基于新冠肺炎疫情背景下的項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)

朱汝葵 熊予綺 陳思靜

摘? 要：文章以“新冠肺炎疫情中使用的防疫物資”為項(xiàng)目主題，結(jié)合學(xué)生已有化學(xué)知識(shí)深入加工展開探究教學(xué)。通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)而富有價(jià)值的情境，完成“口罩的材料學(xué)”“消毒液的原理與性質(zhì)探究”“科學(xué)使用與保存消毒液”的項(xiàng)目任務(wù)，立足科學(xué)防疫視角，將社會(huì)實(shí)時(shí)熱點(diǎn)與化學(xué)緊密相連，全方面多維度地落實(shí)和滲透化學(xué)核心素養(yǎng)，進(jìn)一步提高學(xué)生正確使用化學(xué)化工產(chǎn)品的能力和意識(shí)。挖掘化學(xué)知識(shí)的價(jià)值功能，更好地解決生活生產(chǎn)中的實(shí)際問題。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式教學(xué);高中化學(xué);防疫用品;核心素養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2022）04-0124-04

Abstract： This paper takes "Epidemic prevention materials used in the COVID-19 outbreak" as the project theme， and carries out exploratory teaching based on students' existing chemical knowledge. The paper， by creating real and valuable situations， completes the project tasks of "material science of masks"， "Research on principles and properties of disinfectant" and "scientific use and preservation of disinfectant". The study is based on the perspective of scientific epidemic prevention， closely connecting social real-time hot spots and chemistry， implementing and penetrating the core quality of chemistry in all aspects and in multiple dimensions. The aim of the study is to let students further improve the ability and awareness of the correct use of chemical products， explore the value function of chemical knowledge， and better solve the practical problems in life and production.

Keywords： project-based teaching; high school Chemistry; epidemic prevention supplies; core literacy

一、問題的提出

新冠肺炎疫情蔓延至今，“口罩”“消毒液”等防疫用品一度成為“網(wǎng)紅產(chǎn)品”，更是家中常備產(chǎn)品。能否正確使用這些化學(xué)用品，是公眾科學(xué)素養(yǎng)水平的反映。本文通過物理、化學(xué)防疫雙重視角，創(chuàng)設(shè)真實(shí)問題情境，進(jìn)行基于問題驅(qū)動(dòng)的整合式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生探究口罩的結(jié)構(gòu)與材料和消毒液防疫性質(zhì)與原理，感受日常防疫必需品與化學(xué)的緊密聯(lián)系，深刻理解化學(xué)-技術(shù)-社會(huì)三者的關(guān)系，感受化學(xué)對(duì)人類健康與社會(huì)發(fā)展的重要貢獻(xiàn)。

二、項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)

（一）教學(xué)目標(biāo)

1. 了解物理防疫相關(guān)用品的材料學(xué)知識(shí)，通過聚乙烯的合成方法類比推測(cè)聚丙烯的合成思路;

2. 通過對(duì)常見氯元素化合價(jià)的歸納，猜測(cè)NaClO的化學(xué)性質(zhì)，小組合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，總結(jié)構(gòu)建出氯的價(jià)一類二維圖;

3. 通過動(dòng)漫《名偵探柯南》以及消毒液使用的真實(shí)情境素材，小組合作自制消毒液的使用說明書。

（二）評(píng)價(jià)目標(biāo)

1. 通過材料學(xué)知識(shí)與防疫的緊密相連，感受化學(xué)在生活中的廣泛運(yùn)用。結(jié)合高聚物有機(jī)視角解釋口罩相關(guān)性能，發(fā)展學(xué)生運(yùn)用“結(jié)構(gòu)-性質(zhì)-用途”的化學(xué)學(xué)習(xí)思想解決相關(guān)問題的能力，樹立好運(yùn)用化學(xué)知識(shí)服務(wù)于社會(huì)發(fā)展的責(zé)任精神（科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任）;

2. 通過小組合作探究形成“提出問題—猜想假設(shè)—設(shè)計(jì)方案—進(jìn)行實(shí)驗(yàn)—得出結(jié)論”的科學(xué)研究思路，能從物質(zhì)類別和元素價(jià)態(tài)變化的視角說明物質(zhì)的轉(zhuǎn)化路徑[1]，感受化學(xué)防護(hù)在防疫抗疫中的重要作用（實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)）;

3. 依據(jù)真實(shí)情境素材小組合作自制消毒液的使用說明書，將化學(xué)與生活緊密相連，形成正確使用并科學(xué)保存化工產(chǎn)品的重要思想（證據(jù)推理與模型認(rèn)知）。 三、項(xiàng)目任務(wù)及教學(xué)流程（圖1）

四、項(xiàng)目實(shí)施過程及學(xué)生學(xué)習(xí)成果

（一）創(chuàng)設(shè)問題情境，構(gòu)建認(rèn)知角度

引入：新冠肺炎疫情是我國現(xiàn)階段遭遇傳播速度最快、感染范圍最廣、持續(xù)時(shí)間最久的重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件。自我健康管理是我們協(xié)同打贏疫情防控阻擊戰(zhàn)的關(guān)鍵。疫情期間，你是如何做到科學(xué)防疫的呢？

回答：少出門，公共場(chǎng)合佩戴口罩，配合體溫檢測(cè)，做好個(gè)人與生活環(huán)境的殺菌消毒等。

總結(jié)評(píng)價(jià)：2020年春節(jié)疫情期間，少出門少聚集就是不給國家添亂，也許最多的問候應(yīng)該是“你買到口罩了嗎？”不論線上線下都“一罩難求”。然而疫情下的中國永葆中國力量和中國生機(jī)，在防疫物資嚴(yán)重短缺的情況下，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)紛紛出現(xiàn)“我有熔噴布，誰有口罩機(jī)”的合作求援，一些具備跨界實(shí)力的企業(yè)積極發(fā)揮自身潛在優(yōu)勢(shì)和協(xié)同能力，改造車間，在最短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)跨界轉(zhuǎn)產(chǎn)，集中生產(chǎn)口罩物資，讓我們看到中國制造的實(shí)力。

（二）揭秘口罩材料，感受化工魅力

學(xué)生活動(dòng)1：以小組為單位，準(zhǔn)備一個(gè)已經(jīng)使用過的醫(yī)用口罩，將其橫向剪開并觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，推測(cè)其相關(guān)作用，見表1。

總結(jié)：PPT展示醫(yī)用口罩橫向結(jié)構(gòu)圖，包括（內(nèi)層）吸濕層、（中層）核心過濾層和（外層）阻水層。三層的原料都是聚丙烯專用樹脂，內(nèi)外層主要是無紡布原料，而我們所說的熔噴布專用料主要是高熔融指數(shù)的聚丙烯，大家所觀察到的中間核心層由許多縱橫交錯(cuò)的纖維構(gòu)成，起過濾和屏蔽病毒作用，是口罩的核心過濾器。

提問：聚丙烯作為一種高分子材料，從有機(jī)合成視角探究其如何合成。

學(xué)生活動(dòng)2：乙烯加聚反應(yīng)推斷聚丙烯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，如圖2所示。

評(píng)價(jià)：結(jié)合資料卡片（如圖3所示），并根據(jù)同學(xué)們的觀察發(fā)現(xiàn)，聚丙烯是非極性聚合物，不含極性基因，抗沖擊性好且具有較低的吸濕性，纖維糾纏抱合形成獨(dú)特的三維立體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部空隙較多，有利于空氣流通，單位時(shí)間內(nèi)氣流量大，透氣率高[2]。

提問：回想一下在工業(yè)上高壓除塵的原理，思考病毒和塵埃如何隔離掉的。

回答：塵埃等膠粒吸附帶電荷，在直流電作用下發(fā)生電泳。聚丙烯纖維是一種熔噴布也是一種超細(xì)靜電纖維布，通過靜電作用捕捉粉塵，含各類病毒的飛沫和黏液被吸附，無法穿透。

評(píng)價(jià)：熔噴布具有很好的過濾性、屏蔽性、絕熱性和吸油性，基于其主要材料聚丙烯為非極性的碳鏈高聚物，對(duì)酸、堿及氧化劑的穩(wěn)定性高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，很好地將病毒、細(xì)菌和粉塵等吸附和捕獲[3]。

聯(lián)系生活：借助這種高分子材料的特殊性質(zhì)來保護(hù)人類疫情期間的健康，由于該熔噴布帶有靜電，可以進(jìn)一步用灼燒的方法觀察其能否通過燃燒去驗(yàn)證我們買的口罩是否是偽劣產(chǎn)品，這樣不僅提升我們自己的生命安全，也進(jìn)一步保障消費(fèi)者權(quán)益，保證“疫情之亂”中“市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)秩序不亂”的大國形象。

提問：雖然可以用灼燒的方法來檢驗(yàn)產(chǎn)品，但是在資源緊缺的情況下，很多家庭將使用過后的口罩通過用水煮或者微波爐加熱的方式消毒后重新使用，結(jié)合資料卡片對(duì)該方法方式進(jìn)行評(píng)價(jià)。

總結(jié)評(píng)價(jià)：高溫加熱的方式會(huì)使口罩中層材料的纖維結(jié)構(gòu)受到損壞，柔軟度下降甚至脆裂。此外，駐極處理后聚集在聚丙烯熔噴材料表面的空間電荷在潮濕的環(huán)境中會(huì)加速衰減，過濾效率明顯降低，使熔噴層失去靜電吸附作用，可見科學(xué)防疫至關(guān)重要[4]。

（三）探究消毒原理，構(gòu)建生活化學(xué)

過渡：除了帶好口罩以外，做好個(gè)人的清潔衛(wèi)生極為關(guān)鍵，日常消毒殺菌極為重要，講述消毒液在疫情期間的作用和使用效果。

提問：結(jié)合以前學(xué)過的非金屬元素的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行回答，消毒液的主要成分？從結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的學(xué)習(xí)觀分析其性質(zhì)及消毒原理是怎樣的？在平時(shí)生活中如何正確使用？

學(xué)生活動(dòng)3：探究NaClO的酸堿性，見表2。

學(xué)生活動(dòng)4：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并驗(yàn)證NaClO的氧化性。

引導(dǎo)并總結(jié)：根據(jù)NaClO中Cl為+1價(jià)，氯常見化合價(jià)還有-1價(jià)、0價(jià)、+7價(jià)等，從氯可以失去電子的化合價(jià)升高，預(yù)測(cè)其表現(xiàn)出氧化性會(huì)和一些還原劑，即化合價(jià)升高的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，如：淀粉-KI溶液、FeSO4溶液等。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：根據(jù)提供的試劑和儀器，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并觀察記錄現(xiàn)象，見表3。

提供物品包括：稀釋的“84消毒液”、淀粉-KI試紙、淀粉、KI溶液、FeSO4溶液、NaBr溶液、試紙、表面皿、鑷子、膠頭滴管、試管。

總結(jié)構(gòu)建價(jià)一類二維圖：根據(jù)學(xué)生已有知識(shí)，列舉氯常見化合價(jià)并對(duì)應(yīng)相關(guān)物質(zhì)，以物質(zhì)的類別為橫軸，化合價(jià)為縱軸構(gòu)建價(jià)一類二維圖。

總結(jié)：在物質(zhì)分類觀角度，消毒液中的主要成分NaClO作為鹽類物質(zhì)，具有強(qiáng)氧化性。正是由于ClO-水解產(chǎn)生HClO，并且進(jìn)一步分解成氧化性極強(qiáng)的新生態(tài)[O]，使菌體和病毒的蛋白質(zhì)變性，Cl-顯著改變細(xì)菌和病毒的滲透壓，導(dǎo)致其喪失活性[5]。所以在疫情期間我們廣泛使用“84消毒液”來抑制新冠病毒的傳播，保證我國居民健康。

評(píng)價(jià)：綜上我們可以發(fā)現(xiàn)“84消毒液”中的NaClO顯堿性，有一定的漂白作用，還有很強(qiáng)的氧化性，具有消毒殺菌效果。

（四）聯(lián)系生活生產(chǎn)，提升科學(xué)素養(yǎng)

提問：在疫情期間消毒液使用頻率高且較緊缺，普遍出現(xiàn)在家中大量囤積的現(xiàn)象，如何科學(xué)使用和安全保存呢？

素材：動(dòng)漫片段《名偵探柯南》122集浴室謀殺案將常用的兩種清潔劑混合使用產(chǎn)生毒氣實(shí)施犯罪。

引導(dǎo)：潔廁靈的主要成分是鹽酸，根據(jù)原子守恒定律，NaClO與鹽酸發(fā)生歸中反應(yīng)，猜測(cè)產(chǎn)生的毒氣為氯氣而致中毒死亡。

NaClO+HCl=NaCl+Cl2↑+H2O （1）

學(xué)生活動(dòng)5：結(jié)合動(dòng)漫和消毒液注意事項(xiàng)制作“84消毒液”注意事項(xiàng)說明書。

匯報(bào)記錄見表4。

總結(jié)評(píng)價(jià)：84消毒液作為常見的化工產(chǎn)品，對(duì)我們生產(chǎn)生活起著不可替代的作用，每一位公民都應(yīng)該正確使用化學(xué)用品，提高科學(xué)素養(yǎng)，將習(xí)得的化學(xué)知識(shí)合理運(yùn)用于生產(chǎn)生活當(dāng)中才是學(xué)習(xí)化學(xué)的真諦。

五、教學(xué)反思

該項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)，是以該時(shí)期熱點(diǎn)化和生活化的情境素材為設(shè)計(jì)主線，通過對(duì)疫情期間相關(guān)防疫物資結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、作用以及原理的相關(guān)探討，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過問題鏈的驅(qū)動(dòng)，形成學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建過程，基于問題的探討和交流設(shè)計(jì)相關(guān)解決方案實(shí)施驗(yàn)證的學(xué)習(xí)方法，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的一般思路形成外現(xiàn)思維，從而突破思維障礙點(diǎn)解決本節(jié)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)。同時(shí)，在“生活化教育理論”的背景下，感受到化學(xué)源于生活且生活離不開化學(xué)，掌握相關(guān)化工產(chǎn)品即生活必需品的正確使用和保存方法，從而提高科學(xué)素養(yǎng)，樹立正確價(jià)值，聯(lián)系學(xué)科文化，落實(shí)科學(xué)態(tài)度的核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王磊，魏銳.學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展導(dǎo)向的高中化學(xué)課程內(nèi)容和學(xué)業(yè)要求——《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》解讀[J].化學(xué)教育（中英文），2018，39（9）：48-53.

[2]李龍飛，邵靈達(dá)，林平，等.日常防護(hù)型口罩結(jié)構(gòu)分析及性能研究[J].現(xiàn)代紡織技術(shù)，2022，30（1）：178-184.

[3]郭碧瑩，王秋.口罩中的化學(xué)與技術(shù)[J].化學(xué)教育（中英文），2020，41（20）：7-10.

[4]任煜，徐玉康，尤祥銀.聚丙烯熔噴非織造材料電暈駐極處理研究[J].合成纖維工業(yè)，2014（1）：41-44.

[5]李道重.84消毒液的安全使用[J].中國洗滌用品工業(yè)，2015（5）：26-30.