氧化還原反應微項目式復習課的教學實踐研究
——以“科學使用含氯消毒劑”為例

劉茜茜

（廈門第二中學，福建 廈門 361000）

氧化還原反應是高中化學的重要概念，《普通高中化學課程標準（2017 年版2020 年修訂）》關于氧化還原反應的內容標準是“認識元素在物質中可以具有不同價態，可通過氧化還原反應實現含有不同價態同種元素的物質的相互轉化；認識有化合價變化的反應是氧化還原反應，了解氧化還原反應的本質是電子轉移，知道常見的氧化劑和還原劑”。［1］同時，在學業要求中進一步提出“能從物質類別、元素價態的角度，依據復分解反應和氧化還原反應原理，預測物質的化學性質和變化，設計實驗進行初步驗證，并能分析、解釋有關實驗現象；能根據物質的性質分析實驗室、生產、生活及環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”。［1］由此可見，課程標準中不僅要求學生認識氧化還原反應的特點、本質、氧化劑、還原劑等基本概念，還要求學生能夠綜合運用氧化還原和復分解原理去認識陌生物質的化學性質、解釋在實驗中遇到的現象，理解氧化還原反應和復分解反應之間的競爭關系，并能夠將在項目中生成的對概念、知識、方法的理解遷移應用到新的情境中，解決其他的真實而復雜的問題。

微項目學習是指在課堂上為學生提供15-20 分鐘長時段的探索性項目任務，與項目化學習相比，通常只取其中的驅動性問題、探究性實踐、社會性實踐等要素，是一種以學習為中心、聚焦概念性知識的課堂。［2］因此，基于真實情境的微項目式學習模式將更有助于培養學生在新情境下解決問題的能力，提升學生的核心素養。

“科學使用含氯消毒劑”是根據王磊主編、魯科版普通高中教科書《化學·必修第一冊》第二章相關內容進行設計，以繪制“如何科學使用含氯消毒劑”的宣傳海報為微項目的驅動性任務，讓學生在真實的生活情境下，從物質類別和化合價角度認識含氯化合物的性質，深入理解氧化還原反應和復分解反應，引發學生產生超越事實的抽象思維，實現思維的進階，將概念復習轉向能力和素養的培育。

一、微項目的教學目標和設計思路

（一）教學目標

1.根據物質類別，通過分類、比較的方法預測84消毒液的有效成分NaClO 的性質，依據核心元素的化合價推斷NaClO 的氧化性和還原性，運用氧化還原理論、復分解反應特點設計合理的實驗方案，驗證推測是否正確，同時能合作完成實驗探究，形成物質性質探究的一般思路，增強科學探究與創新意識。［3］

2.嘗試從物質類別和化合價兩種角度綜合認識物質的性質，體驗“價—類”二維思想在學習元素化合物性質時的重要價值。

3.能夠運用有關NaClO 的性質解讀84 消毒液的使用說明書，正確使用84 消毒液，建立閱讀化學品使用說明、正確使用化學品的意識。

4.根據不同的使用場合，通過定量計算，合理的選擇消毒原液的用量，初步培養定量思維。

5.綜合運用所學知識，通過設計消毒液科學使用的宣傳海報，體會化學知識、化學方法在實際生活中的應用，增強社會責任感。

（二）教學設計思路

該微項目以設計84 消毒液的宣傳海報為驅動性任務，由學生討論確定研究的子任務，將生活問題轉化為化學問題，依據復分解反應及氧化還原原理探究84 消毒液核心成分的化學性質，并運用探究結果解讀84 消毒液的商品說明書，解釋其使用時的注意事項，再從定量角度分析在不同的使用場景下所需消毒液原液的用量。［3］通過讓學生動腦、動手，沉浸于真實的學習中（如討論、實驗、解釋、反思、辯論、解決問題等環節），有助于學生持久的理解學科概念、知識、技能、方法和態度，并熟練運用至新情境下新問題的解決。教學設計思路如圖1，項目中解決復雜問題的一般路徑如圖2。［4］

圖1 教學設計思路

圖2 項目解決復雜問題的一般路徑

二、微項目的主要教學實施過程

環節一：驅動性總任務

【情境導入】自新冠肺炎疫情暴發以來，各種消毒劑出現在不同的場所，其中84 消毒液是使用較為廣泛的一種。但若使用不當，不僅不能有效殺菌消毒，還可能會給使用者造成傷害。所以合理使用化學品至關重要。在向他人科普84 消毒液使用的注意事項時需要了解有關它的哪些信息？

［學生］需要掌握NaClO 的性質。

環節二：子任務1——預測并驗證NaClO 的性質

［教師］可以從哪些角度預測NaClO 的性質？

【資料支持】HClO 與H2CO3類似，均為弱酸。

［學生］可以從物質類別角度，NaClO 是鹽類，與Na2CO3類似，所以應該具有水溶液顯堿性、能夠與硫酸、鹽酸等強酸反應生成HClO 的性質。

［學生］也可以從氧化還原角度，NaClO 中氯元素是+1 價，既有氧化性又有還原性。

［教師追問］如何驗證？

【實驗探究】小組討論交流，設計實驗方案（表1、表2）、觀察現象并進行解釋推論。

表1 探究NaClO 溶液的堿性

表2 探究84 消毒液與強酸反應

［教師］請同學們根據實驗現象，嘗試寫出84 消毒液與稀鹽酸反應的化學方程式。

［學生］ClO-+Cl-+2H+==Cl2↑+H2O

［教師追問］NaClO 與稀硫酸反應，沒有-1 價氯，也生成了氯氣，硫酸中硫元素的化合價不能再升高。為何仍有氯氣生成？

［學生］實驗中用的是84 消毒液，不只有NaClO，還有NaCl，再加入硫酸，即與加入鹽酸一樣。

【反思總結】學生在驗證NaClO 與強酸發生復分解反應的過程中，發現異?，F象，在進一步實驗驗證、討論交流的過程中發現NaClO 與NaCl 在強酸性條件下或NaClO 與鹽酸反應時會產生氯氣，說明在強酸性條件下，以氧化還原反應為主。

環節三：子任務2——解讀84 消毒液的說明書

【資料支持】84 消毒液的使用說明書見圖3。

圖3 84 消毒液使用說明書

［學生］第1 點，因為NaClO 溶液顯堿性，類比NaOH，具有腐蝕性，且它也有氧化性，所以不可直接使用或接觸皮膚。

［學生］第2 點，因為鋼和鋁制品的主要成分是Fe和Al，都是金屬單質，有還原性，而NaClO 有氧化性，因此會發生氧化還原反應，導致鋼和鋁制品的損失。

【反思評價】學生還未學習氧化鋁與堿性物質反應的相關知識，因此并不清楚鋁制品表面的氧化鋁也能與堿性物質反應，教師在課堂上可以簡單做個知識的鋪墊，為學生后續的學習留有空間。

［學生］第5 點，潔廁類清潔產品主要成分是鹽酸，若與84 消毒液一起使用，會產生氯氣，使人中毒。

【反思評價】學生對說明書的第3、4、6 條不太清楚，因此師生共同對此3 條說明進行分析。

【教師展示學生作品并解釋】在課前作業中，有同學將含30%蠶絲成分的布料與化纖類標簽一起放進未經稀釋的84 消毒液中，發現30%蠶絲成分的布料很快發生蜷曲并逐漸散開，還有一些懸浮物，而化纖類的布料無變化。這是因為NaClO 有較強的氧化性，可使蛋白質發生變性。故說明書中第3 點即得到了解釋。

【課前預備實驗展示】84 消毒液分別光照12 小時、24 小時后可觀察到無色氣體明顯增多。

［學生］因為NaClO 光照會分解，所以84 消毒液的保存方法應為避光、陰涼處保存。進而也解釋了第6條不宜用50℃以上熱水的原因。

［教師］第6 點中使用方法為什么是滴加少量白醋或者浸泡一段時間？又不能浸泡時間過長呢？

［學生］浸泡一段時間，可能就類似漂白粉的生效原理，利用空氣中的CO2與NaClO 作用生成HClO，但由于HClO 不穩定，見光易分解，所以也不能浸泡時間過長。

［學生］如果滴加白醋或者浸泡會不會像加硫酸或者鹽酸一樣產生氯氣？只不過氯氣量少，溶于水又產生了HClO，不會引起中毒。

【反思評價】學生的思維受到啟發，能夠聯想本節課前半段討論的內容，也能夠聯想到第一章學過的知識，對使用效果增強的原理進行了一定的推理，也存在分歧。

【教師演示實驗，方案如表3 所示】

【反思評價】該實驗再次對學生產生認知沖突，同樣的反應物，但反應條件不同（如溶液的酸堿性），產物不同、現象不同，影響和用途也不同。進一步加深學生對氧化還原反應和復分解反應的理解：當兩種反應原理共存時，二者存在競爭關系且受外界條件影響。

環節四：子任務3——不同場景下使用84 消毒液時的原液用量

［教師］同學們從定性角度認識并分析使用84 消毒液時的注意事項，但是說明書上還有一部分內容是根據使用目的、場合不同，每次需要加入的原液的量也不同。那么該如何計算所需的84 消毒液原液的用量？

【資料支持】含氯消毒劑的消毒能力可以用氧化性來衡量。商業上常用“有效氯”來說明消毒劑的消毒能力。“有效氯”的基本含義是指一定質量的這種消毒劑與多少質量的氯氣的氧化能力相當。

［問題1］100g 某84 消毒液與5g 氯氣的氧化能力相當。則100g 該產品含有多少克次氯酸鈉？

［學生］Cl2～2Cl-～2e-，NaClO～Cl-～2e-，Cl2～NaClO，m（NaClO）=（5÷71）×74.5=5.25 g

［問題2］對生活中一般物體表面，如馬桶等進行消毒時，需要有效氯含量達到400mg/L。若要使用1L的稀釋后的84 消毒液來進行消毒，則需要原液多少克？

［學 生］1L～0.4gCl2，m（NaClO）=（0.4÷71）×74.5=0.42 g，m（原液）=0.42×100÷5.25=8 g

【反思評價】通過定量計算，進一步增強學生合理使用消毒液、仔細閱讀說明書的意識。

環節五：子任務4——繪制84 消毒液使用的宣傳海報（課堂來不及完成的可課后繼續完成，下節課展示交流）。

三、教學效果與反思

傳統的教學設計注重教師“要教給學生什么”，往往忽視了“學生要學到什么，如何學到，怎么判斷學到了”，同時由于課堂活動情境單一，對問題的分析往往非此即彼，缺乏對學科知識的深度理解。而基于真實情境的微項目教學設計，是以解決真實而復雜的問題為目的，將復雜問題拆解成學生能解決的子任務，在活動中實現知識、能力、理解的遞進式發展，更有利于學生發展學科核心素養。

在微項目的實施中，學生能夠很好地參與課堂活動。驅動性問題的設置能引發學生的思考，實驗方案的設計也可以讓生生之間、師生之間的思維發生碰撞，通過不斷的討論交流，一步步完善方案、解釋現象，進而提升學生的學習能力。在展示交流環節，教師的追問、評價和演示，進一步培養了學生的問題解決能力，同時經過表達，可以促使學生思維可視化，有助于教師在教學過程中進行教學診斷與評價。

氧化還原反應微項目式復習課能夠讓學生更好地理解和掌握核心概念，學會使用“價—類”二維預測陌生物質的性質，掌握探究物質性質的一般程序和方法，為后續元素化合物的學習打下堅實的基礎。