李愛琴 張曉梅 陳輝

摘要：對(duì)“氯及其化合物”進(jìn)行單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)，依據(jù)教材、課標(biāo)和學(xué)情分析，將核心素養(yǎng)的期望具體化為單元的具體教學(xué)目標(biāo)，將目標(biāo)融入到含氯消毒液一境到底的真實(shí)情境中，在真實(shí)情境中生成系列探究問題，驅(qū)動(dòng)教學(xué)活動(dòng)實(shí)施，學(xué)生在活動(dòng)中不斷進(jìn)行證據(jù)推理，建構(gòu)“氯及其化合物”的研究模型，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)卧w教學(xué);含氯消毒液;化學(xué)核心素養(yǎng)

文章編號(hào)：1008-0546（2022）03x-0025-04??? 中圖分類號(hào)：G632.41??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.03x.006

一、設(shè)計(jì)的背景

“氯及其化合物”選自2019年人教版化學(xué)必修第一冊(cè)[1]，是所有高一學(xué)生都要學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容，氯作為典型的非金屬元素，在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用。本單元的學(xué)習(xí)方法為硫、氮等其他非金屬及其化合物的學(xué)習(xí)埋下伏筆，且元素化合物知識(shí)是化學(xué)基本概念和化學(xué)原理的生長(zhǎng)點(diǎn)?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》要求著力發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)體現(xiàn)了化學(xué)課程在幫助學(xué)生形成未來發(fā)展需要的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力中所發(fā)揮的重要作用，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”5個(gè)方面[2]。課標(biāo)對(duì)“氯及其化合物”的內(nèi)容要求是結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究，了解氯及其重要化合物的主要性質(zhì)，認(rèn)識(shí)這些物質(zhì)在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。課標(biāo)對(duì)“氯及其化合物”的學(xué)業(yè)要求如下：能從物質(zhì)類別、元素價(jià)態(tài)的角度，依據(jù)復(fù)分解反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)原理，預(yù)測(cè)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和變化，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行初步驗(yàn)證，并能分析、解釋有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。能根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)分析實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)、生活及環(huán)境中的某些常見問題，說明妥善保存、合理使用化學(xué)品的常見方法。能說明常見元素及其化合物的應(yīng)用對(duì)社會(huì)發(fā)展的價(jià)值、對(duì)環(huán)境的影響。能有意識(shí)運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)或?qū)で笙嚓P(guān)證據(jù)參與社會(huì)性議題的討論。一境到底式情境教學(xué)[3]，是指以一個(gè)真實(shí)的化學(xué)情境為背景統(tǒng)領(lǐng)一節(jié)課的教學(xué)，所有的問題探討都圍繞該主題進(jìn)行，最終獲得化學(xué)核心知識(shí)、形成一定的學(xué)科結(jié)論，發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)，使立德樹人的目標(biāo)切實(shí)落地。

在初中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了酸的通性，Cl^-的檢測(cè)，了解了基本實(shí)驗(yàn)操作。通過必修一前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道了物質(zhì)類別觀，離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)的理論基礎(chǔ)。但若不對(duì)元素化合物的知識(shí)進(jìn)行模型化的建構(gòu)，這些知識(shí)是碎片化的，容易遺忘和混淆。

化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是隨風(fēng)潛入夜，潤(rùn)物細(xì)無聲的一種過程，不是一節(jié)課兩節(jié)課就能培養(yǎng)形成的，經(jīng)仔細(xì)研讀課程標(biāo)準(zhǔn)，深度挖掘教材后，將核心素養(yǎng)的期望具體化為如圖1所示的單元教學(xué)目標(biāo)和評(píng)價(jià)目標(biāo)。教學(xué)重點(diǎn)是氯及其化合物的研究思路和方法的建構(gòu)，難點(diǎn)是氯水成分的探究。

二、案例描述與設(shè)計(jì)意圖

1.引入：需要消毒液

19年歲末年初，新冠肺炎爆發(fā)，消毒液成為家庭的必備物資，線上線下一度出現(xiàn)供不應(yīng)求，一瓶難求的場(chǎng)景?；瘜W(xué)工業(yè)為疫情防控提供了強(qiáng)有力的物質(zhì)支撐，氯的許多化合物是高效、廣譜的滅菌消毒劑，例如84消毒液。若知道了氯及其化合物的性質(zhì)，你也可以自行制備84消毒液，你想自己制備84消毒液?jiǎn)幔拷裉煳覀兙蛠硪黄饘W(xué)習(xí)“氯及其化合物”。

設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活中的化學(xué)，拉近化學(xué)與生活的距離，體會(huì)化學(xué)學(xué)科的社會(huì)價(jià)值。

2.任務(wù)一：消毒液原料Cl₂的認(rèn)識(shí)

[教師]想要制備84消毒液首先要知道Cl₂的基本性質(zhì)，你見過Cl₂嗎？知道Cl₂長(zhǎng)什么樣？展示一瓶用無色透明礦泉水瓶裝滿的氯氣。

[學(xué)生]聞一聞，觀察總結(jié)Cl₂的物理性質(zhì)。

設(shè)計(jì)意圖：展示真實(shí)物質(zhì)，在學(xué)生頭腦中留下深刻圖式，學(xué)生無需機(jī)械記背。

[教師]你能推測(cè)Cl₂具有哪些化學(xué)性質(zhì)嗎？你推測(cè)的依據(jù)是什么？播放金屬Fe、H₂在Cl₂中燃燒的實(shí)驗(yàn)視頻進(jìn)行驗(yàn)證。

[學(xué)生]思考并推測(cè);通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)推測(cè)進(jìn)行驗(yàn)證;利用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件NB進(jìn)行Cl₂與其他金屬、非金屬的實(shí)驗(yàn)，最后總結(jié)Cl₂與金屬、非金屬反應(yīng)的規(guī)律。

設(shè)計(jì)意圖：診斷學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)的水平，引導(dǎo)學(xué)生從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的角度推測(cè)，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

3.任務(wù)二：消毒原理探究

[教師]Cl₂能否溶于水呢？在水中的溶解度大嗎？

[學(xué)生]猜測(cè)回答（不溶于水∥溶于水，溶解度不大∥極易溶于水）。

[教師]往塑料瓶中注入適量水，振蕩。

[學(xué)生]觀察現(xiàn)象，（瓶變癟了，水有點(diǎn)黃綠色，瓶上方的氣體黃綠色變淺）。

[教師]上述現(xiàn)象說明了什么結(jié)論呢？

[學(xué)生]瓶變癟說明Cl₂溶于水，瓶上方還有黃綠色氣體，說明Cl₂在水中的溶解度不太大。

[教師]展示Cl₂在水中的溶解度數(shù)據(jù)，Cl₂溶于水得到氯水，Cl₂溶于水是物理變化還是化學(xué)變化呢？請(qǐng)?jiān)趫D2當(dāng)中用圖示的形式表示出Cl₂溶于水這個(gè)變化過程的微粒變化。

[學(xué)生]按要求畫出微觀粒子的示意圖，小組分享交流。

[教師]引導(dǎo)學(xué)生分析：溶液具有什么特點(diǎn)？（均一、穩(wěn)定且不帶電），檢查自己組畫的示意圖是否呈現(xiàn)出溶液的特點(diǎn)？并修正結(jié)果。

[學(xué)生]各小組修正示意圖。

[教師]引導(dǎo)學(xué)生從粒子種類的角度分析：①Cl₂溶于水是物理變化，所以溶液當(dāng)中有Cl₂和H₂O，②Cl₂溶于水是化學(xué)變化，溶液當(dāng)中有Cl₂、H₂O、H⁺、Cl^-，還有個(gè)別組認(rèn)為還有HClO，怎樣確定是物理變化還是化學(xué)變化呢？怎樣確定其中的微粒呢？

[學(xué)生]化學(xué)變化有新的物質(zhì)生成，溶液呈淺黃綠色，所以有Cl₂和H₂O。

[教師]怎樣確定新物質(zhì)呢？請(qǐng)根據(jù)所提供的試劑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，記錄在表1中。

試劑有：pH試紙，紫色石蕊試液，NaHCO₃溶液，Mg條，HNO₃溶液，AgNO₃溶液。

[學(xué)生]設(shè)計(jì)方案分享交流，各小組根據(jù)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

[教師]根據(jù)大家的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，能確認(rèn)Cl₂溶于水發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，氯水當(dāng)中存在Cl₂、H₂O、H⁺、Cl^-，怎樣解釋紫色石蕊試液遇到氯水先變紅后褪色呢？

[學(xué)生]變紅是因?yàn)槁人?dāng)中的H⁺，褪色可能是因?yàn)槠住?/p>

[教師]具有漂白性的的物質(zhì)是什么呢？

[學(xué)生]HCl應(yīng)該沒有漂白性，所以漂白性可能是Cl₂。

[教師]往HCl中滴加幾滴紫色石蕊試液。

[學(xué)生]溶液沒有褪色，HCl沒有漂白性。

[教師]怎樣驗(yàn)證Cl₂是否有漂白性呢？實(shí)驗(yàn)應(yīng)該注意哪些問題？

[學(xué)生]Cl₂有毒，應(yīng)注意實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性，減少Cl₂對(duì)環(huán)境的污染;Cl₂與水能反應(yīng)，需要注意通人干燥的Cl₂，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象要明顯……

[教師]事先在針筒中塞上有色紙片，用針筒吸入干燥的Cl₂，學(xué)生觀察后，再吸入適量蒸餾水振蕩，觀察現(xiàn)象。

[學(xué)生]干燥的Cl₂沒有漂白性，所以具有漂白性的物質(zhì)是Cl₂與水反應(yīng)生成的新物質(zhì)。

[教師]Cl₂與水反應(yīng)生成具有漂白性的物質(zhì)是什么？請(qǐng)從氧化還原的角度預(yù)測(cè)。

[學(xué)生]Cl₂與水反應(yīng)生成了HCl，氯的化合價(jià)降低，必須有元素化合價(jià)升高，可能是氧元素化合價(jià)升高生成O₂，也可能是氯元素化合價(jià)升高生成HClO，但是要將H₂O氧化為O₂，好像比較困難，所以Cl₂與水反應(yīng)生成具有漂白性的物質(zhì)應(yīng)該是HClO。

[教師]科學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)這種漂白性的物質(zhì)確實(shí)是HClO，請(qǐng)大家閱讀教材，總結(jié)HClO的性質(zhì)。

[學(xué)生]HClO具有強(qiáng)氧化性，是一種弱酸，且不穩(wěn)定。

[教師]引導(dǎo)學(xué)生一起書寫Cl₂與H₂O反應(yīng)的化學(xué)方程式。

[學(xué)生]書寫化學(xué)反應(yīng)方程式。

[教師]引導(dǎo)學(xué)生從微粒數(shù)量的角度分析，并結(jié)合上述探究再回頭判斷自己畫的氯水當(dāng)中的微粒示意圖是否需要修正？氯水具有哪些性質(zhì)，有怎樣的用途？

[學(xué)生]因?yàn)镠ClO是弱酸，部分解離出H⁺和ClO^-，所以氯水當(dāng)中還具有ClO^-。HClO具有強(qiáng)氧化性，所以氯水具有殺菌消毒，漂白的用途。

[教師]總結(jié)氯水當(dāng)中的微粒有Cl₂、H₂O、HClO、H⁺、Cl^-、ClO^-、還有水電離出的極少量的OH^-，播放Cl₂與水反應(yīng)的微觀動(dòng)畫。

設(shè)計(jì)意圖：在氯水成分探究活動(dòng)中，首先讓學(xué)生進(jìn)行預(yù)測(cè)，并將預(yù)測(cè)結(jié)果以示意圖的形式呈現(xiàn)出來，此活動(dòng)可以診斷并發(fā)展學(xué)生宏觀辨識(shí)與微觀探析的核心素養(yǎng)，同時(shí)學(xué)生在畫示意圖的過程中，對(duì)于微粒的數(shù)量有一定思考，這為學(xué)生以后學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理，水溶液中的離子反應(yīng)與平衡做了初步鋪墊，培養(yǎng)了學(xué)生定性與定量的化學(xué)思維。然后學(xué)生親歷實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、獲得結(jié)論的完整科學(xué)探究歷程，提升了學(xué)生的科學(xué)探究能力及證據(jù)推理意識(shí)。氯水漂白性的微型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的核心素養(yǎng)，環(huán)境保護(hù)的意識(shí)。最后播放氯氣溶于水的微觀動(dòng)畫，學(xué)生能深刻理解微觀結(jié)構(gòu)揭示宏觀現(xiàn)象，宏觀現(xiàn)象是微觀粒子呈現(xiàn)的結(jié)果，培養(yǎng)了學(xué)生宏微結(jié)合看待問題的思維。

4.任務(wù)三：84消毒液的制備

[教師]氯水確實(shí)具有殺菌消毒的用途，但生活中為什么不用氯水消毒，而是用84消毒液呢，展示84消毒液的標(biāo)簽，84消毒液的有效成分是NaClO，從NaClO所屬類別角度考慮，可以怎樣制備呢？

[學(xué)生]因?yàn)槁人?dāng)中的HClO易分解所以不用氯水殺菌消毒。NaClO在類別上是一種鹽，可以通過酸堿中和反應(yīng)制得：HClO+NaOH=NaClO+NaC1+H₂O。

[教師]試寫出Cl₂與NaOH、Ca（OH）₂反應(yīng)的化學(xué)方程式。

[學(xué)生]書寫化學(xué)方程式。

[教師]Cl₂與NaOH反應(yīng)有NaClO生成，將Cl₂通入到冷的NaOH溶液中這不就制備了我們常見的84消毒液?jiǎn)幔溥€可以作為漂白液使用。同原理將Cl₂通人到石灰乳中就可以獲得以Ca（ClO）₂為有效成分的漂白粉。

[學(xué)生]自己動(dòng)手制備家用84消毒液。

設(shè)計(jì)意圖：有了氯氣與水反應(yīng)的鋪墊，在此基礎(chǔ)上書寫Cl₂與堿的反應(yīng)就非常輕松，發(fā)展了學(xué)生知識(shí)遷移能力;讓學(xué)生自制家用消毒液，增強(qiáng)學(xué)習(xí)熱情，體會(huì)化學(xué)的學(xué)科價(jià)值，也為下一環(huán)節(jié)做準(zhǔn)備。

5.任務(wù)四：給84消毒液制作標(biāo)簽

[教師]通過前面的探究我們知道了HClO具有殺菌消毒和漂白的用途，84消毒液是如何殺菌消毒的呢？（生活中的經(jīng)驗(yàn)：浸泡后漂白效果更好，或者滴加幾滴醋酸漂白效果增強(qiáng)。）

[學(xué)生]思考回答（滴加幾滴醋酸或浸泡是將NaClO轉(zhuǎn)換為HClO），書寫化學(xué)反應(yīng)方程式。

[教師]請(qǐng)給自制的84消毒液制作產(chǎn)品標(biāo)簽，上面應(yīng)該標(biāo)注哪些內(nèi)容呢？

[學(xué)生]結(jié)合經(jīng)驗(yàn)回答（成分、使用注意事項(xiàng)、保存、生產(chǎn)日期、保質(zhì)期……）

[教師]84消毒液使用時(shí)需要注意哪些事項(xiàng)？（NaClO的性質(zhì)？）你是如何推測(cè)的呢？產(chǎn)品如何保存呢？

[學(xué)生]從價(jià)態(tài)上考慮，NaClO的中心元素Cl為+1價(jià)具有氧化性，所以不能用具有還原性的金屬容器盛放，從類別上考慮，NaClO是一種鹽，能夠與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。

[教師]展示市售84消毒液的標(biāo)簽供學(xué)生對(duì)比，并引導(dǎo)學(xué)生對(duì)標(biāo)簽上的注意事項(xiàng)用化學(xué)原理進(jìn)行解釋（例如不能與酸性產(chǎn)品如潔廁靈混用）。

設(shè)計(jì)意圖：發(fā)展學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，引導(dǎo)學(xué)生調(diào)用認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)的思路，并強(qiáng)化學(xué)生對(duì)化學(xué)品的正確、安全使用意識(shí)。

6.任務(wù)五：消毒液原料Cl₂的來源

[教師]你們自制的家用消毒液所用的Cl₂是老師事先準(zhǔn)備的，若需要自己制備，該如何操作呢？說出Cl₂的制備原理。

[學(xué)生]閱讀教材“舍勒發(fā)現(xiàn)氯氣”的科學(xué)史，提取信息。

[教師]知道了制備原理，該如何操作呢？引導(dǎo)學(xué)生回憶初中學(xué)過的制備氣體的方法，再逐層引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行氣體發(fā)生裝置、除雜裝置、干燥裝置、尾氣處理裝置的選擇，最后總結(jié)氣體制備的一般流程。

[學(xué)生]思考討論交流

設(shè)計(jì)意圖：結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定物質(zhì)的用途、制備，形成元素化合物學(xué)習(xí)的完整思路。Cl₂的制備實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生建構(gòu)實(shí)驗(yàn)室制備氣體的一般思路，為以后學(xué)習(xí)更多物質(zhì)的制備方法奠定基礎(chǔ)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)的遷移能力，診斷并發(fā)展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平，培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)的理念。

7.任務(wù)六：歸納總結(jié)

[教師]請(qǐng)梳理本單元“氯氣及其化合物”的性質(zhì)，用圖示的形式呈現(xiàn)（圖3），并表示出主要物質(zhì)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，寫出對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式。

[學(xué)生]匯報(bào)交流。

設(shè)計(jì)意圖：將物質(zhì)的性質(zhì)從類別與價(jià)態(tài)角度進(jìn)行建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)的模型，促進(jìn)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化，使化學(xué)核心素養(yǎng)得到發(fā)展。

三、教學(xué)反思

化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是隨風(fēng)潛入夜，潤(rùn)物細(xì)無聲的過程，需要仔細(xì)研讀課程標(biāo)準(zhǔn)，深度挖掘教材，將核心素養(yǎng)的期望化為具體的教學(xué)目標(biāo)，據(jù)此采取合乎核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)方式，在真實(shí)的教學(xué)情境中，生成系列探究問題，利用實(shí)驗(yàn)探索“氯及其化合物”的性質(zhì)。本教學(xué)設(shè)計(jì)創(chuàng)設(shè)真實(shí)教學(xué)情境，一境到底：需要生產(chǎn)消毒液→消毒液原料Cl₂的認(rèn)識(shí)→消毒原理的探究→消毒液的制備→給消毒液制作標(biāo)簽→消毒液原料Cl₂的來源。將氯及其化合物的知識(shí)高度融合其中，知識(shí)脈絡(luò)分明：Cl₂的性質(zhì)→Cl₂與水反應(yīng)→HClO的性質(zhì)→Cl₂與NaOH反應(yīng)→NaClO的性質(zhì)→Cl₂的實(shí)驗(yàn)室制法。此設(shè)計(jì)將核心素養(yǎng)的要求融入單元整體教學(xué)當(dāng)中，“教、學(xué)、評(píng)”一體化，系列探究活動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生將被動(dòng)接受知識(shí)轉(zhuǎn)為自主探究獲取知識(shí)，突破氯水成分的難點(diǎn);在活動(dòng)中學(xué)生宏微結(jié)合進(jìn)行邏輯分析，不斷進(jìn)行證據(jù)推理與模型建構(gòu)，形成氯及其化合物的研究思路和方法。

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