王淑娟 陳穎 郭富麗 于璐

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

關鍵詞：項目教學 高中化學 含氯消毒劑 教學案例

項目教學是師生通過共同實施一個完整的項目而進行的教學活動，能夠在課堂教學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)學生的實踐應用及遷移創(chuàng)新能力有著獨特的功能和價值。在素養(yǎng)導向的高中課程改革背景下，項目教學越來越受到教師的認同和重視。在高中化學課程中嘗試采用項目學習的方式開展教學，能使學生體會化學學科的“有趣”和“有用”，感受化學的學科魅力及應用價值。

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

一、項目學習主題的選取

1. 項目學習內(nèi)容分析

“氯及其化合物”是高中化學必修課程中的核心內(nèi)容之一，是高中一年級學生學習的重點內(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，預測物質(zhì)的化學性質(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)展學生對物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化思路的認識水平，發(fā)展學生將物質(zhì)性質(zhì)和物質(zhì)用途關聯(lián)的社會價值水平，提高學生解決實際問題的能力水平。因此，本節(jié)課的學習過程具有較為豐富的化學學科核心素養(yǎng)發(fā)展價值。

2. 項目學習目標

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

（1）通過從物質(zhì)類別和元素價態(tài)變化的角度設計制備NaClO的路線，發(fā)展學生對物質(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”學科素養(yǎng)的發(fā)展。

（2）通過探究NaClO的化學性質(zhì)，形成基于物質(zhì)類別和元素價態(tài)對物質(zhì)性質(zhì)進行預測和檢驗的認識模型，實現(xiàn)“科學探究與創(chuàng)新意識”和“證據(jù)推理與模型認知”學科素養(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)展學生問題解決能力和化學價值的認識水平，實現(xiàn)“證據(jù)推理與模型認知”和“科學態(tài)度與社會責任”學科素養(yǎng)的發(fā)展。

二、項目學習規(guī)劃

1. 項目學習設計思路

圍繞含氯消毒劑NaClO設計的學生學習活動包括：自制含氯消毒劑NaClO——從物質(zhì)類別和元素價態(tài)變化的角度設計制備NaClO的路線；實驗探究含氯消毒劑——預測并驗證NaClO的化學性質(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物質(zhì)？制備、性質(zhì)和應用。

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

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

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

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

【學生分析設計角度】我的設計路線是從NaCl到NaClO，這是從元素價態(tài)角度設計，需要加氧化劑；我的設計路線是從HClO到NaClO，這是從物質(zhì)類別角度設計，需要加堿NaOH；我的設計路線是從NaCl到Cl2再到NaClO，這是從元素價態(tài)和物質(zhì)類別角度設計的，需要加氧化劑和NaOH；我的設計路線是從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。引導學生根據(jù)原料和條件兩個角度評價設計出來的方案。該環(huán)節(jié)的設計是讓學生從動態(tài)轉(zhuǎn)化的視角對在真實情境中的元素轉(zhuǎn)化關系進行整體分析和說明。

【學生評價設計方案】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——預測并驗證NaClO的化學性質(zhì)

【教師提出疑問，提出驅(qū)動性問題，布置任務】學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？接著教師提出學生的疑問：該消毒劑能消毒嗎？如何證明？引出任務2：探究有效成分NaClO的化學性質(zhì)。

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

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

【學生實驗驗證】學生通過實驗驗證得出NaClO具有氧化性，如表1所示。

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

【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)，能和一些酸反應生成次氯酸，NaClO具有氧化性，能和一些還原劑反應。在上述環(huán)節(jié)中，同學們通過預測物質(zhì)性質(zhì)、設計實驗、實施實驗得出了NaClO的化學性質(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）。

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

【學生實施實驗】學生使用試紙來檢測自制消毒劑的消毒能力。通過檢測，學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)，能夠增強學生利用已有知識制備化學用品的成就感。

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】消毒劑屬于化學藥品，需要合理使用，引出任務3：根據(jù)這節(jié)課所學習到的知識，為自制消毒劑制作說明書。

【學生制作說明書】學生根據(jù)學案所提供的有關生活用品的資料（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】追問學生制作這些說明書的依據(jù)是什么？這是該環(huán)節(jié)設計的關鍵。通過這一問題，能夠發(fā)展學生解決實際問題的能力和對化學價值的認識水平，使學生自主地調(diào)用認識物質(zhì)性質(zhì)及轉(zhuǎn)化關系的思路方法，完成化學品安全使用這一真實任務。

【學生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；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。

【學生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】如何使用消毒劑消毒效果最佳？

【學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)問題解決的關鍵思路，概括學生制作說明書的分析角度，用市場上消毒劑的說明書對學生進行肯定，增強學生學習效能感】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！你們也可以像科學家一樣討論問題了！

四 、項目學習反思

本教學案例是以“探秘含氯消毒劑NaClO”為主題的項目教學，在教學實施過程中，對目標、任務、活動進行了整體規(guī)劃。學習過程中學科活動和實際應用活動融合交叉，學科活動主要是探究含氯物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化關系，實際應用活動主要是解決與含氯消毒劑NaClO應用相關的實際問題（見圖7）。學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)化關系的視角和路徑，在實際應用問題的解決過程中不斷遷移學科知識、認識思路和方法，有助于實現(xiàn)學生的深度學習。

本教學案例從利用含氯物質(zhì)轉(zhuǎn)化關系設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個學習任務，每個學習任務包括2～3個學習活動，任務層層遞進，活動的設計指向?qū)W生的能力進階，學生在完成任務、經(jīng)歷活動的過程中實現(xiàn)了化學學科核心素養(yǎng)的發(fā)展。以“科學探究與創(chuàng)新意識”的化學學科核心素養(yǎng)為例，在本教學案例中，學生通過自制含氯消毒劑的探究任務，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。

本教學案例中的學習任務需要學生概括梳理、獨立思考，用制作說明書的方式呈現(xiàn)任務成果。上述成果是學生認識物質(zhì)性質(zhì)及其用途，進行真實問題解決的思路方法的外顯，有助于學生在面對陌生情景、陌生問題時迅速地進行情景關聯(lián)、問題歸類，從而實現(xiàn)自主遷移，利用已有的化學學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.普通高中化學課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.