運用氯元素價類二維圖，列舉本節課涉及的含氯物質轉化關系，在復習教學中鞏固串聯，使知識關系結構化。從價類二維圖可以清晰地感受到物質之間的轉化關系和氧化還原關系。如圖6所示。由于本節課主要探討的是氯及其化合物中-1、0、+1價物質之間的相互轉化，對更多的含氯化合物不做過多涉及。

圖6 含氯元素轉化關系模型(初級)

6. 設計84消毒液安全使用手冊

[課后任務]根據84消毒液說明書和所學知識，設計84消毒液的安全使用手冊，并宣傳。

六、 項目教學反思

本復習主題以“設計含氯消毒液(84消毒液)的安全使用手冊”為項目任務，以次氯酸鈉的性質探究為主線，運用氧化還原等理論，沿著研究物質性質的基本思路，預測次氯酸鈉性質，并設計實驗驗證。這個過程中，通過讓學生充分實踐體驗，充分預設和生成，實現深度互動，逐漸提升學生的思維品質。基于真實任務情境，在提出問題、分析問題和解決問題的過程中運用化合價和性質模型，外顯思維，內化知識。同時，學生也形成了一定的元素化合物學習的思維模型，為后續學習其他元素化合物打好基礎。基于深度學習的教學有利于促進理解學習，發展高階思維，發展學生學科核心素養。本案例是真實情境為素材展開項目式單元深度學習，是一個剛開始的嘗試，收到了一定的效果，也對后續其他單元內容的學習積累了一點經驗。