“探秘含氯消毒劑NaClO”項目教學(xué)

王淑娟 陳穎 郭富麗 于璐

摘 要：本文是人教版高中化學(xué)必修一第四章第二節(jié)“富集在海水中的元素——氯”的項目教學(xué)案例。在學(xué)生初步學(xué)習含氯物質(zhì)及其性質(zhì)的基礎(chǔ)上，通過“探秘含氯消毒劑NaClO”項目引導(dǎo)學(xué)生進一步從物質(zhì)轉(zhuǎn)化的角度應(yīng)用含氯物質(zhì)及其性質(zhì)解決生活中的實際問題。呈現(xiàn)了以項目學(xué)習方式開展的教學(xué)設(shè)計思路和教學(xué)實踐過程，為教師開展項目學(xué)習教學(xué)實踐提供參考。

關(guān)鍵詞：項目教學(xué) 高中化學(xué) 含氯消毒劑 教學(xué)案例

項目教學(xué)是師生通過共同實施一個完整的項目而進行的教學(xué)活動，能夠在課堂教學(xué)中把理論與實踐有機地結(jié)合起來，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，因而對培養(yǎng)學(xué)生的實踐應(yīng)用及遷移創(chuàng)新能力有著獨特的功能和價值。在素養(yǎng)導(dǎo)向的高中課程改革背景下，項目教學(xué)越來越受到教師的認同和重視。在高中化學(xué)課程中嘗試采用項目學(xué)習的方式開展教學(xué)，能使學(xué)生體會化學(xué)學(xué)科的“有趣”和“有用”，感受化學(xué)的學(xué)科魅力及應(yīng)用價值。

本節(jié)課“探秘含氯消毒劑NaClO”就是基于項目學(xué)習理論設(shè)計和實施的人教版高中化學(xué)必修一第四章第二節(jié)“富集在海水中的元素——氯”的教學(xué)。與以往傳統(tǒng)教學(xué)模式不同，本案例通過“探秘含氯消毒劑NaClO”項目學(xué)習引導(dǎo)學(xué)生進一步從物質(zhì)轉(zhuǎn)化的角度應(yīng)用含氯物質(zhì)及其性質(zhì)解決生活中的實際問題。

一、項目學(xué)習主題的選取

1. 項目學(xué)習內(nèi)容分析

“氯及其化合物”是高中化學(xué)必修課程中的核心內(nèi)容之一，是高中一年級學(xué)生學(xué)習的重點內(nèi)容。氯元素是典型的非金屬元素，氯氣和含氯化合物在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。本節(jié)課依據(jù)課程標準“能從物質(zhì)類別和元素價態(tài)變化的角度，預(yù)測物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和變化，說明物質(zhì)的轉(zhuǎn)化路徑”的要求，以探秘含氯消毒劑這個情境作為載體，發(fā)展學(xué)生對物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化思路的認識水平，發(fā)展學(xué)生將物質(zhì)性質(zhì)和物質(zhì)用途關(guān)聯(lián)的社會價值水平，提高學(xué)生解決實際問題的能力水平。因此，本節(jié)課的學(xué)習過程具有較為豐富的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展價值。

2. 項目學(xué)習目標

本節(jié)課重點發(fā)展學(xué)生在“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)態(tài)度與社會責任”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)[1]。

（1）通過從物質(zhì)類別和元素價態(tài)變化的角度設(shè)計制備NaClO的路線，發(fā)展學(xué)生對物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化思路的認識水平，實現(xiàn)“證據(jù)推理與模型認知”和“宏觀辨識與微觀探析”學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展。

（2）通過探究NaClO的化學(xué)性質(zhì)，形成基于物質(zhì)類別和元素價態(tài)對物質(zhì)性質(zhì)進行預(yù)測和檢驗的認識模型，實現(xiàn)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”和“證據(jù)推理與模型認知”學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展。

（3）通過自制家用消毒劑及為其制作說明書，發(fā)展學(xué)生問題解決能力和化學(xué)價值的認識水平，實現(xiàn)“證據(jù)推理與模型認知”和“科學(xué)態(tài)度與社會責任”學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展。

二、項目學(xué)習規(guī)劃

1. 項目學(xué)習設(shè)計思路

圍繞含氯消毒劑NaClO設(shè)計的學(xué)生學(xué)習活動包括：自制含氯消毒劑NaClO——從物質(zhì)類別和元素價態(tài)變化的角度設(shè)計制備NaClO的路線；實驗探究含氯消毒劑——預(yù)測并驗證NaClO的化學(xué)性質(zhì)；理解含氯消毒劑的使用——根據(jù)NaClO性質(zhì)分析消毒劑的使用原則和方法，制作家庭使用消毒劑的說明書。

三、項目學(xué)習實施

1. 主題引入——探秘含氯消毒劑NaClO

【教師播放新聞，引出驅(qū)動性問題】播放“濟南市南郊自來水廠自1988年8月建廠以來，一直采用氯氣對自來水進行消毒，廠內(nèi)常年存放氯氣罐，罐內(nèi)有0.5噸氯氣，用于消毒使用。2017年10月，南郊自來水廠開始使用NaClO取代氯氣進行消毒，升級后的消毒工藝，對水質(zhì)的提升起到了顯著的作用，并且消除重大安全隱患”這則新聞，引出本節(jié)課主題：探秘含氯消毒劑NaClO。從哪些角度探秘一種化學(xué)物質(zhì)？制備、性質(zhì)和應(yīng)用。

2.自制含氯消毒劑NaClO——從物質(zhì)類別和元素價態(tài)變化的角度設(shè)計制備、NaClO的路線

【學(xué)生展示海報，教師布置任務(wù)】學(xué)生展示課前所做海報，呈現(xiàn)含氯物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化關(guān)系，教師引出任務(wù)1：以常見含氯物質(zhì)為原料，利用含氯物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系，設(shè)計制備NaClO的方案。

【學(xué)生匯報自己設(shè)計的方案】學(xué)生根據(jù)已建立的含氯物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系找出不同的方案。如圖1所示。這一環(huán)節(jié)，教師首先認可學(xué)生的思路，鼓勵學(xué)生大膽地說出自己的設(shè)計方案。

【教師追問，提出分析型問題】是從哪個角度設(shè)計這些方案？這是該環(huán)節(jié)設(shè)計的關(guān)鍵，該問題能夠幫助學(xué)生理清認識物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化關(guān)系的視角和路徑。

【學(xué)生分析設(shè)計角度】我的設(shè)計路線是從NaCl到NaClO，這是從元素價態(tài)角度設(shè)計，需要加氧化劑；我的設(shè)計路線是從HClO到NaClO，這是從物質(zhì)類別角度設(shè)計，需要加堿NaOH；我的設(shè)計路線是從NaCl到Cl2再到NaClO，這是從元素價態(tài)和物質(zhì)類別角度設(shè)計的，需要加氧化劑和NaOH；我的設(shè)計路線是從NaCl到HClO再到NaClO，這是從元素價態(tài)再到物質(zhì)類別角度設(shè)計，需要加氧化劑和NaOH；等等。

【教師概括分析角度和思路，提出分析型問題】教師概括總結(jié)研究物質(zhì)轉(zhuǎn)化的角度。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)原料和條件兩個角度評價設(shè)計出來的方案。該環(huán)節(jié)的設(shè)計是讓學(xué)生從動態(tài)轉(zhuǎn)化的視角對在真實情境中的元素轉(zhuǎn)化關(guān)系進行整體分析和說明。

【學(xué)生評價設(shè)計方案】我認為從原料角度，NaCl最容易得到，從條件角度，加堿發(fā)生中和反應(yīng)容易實施；我認為從原料角度，鹽酸比較容易得到，從條件角度，加氧化劑容易實施；等等。

3.實驗探究含氯消毒劑——預(yù)測并驗證NaClO的化學(xué)性質(zhì)

【教師提出疑問，提出驅(qū)動性問題，布置任務(wù)】學(xué)生通過電解食鹽水得到消毒劑，心中會想：這瓶消毒劑能進行消毒嗎？接著教師提出學(xué)生的疑問：該消毒劑能消毒嗎？如何證明？引出任務(wù)2：探究有效成分NaClO的化學(xué)性質(zhì)。

【教師追問，提出分析型問題和設(shè)計型問題】如何預(yù)測NaClO的化學(xué)性質(zhì)？學(xué)生利用已建立的含氯物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系，從物質(zhì)類別和元素化合價預(yù)測 NaClO的化學(xué)性質(zhì)。繼續(xù)追問：如何通過實驗驗證你預(yù)測的化學(xué)性質(zhì)。請以小組為單位討論交流，然后小組匯報，實施實驗方案。

【學(xué)生匯報設(shè)計結(jié)果】在本環(huán)節(jié)的實施過程中，大部分學(xué)生能從物質(zhì)類別預(yù)測NaClO具有鹽的性質(zhì)，能和酸、堿、鹽反應(yīng)；從元素價態(tài)上預(yù)測NaClO具有氧化性，能和還原劑反應(yīng)。在設(shè)計實驗驗證時，大部分學(xué)生能根據(jù)提供的試劑設(shè)計出通過與Fe（II）溶液或I-反應(yīng)來驗證NaClO具有氧化性。

【學(xué)生實驗驗證】學(xué)生通過實驗驗證得出NaClO具有氧化性，如表1所示。

【教師引導(dǎo)學(xué)生對NaClO性質(zhì)進行補充】教師引導(dǎo)學(xué)生從弱酸鹽的角度出發(fā)，結(jié)合第一節(jié)課學(xué)習到的HClO的酸性比H2CO3還弱，引導(dǎo)學(xué)生得出NaClO可以與CO2反應(yīng)得到HClO。之后播放往Ca（ClO）2溶液中通CO2的視頻，加深學(xué)生對該反應(yīng)的理解，這個知識點的學(xué)習也為之后含氯消毒劑的保存和使用打下了基礎(chǔ)。

【教師概括總結(jié)研究無機物性質(zhì)的思路和方法】NaClO具有鹽的性質(zhì)，能和一些酸反應(yīng)生成次氯酸，NaClO具有氧化性，能和一些還原劑反應(yīng)。在上述環(huán)節(jié)中，同學(xué)們通過預(yù)測物質(zhì)性質(zhì)、設(shè)計實驗、實施實驗得出了NaClO的化學(xué)性質(zhì)，這也是研究無機物性質(zhì)的一般思路和方法。

【教師補充說明】教師介紹含氯消毒劑的消毒原理，同時介紹家用消毒劑檢測試紙（見圖3）。

【學(xué)生分析試紙檢測原理】學(xué)生根據(jù)家用消毒劑檢測試紙原理寫出離子方程式。

【學(xué)生實施實驗】學(xué)生使用試紙來檢測自制消毒劑的消毒能力。通過檢測，學(xué)生得出自制的消毒劑都能進行普通的家用消毒。通過這一環(huán)節(jié)，能夠增強學(xué)生利用已有知識制備化學(xué)用品的成就感。

4. 理解含氯消毒劑的使用方法——根據(jù)NaClO性質(zhì)分析消毒劑的使用原則和方法，制作家庭使用消毒劑的說明書

【教師簡單概括，布置任務(wù)】消毒劑屬于化學(xué)藥品，需要合理使用，引出任務(wù)3：根據(jù)這節(jié)課所學(xué)習到的知識，為自制消毒劑制作說明書。

【學(xué)生制作說明書】學(xué)生根據(jù)學(xué)案所提供的有關(guān)生活用品的資料（見圖4），從消毒劑的有效成分、使用方法、注意事項、儲存方法，以小組為單位制作自制消毒劑說明書。

【教師追問，提出分析型問題】追問學(xué)生制作這些說明書的依據(jù)是什么？這是該環(huán)節(jié)設(shè)計的關(guān)鍵。通過這一問題，能夠發(fā)展學(xué)生解決實際問題的能力和對化學(xué)價值的認識水平，使學(xué)生自主地調(diào)用認識物質(zhì)性質(zhì)及轉(zhuǎn)化關(guān)系的思路方法，完成化學(xué)品安全使用這一真實任務(wù)。

【學(xué)生A匯報制作說明書依據(jù)】消毒劑使用時，不能接觸金屬制品，因為NaClO是氧化劑，具有氧化性，能與金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)；不能使用消毒劑對絲、毛制品進行消毒，因為NaClO會使蛋白質(zhì)變性；使用消毒劑時，不能與潔廁靈混用，因為二者會發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

【學(xué)生B補充說明】消毒劑使用時，要避光保存，因為次氯酸見光易分解。（見圖5）

【教師引導(dǎo)】如何使用消毒劑消毒效果最佳？

【學(xué)生對說明書進行補充】消毒劑使用時，要浸泡一段時間，效果最佳。

【教師總結(jié)問題解決的關(guān)鍵思路，概括學(xué)生制作說明書的分析角度，用市場上消毒劑的說明書對學(xué)生進行肯定，增強學(xué)生學(xué)習效能感】教師展示消毒劑使蠶絲變性實驗，演示84消毒液和潔廁靈混合生成氯氣的微型實驗。展示市場上消毒劑的說明書（見圖6），和同學(xué)們所做的說明書大致相同，你們的表現(xiàn)很棒！你們也可以像科學(xué)家一樣討論問題了！

四 、項目學(xué)習反思

本教學(xué)案例是以“探秘含氯消毒劑NaClO”為主題的項目教學(xué)，在教學(xué)實施過程中，對目標、任務(wù)、活動進行了整體規(guī)劃。學(xué)習過程中學(xué)科活動和實際應(yīng)用活動融合交叉，學(xué)科活動主要是探究含氯物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，實際應(yīng)用活動主要是解決與含氯消毒劑NaClO應(yīng)用相關(guān)的實際問題（見圖7）。學(xué)生在實驗探究的同時，概括物質(zhì)性質(zhì)、理清認識物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化關(guān)系的視角和路徑，在實際應(yīng)用問題的解決過程中不斷遷移學(xué)科知識、認識思路和方法，有助于實現(xiàn)學(xué)生的深度學(xué)習。

本教學(xué)案例從利用含氯物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系設(shè)計并制備含氯消毒劑，再到探究含氯消毒劑有效成分NaClO性質(zhì)，到最后為自制消毒劑制作說明書，總共包括3個學(xué)習任務(wù)，每個學(xué)習任務(wù)包括2～3個學(xué)習活動，任務(wù)層層遞進，活動的設(shè)計指向?qū)W生的能力進階，學(xué)生在完成任務(wù)、經(jīng)歷活動的過程中實現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。以“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為例，在本教學(xué)案例中，學(xué)生通過自制含氯消毒劑的探究任務(wù)，在物質(zhì)性質(zhì)類型的活動中獲得了探究能力、素養(yǎng)發(fā)展。

本教學(xué)案例中的學(xué)習任務(wù)需要學(xué)生概括梳理、獨立思考，用制作說明書的方式呈現(xiàn)任務(wù)成果。上述成果是學(xué)生認識物質(zhì)性質(zhì)及其用途，進行真實問題解決的思路方法的外顯，有助于學(xué)生在面對陌生情景、陌生問題時迅速地進行情景關(guān)聯(lián)、問題歸類，從而實現(xiàn)自主遷移，利用已有的化學(xué)學(xué)科知識和認識思路與方法解決問題。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.