施雪娟
摘要:疫情既是特殊時期的教學(xué)背景,也為化學(xué)教學(xué)提供了豐富的、有價值的學(xué)習(xí)情境、學(xué)習(xí)資源?;诳埂耙摺边^程中鮮活可感的真實化學(xué)素材,設(shè)計“抗‘疫中的化學(xué)力量”課程,通過了解與解決富有挑戰(zhàn)性的化學(xué)問題,學(xué)生構(gòu)建知識、技能體系,感悟化學(xué)在疫情防控中的重要作用,培養(yǎng)解決生活、生產(chǎn)問題的責任擔當和關(guān)鍵能力。
關(guān)鍵詞:疫情 防控 消毒劑 化學(xué)課程
一、學(xué)習(xí)背景
2020年初,突如其來的新冠肺炎疫情讓全國人民措手不及。疫情之下,沒有局外人、身外事,科學(xué)防疫是每個人的責任和義務(wù)。在戰(zhàn)“疫”的過程中,化學(xué)知識不僅被應(yīng)用于醫(yī)療科研,也體現(xiàn)在生活防疫的點滴,并且發(fā)揮著重要的作用。疫情既是特殊時期的教學(xué)背景,也為化學(xué)教學(xué)提供了豐富的、有價值的學(xué)習(xí)情境、學(xué)習(xí)資源。
二、學(xué)習(xí)內(nèi)容
“抗‘疫中的化學(xué)力量”課程分為五個部分:化學(xué)視角下疫情的防與治、有效防護之消毒劑——84消毒液、有效防護之消毒劑——ClO2、有效防護之消毒劑——乙醇、有效防護之隔離材料。課程學(xué)習(xí)內(nèi)容包括:(1)從化學(xué)的角度認識新型冠狀病毒,理解預(yù)防新型冠狀病毒的原理;(2)從化學(xué)的角度認識防疫物品——消毒劑,通過資料學(xué)習(xí)、問題討論、實驗探究、科學(xué)推理等方式,理解各類消毒劑的消毒原理及使用方法;(3)從化學(xué)的角度認識口罩等防護用品的原材料的獲取方法,認識化工產(chǎn)品聚丙烯在防疫中的重要作用;(4)了解科研人員研發(fā)84消毒液、治療新冠肺炎藥物的事跡。
三、學(xué)習(xí)目標
1.養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣和理性、積極應(yīng)對疫情的心態(tài)。
2.激發(fā)化學(xué)學(xué)習(xí)的熱情,培養(yǎng)科學(xué)精神與社會責任感。
3.了解疫情相關(guān)的化學(xué)知識,提升知識應(yīng)用能力。
四、學(xué)習(xí)資源
學(xué)習(xí)資源包括:圖書《新型冠狀病毒肺炎預(yù)防手冊》,百度文庫的文章《84消毒液使用說明書》《二氧化氯泡騰片使用說明書》《有效氯的定義》《新型消毒劑二氧化氯》《醫(yī)用酒精使用說明書》,微信公眾號“環(huán)境問題觀察”的文章《什么樣的口罩能夠擋住冠狀病毒》《醫(yī)院丟棄的口罩是什么垃圾?》《隔離在家,為什么要多吃水果?》《新型冠狀病毒防控與各類化學(xué)消毒劑的安全使用》《中國能生產(chǎn)多少口罩?解析從石油到醫(yī)用口罩的制作流程》《重化工產(chǎn)品聚丙烯一次性“塑料”口罩,這次拯救了眾人》《為什么病毒喜寒怕熱?在化學(xué)家看來是一個非常簡單的問題》《為什么酒精能殺滅病毒而喝酒沒有用?》,視頻《84消毒液的由來》《84消毒液和潔廁靈一起使用會導(dǎo)致中毒?實驗解答》。
五、學(xué)習(xí)活動設(shè)計
(一)化學(xué)視角下疫情的防與治
1.初步認識新型冠狀病毒。
閱讀資料:《新型冠狀病毒肺炎預(yù)防手冊》《為什么病毒喜寒怕熱?在化學(xué)家看來是一個非常簡單的問題》。
交流討論:(1)新型冠狀病毒是什么樣的物質(zhì)?(2)蛋白質(zhì)有什么特性?(3)新型冠狀病毒為什么怕高溫、怕酒精?
由疫情暴發(fā)而產(chǎn)生的恐慌心理源自對病毒及疫情的不了解。本環(huán)節(jié)通過相關(guān)資料的學(xué)習(xí),讓學(xué)生對新型冠狀病毒的預(yù)防有科學(xué)的認識,使學(xué)生面對疫情不恐慌,能夠理性、從容地應(yīng)對。
2.了解防疫的可行性措施。
閱讀資料:《新型冠狀病毒防控與各類化學(xué)消毒劑的安全使用》《隔離在家,為什么要多吃水果?》。
交流討論:(1)含氯的消毒劑、過氧乙酸滅活病毒的原理是什么?(2)居家日常消毒選用什么樣的消毒劑比較合適?(3)出入公共場合怎樣防護最有效?(4)疫情期間開窗通風(fēng)到底好不好?(5)維生素C有什么特性?服用維生素C真的能有效防疫嗎?
本環(huán)節(jié)旨在讓學(xué)生應(yīng)用已有的化學(xué)知識來認識、理解防疫的可行性措施,養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣。同時,激發(fā)學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)興趣。
3.撰寫“預(yù)防新冠肺炎”的短文。
語言表達能力是不少物化班學(xué)生的短板。撰寫“預(yù)防新冠肺炎”的短文,可訓(xùn)練學(xué)生的語言組織與表達能力,同時讓學(xué)生為抗“疫”出謀劃策,激發(fā)學(xué)生的社會責任感。
(二)有效防護之消毒劑——84消毒液
1.認識84消毒液。
觀看視頻:《84消毒液的由來》。
本環(huán)節(jié)以北京地壇醫(yī)院科研工作者研發(fā)84消毒液(主要成分為NaClO)的故事為情境,突出化學(xué)學(xué)科的社會功能與責任,幫助學(xué)生樹立正確的人生觀、價值觀,激發(fā)學(xué)生探究84消毒液性質(zhì)的熱情。
2.探究84消毒液的性質(zhì)。
觀看視頻:《84消毒液和潔廁靈一起使用會導(dǎo)致中毒?實驗解答》;閱讀資料:《84消毒液使用說明書》。
交流討論:(1)熱水稀釋84消毒液會產(chǎn)生氯氣,是真的嗎?(2)84消毒液與酸性物質(zhì)混合使用會產(chǎn)生氯氣,是真的嗎?(3)84消毒液與雙氧水(過氧化氫溶液)混合使用消毒效果會更好,是真的嗎?(4)84消毒液有很強的腐蝕性,能腐蝕金屬,是真的嗎?
活動探究:(1)取2 mL 84消毒液于試管中,加熱,用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗是否有氯氣產(chǎn)生;(2)向250 mL的礦泉水瓶中加入10 mL 84消毒液,將礦泉水瓶擠扁,再加入5 mL 6 mol·L-1的鹽酸,迅速擰緊瓶蓋,觀察現(xiàn)象;(3)向錐形瓶中加入5 mL 84消毒液,再加入5 mL 10%的過氧化氫溶液,用帶火星的木條檢驗產(chǎn)生的氣體;(4)用84消毒液腐蝕銅片、洗滌銀鏡。
本環(huán)節(jié)首先通過84消毒液與潔廁靈混合使用發(fā)生氯氣中毒事故的新聞報道,引發(fā)學(xué)生對84消毒液主要成分NaClO性質(zhì)的思考;然后引導(dǎo)學(xué)生從物質(zhì)類別和元素價態(tài)等角度認識NaClO的性質(zhì),推理84消毒液在不同介質(zhì)中可能產(chǎn)生的行為變化,并設(shè)計實驗證實或證偽。本環(huán)節(jié)旨在讓學(xué)生在思辨和實證的過程中深化化學(xué)知識,感悟化學(xué)知識對人類科學(xué)使用化學(xué)制品、提高生活質(zhì)量的重要作用。
3.了解保存、使用84消毒液的方法。
交流總結(jié):(1)怎樣保存84消毒液?(2)使用84消毒液應(yīng)注意什么?
本環(huán)節(jié)通過對84消毒液保存和使用方法的總結(jié),幫助學(xué)生構(gòu)建NaClO的知識體系,提升安全意識。
4.總結(jié)84消毒液的制取方法。
交流討論:(1)工業(yè)制取84消毒液有哪些方法?(2)怎樣獲取制取84消毒液的原料Cl2與NaOH?(3)如何以Cl2與NaOH為原料制取84消毒液?需要控制反應(yīng)的溫度嗎?怎么控制?如何處理尾氣?(4)如何以漂白粉和純堿為原料制取84消毒液?(5)怎樣用飽和食鹽水制取84消毒液?
本環(huán)節(jié)以“84消毒液的制取”為主題,讓學(xué)生在應(yīng)用原有知識解決新問題的過程中,溫故知新,構(gòu)建知識間的內(nèi)在聯(lián)系,提升解決實際問題的能力。
5.開展實驗探究。
對比實驗:(1)以青霉素瓶、針筒、淀粉碘化鉀試紙為器材,探究二氧化錳、高錳酸鉀、氯酸鉀、漂白粉與濃鹽酸生成Cl2的反應(yīng);(2)用9 V方形電池和鉛筆芯電解飽和食鹽水,并用鮮花瓣檢驗NaClO的生成。
本環(huán)節(jié)從實驗設(shè)計到實驗操作再到實驗結(jié)果,讓學(xué)生深度參與其中,體驗學(xué)習(xí)的快樂,有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,強化學(xué)生的實驗設(shè)計與創(chuàng)新能力。
(三)有效防護之消毒劑——ClO2
1.認識二氧化氯泡騰片。
演示實驗:向礦泉水瓶中加入100 mL水,將礦泉水瓶擠扁,再放入幾片二氧化氯泡騰片,迅速擰緊瓶蓋,觀察現(xiàn)象。
閱讀資料:《二氧化氯泡騰片使用說明書》《有效氯的定義》。
交流討論:(1)二氧化氯泡騰片溶于水后是如何生成ClO2的?(2)ClO2為什么能殺菌消毒?(3)二氧化氯泡騰片為什么不能口服?(4)ClO2為什么是一種廣譜高效的消毒劑?
本環(huán)節(jié)通過演示實驗,讓學(xué)生對ClO2產(chǎn)生感性的認識;通過對ClO2中氯元素的化合價的分析,讓學(xué)生學(xué)會從化學(xué)的角度認識ClO2的強氧化性;通過對“ClO2為什么是一種廣譜高效的消毒劑”的討論,讓學(xué)生掌握有效氯的計算。
2.探究ClO2的制取方法。
問題解決:(1)寫出由NaClO制取ClO2的三個反應(yīng)方程式; (2)從綠色、環(huán)保的角度分析三種方法制取ClO2的優(yōu)缺點;(3)分析電解飽和食鹽水制取ClO2的反應(yīng)原理。
本環(huán)節(jié)借助方程式的書寫,幫助學(xué)生構(gòu)建書寫陌生氧化還原反應(yīng)方式的模型;比較分析不同方法制取ClO2的優(yōu)缺點,讓學(xué)生認識到,在利用化學(xué)為人類創(chuàng)造美好物質(zhì)的同時更要重視環(huán)境的保護。
3.討論ClO2消毒劑的優(yōu)缺點。
學(xué)習(xí)資料:《新型消毒劑二氧化氯》。
交流討論:(1)消毒自來水,Cl2與ClO2哪個更好?為什么?(2)ClO2在使用、儲存以及運輸?shù)倪^程中有何缺陷?
本環(huán)節(jié)通過比較Cl2和ClO2消毒自來水的范圍與效果,讓學(xué)生認識ClO2消毒劑的優(yōu)點;再結(jié)合ClO2在使用過程中產(chǎn)生的問題,引發(fā)學(xué)生對“由ClO2制取新型含氯消毒劑NaClO2”的思考,升華學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和創(chuàng)新意識。
4.探究用ClO2制取NaClO2的方法。
結(jié)合用ClO2制取NaClO2的實驗裝置,引發(fā)學(xué)生對實驗條件控制的思考,讓學(xué)生應(yīng)用已有知識解決實際問題,提高學(xué)生解決問題的綜合能力。
(四)有效防護之消毒劑——乙醇
1.酒精的再認識。
學(xué)習(xí)資料:《醫(yī)用酒精使用說明書》、不當使用酒精引發(fā)安全事故的新聞報道。
課始,帶領(lǐng)學(xué)生認識酒精等可燃物的燃點以及在空氣中的爆炸極限,了解科學(xué)使用酒精的方法以及應(yīng)對酒精著火突發(fā)事件的處理方法,提高安全與風(fēng)險防控意識。
2.了解醫(yī)用酒精的消毒原理。
學(xué)習(xí)資料:《新型冠狀病毒防控與各類化學(xué)消毒劑的安全使用》《為什么酒精能殺滅病毒而喝酒沒有用?》。
交流討論:(1)為什么酒精能殺滅病毒?(2)酒精濃度越高,消毒效果越好嗎?(3)喝高度白酒能殺滅新型冠狀病毒嗎?(4)酒精和84消毒液混合使用,消毒效果會更好嗎?
本環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生從細菌、病毒以及乙醇的分子結(jié)構(gòu)等方面,認識酒精的消毒原理,理解75%體積分數(shù)的乙醇溶液是最佳的消毒酒精,培養(yǎng)學(xué)生從科學(xué)的角度理性思考與決策的意識。
3.探究乙醇的化學(xué)性質(zhì)。
探究活動:(1)設(shè)計實驗驗證乙醇的還原性;(2)設(shè)計實驗檢驗乙醇催化氧化的產(chǎn)物乙醛;(3)查閱資料,分析84消毒液與酒精可能產(chǎn)生的反應(yīng)與產(chǎn)物。
這里,設(shè)計并開展實驗探究,可幫助學(xué)生認識酒精中毒的化學(xué)原理,體會化學(xué)知識對人類健康美好生活的指引作用;研究酒精與84消毒液混合的情況,在學(xué)習(xí)與發(fā)現(xiàn)的過程中,培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,激活學(xué)生的探究熱情。
(五)有效防護之隔離材料
1.口罩與病毒的防控。
學(xué)習(xí)資料:《什么樣的口罩能夠擋住冠狀病毒》《重化工產(chǎn)品聚丙烯一次性“塑料”口罩,這次拯救了眾人》。
本環(huán)節(jié)通過對氣溶膠與口罩的結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識的了解,使學(xué)生認識到科學(xué)防疫的有效途徑之一是“戴口罩”——口罩能有效阻斷病毒的傳播,感受化學(xué)工業(yè)在疫情防控中的重要貢獻。
2.知道口罩的主要材料——聚丙烯的合成過程。
學(xué)習(xí)資料:《中國能生產(chǎn)多少口罩?解析從石油到醫(yī)用口罩的制作流程》、人教版高中化學(xué)必修二中“石油的綜合利用”的相關(guān)內(nèi)容。
交流討論:(1)石油是怎樣變成丙烯的?(2)石油的分餾、裂化、裂解都是化學(xué)變化嗎?(3)丙烯是如何變成聚丙烯的?(4)書寫工業(yè)合成聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙炔的方程式;(5)合成有機高分子的方法有哪些?
本環(huán)節(jié)從丙烯的來源到聚丙烯的合成,讓學(xué)生從化學(xué)的角度深度認識口罩等防疫物資的制作方法,突出化學(xué)工業(yè)在疫情防控中的重要作用,激發(fā)學(xué)生學(xué)好化學(xué)的熱情,培養(yǎng)學(xué)生的社會責任感。
3.了解口罩等廢棄物的處理方法。
學(xué)習(xí)資料:《醫(yī)院丟棄的口罩是什么垃圾?》。
交流討論:(1)疫情期間,口罩、防護服等廢棄物屬于什么垃圾?(2)如何處理口罩、防護服等廢棄物?
本環(huán)節(jié)通過對如何處理口罩等廢棄物的討論,讓學(xué)生懂得科學(xué)防控疫情要從自身做起,從小事做起,增強學(xué)生的責任、安全和環(huán)保意識。