“探秘含氯消毒剂NaClO”项目教学

王淑娟 陈颖 郭富丽 于璐

摘 要：本文是人教版高中化学必修一第四章第二节“富集在海水中的元素——氯”的项目教学案例。在学生初步学习含氯物质及其性质的基础上，通过“探秘含氯消毒剂NaClO”项目引导学生进一步从物质转化的角度应用含氯物质及其性质解决生活中的实际问题。呈现了以项目学习方式开展的教学设计思路和教学实践过程，为教师开展项目学习教学实践提供参考。

关键词：项目教学 高中化学 含氯消毒剂 教学案例

项目教学是师生通过共同实施一个完整的项目而进行的教学活动，能够在课堂教学中把理论与实践有机地结合起来，充分发掘学生的创造潜能，因而对培养学生的实践应用及迁移创新能力有着独特的功能和价值。在素养导向的高中课程改革背景下，项目教学越来越受到教师的认同和重视。在高中化学课程中尝试采用项目学习的方式开展教学，能使学生体会化学学科的“有趣”和“有用”，感受化学的学科魅力及应用价值。

本节课“探秘含氯消毒剂NaClO”就是基于项目学习理论设计和实施的人教版高中化学必修一第四章第二节“富集在海水中的元素——氯”的教学。与以往传统教学模式不同，本案例通过“探秘含氯消毒剂NaClO”项目学习引导学生进一步从物质转化的角度应用含氯物质及其性质解决生活中的实际问题。

一、项目学习主题的选取

1. 项目学习内容分析

“氯及其化合物”是高中化学必修课程中的核心内容之一，是高中一年级学生学习的重点内容。氯元素是典型的非金属元素，氯气和含氯化合物在生产、生活中应用广泛。本节课依据课程标准“能从物质类别和元素价态变化的角度，预测物质的化学性质和变化，说明物质的转化路径”的要求，以探秘含氯消毒剂这个情境作为载体，发展学生对物质及其转化思路的认识水平，发展学生将物质性质和物质用途关联的社会价值水平，提高学生解决实际问题的能力水平。因此，本节课的学习过程具有较为丰富的化学学科核心素养发展价值。

2. 项目学习目标

本节课重点发展学生在“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”的化学学科核心素养[1]。

（1）通过从物质类别和元素价态变化的角度设计制备NaClO的路线，发展学生对物质及其转化思路的认识水平，实现“证据推理与模型认知”和“宏观辨识与微观探析”学科素养的发展。

（2）通过探究NaClO的化学性质，形成基于物质类别和元素价态对物质性质进行预测和检验的认识模型，实现“科学探究与创新意识”和“证据推理与模型认知”学科素养的发展。

（3）通过自制家用消毒剂及为其制作说明书，发展学生问题解决能力和化学价值的认识水平，实现“证据推理与模型认知”和“科学态度与社会责任”学科素养的发展。

二、项目学习规划

1. 项目学习设计思路

围绕含氯消毒剂NaClO设计的学生学习活动包括：自制含氯消毒剂NaClO——从物质类别和元素价态变化的角度设计制备NaClO的路线；实验探究含氯消毒剂——预测并验证NaClO的化学性质；理解含氯消毒剂的使用——根据NaClO性质分析消毒剂的使用原则和方法，制作家庭使用消毒剂的说明书。

三、项目学习实施

1. 主题引入——探秘含氯消毒剂NaClO

【教师播放新闻，引出驱动性问题】播放“济南市南郊自来水厂自1988年8月建厂以来，一直采用氯气对自来水进行消毒，厂内常年存放氯气罐，罐内有0.5吨氯气，用于消毒使用。2017年10月，南郊自來水厂开始使用NaClO取代氯气进行消毒，升级后的消毒工艺，对水质的提升起到了显著的作用，并且消除重大安全隐患”这则新闻，引出本节课主题：探秘含氯消毒剂NaClO。从哪些角度探秘一种化学物质？制备、性质和应用。

2.自制含氯消毒剂NaClO——从物质类别和元素价态变化的角度设计制备、NaClO的路线

【学生展示海报，教师布置任务】学生展示课前所做海报，呈现含氯物质及其转化关系，教师引出任务1：以常见含氯物质为原料，利用含氯物质转化关系，设计制备NaClO的方案。

【学生汇报自己设计的方案】学生根据已建立的含氯物质转化关系找出不同的方案。如图1所示。这一环节，教师首先认可学生的思路，鼓励学生大胆地说出自己的设计方案。

【教师追问，提出分析型问题】是从哪个角度设计这些方案？这是该环节设计的关键，该问题能够帮助学生理清认识物质及其转化关系的视角和路径。

【学生分析设计角度】我的设计路线是从NaCl到NaClO，这是从元素价态角度设计，需要加氧化剂；我的设计路线是从HClO到NaClO，这是从物质类别角度设计，需要加碱NaOH；我的设计路线是从NaCl到Cl2再到NaClO，这是从元素价态和物质类别角度设计的，需要加氧化剂和NaOH；我的设计路线是从NaCl到HClO再到NaClO，这是从元素价态再到物质类别角度设计，需要加氧化剂和NaOH；等等。

【教师概括分析角度和思路，提出分析型问题】教师概括总结研究物质转化的角度。引导学生根据原料和条件两个角度评价设计出来的方案。该环节的设计是让学生从动态转化的视角对在真实情境中的元素转化关系进行整体分析和说明。

【学生评价设计方案】我认为从原料角度，NaCl最容易得到，从条件角度，加碱发生中和反应容易实施；我认为从原料角度，盐酸比较容易得到，从条件角度，加氧化剂容易实施；等等。

3.实验探究含氯消毒剂——预测并验证NaClO的化学性质

【教师提出疑问，提出驱动性问题，布置任务】学生通过电解食盐水得到消毒剂，心中会想：这瓶消毒剂能进行消毒吗？接着教师提出学生的疑问：该消毒剂能消毒吗？如何证明？引出任务2：探究有效成分NaClO的化学性质。

【教师追问，提出分析型问题和设计型问题】如何预测NaClO的化学性质？学生利用已建立的含氯物质的转化关系，从物质类别和元素化合价预测 NaClO的化学性质。继续追问：如何通过实验验证你预测的化学性质。请以小组为单位討论交流，然后小组汇报，实施实验方案。

【学生汇报设计结果】在本环节的实施过程中，大部分学生能从物质类别预测NaClO具有盐的性质，能和酸、碱、盐反应；从元素价态上预测NaClO具有氧化性，能和还原剂反应。在设计实验验证时，大部分学生能根据提供的试剂设计出通过与Fe（II）溶液或I-反应来验证NaClO具有氧化性。

【学生实验验证】学生通过实验验证得出NaClO具有氧化性，如表1所示。

【教师引导学生对NaClO性质进行补充】教师引导学生从弱酸盐的角度出发，结合第一节课学习到的HClO的酸性比H2CO3还弱，引导学生得出NaClO可以与CO2反应得到HClO。之后播放往Ca（ClO）2溶液中通CO2的视频，加深学生对该反应的理解，这个知识点的学习也为之后含氯消毒剂的保存和使用打下了基础。

【教师概括总结研究无机物性质的思路和方法】NaClO具有盐的性质，能和一些酸反应生成次氯酸，NaClO具有氧化性，能和一些还原剂反应。在上述环节中，同学们通过预测物质性质、设计实验、实施实验得出了NaClO的化学性质，这也是研究无机物性质的一般思路和方法。

【教师补充说明】教师介绍含氯消毒剂的消毒原理，同时介绍家用消毒剂检测试纸（见图3）。

【学生分析试纸检测原理】学生根据家用消毒剂检测试纸原理写出离子方程式。

【学生实施实验】学生使用试纸来检测自制消毒剂的消毒能力。通过检测，学生得出自制的消毒剂都能进行普通的家用消毒。通过这一环节，能够增强学生利用已有知识制备化学用品的成就感。

4. 理解含氯消毒剂的使用方法——根据NaClO性质分析消毒剂的使用原则和方法，制作家庭使用消毒剂的说明书

【教师简单概括，布置任务】消毒剂属于化学药品，需要合理使用，引出任务3：根据这节课所学习到的知识，为自制消毒剂制作说明书。

【学生制作说明书】学生根据学案所提供的有关生活用品的资料（见图4），从消毒剂的有效成分、使用方法、注意事项、储存方法，以小组为单位制作自制消毒剂说明书。

【教师追问，提出分析型问题】追问学生制作这些说明书的依据是什么？这是该环节设计的关键。通过这一问题，能够发展学生解决实际问题的能力和对化学价值的认识水平，使学生自主地调用认识物质性质及转化关系的思路方法，完成化学品安全使用这一真实任务。

【学生A汇报制作说明书依据】消毒剂使用时，不能接触金属制品，因为NaClO是氧化剂，具有氧化性，能与金属发生氧化还原反应；不能使用消毒剂对丝、毛制品进行消毒，因为NaClO会使蛋白质变性；使用消毒剂时，不能与洁厕灵混用，因为二者会发生氧化还原反应。

【学生B补充说明】消毒剂使用时，要避光保存，因为次氯酸见光易分解。（见图5）

【教师引导】如何使用消毒剂消毒效果最佳？

【学生对说明书进行补充】消毒剂使用时，要浸泡一段时间，效果最佳。

【教师总结问题解决的关键思路，概括学生制作说明书的分析角度，用市场上消毒剂的说明书对学生进行肯定，增强学生学习效能感】教师展示消毒剂使蚕丝变性实验，演示84消毒液和洁厕灵混合生成氯气的微型实验。展示市场上消毒剂的说明书（见图6），和同学们所做的说明书大致相同，你们的表现很棒！你们也可以像科学家一样讨论问题了！

四 、项目学习反思

本教学案例是以“探秘含氯消毒剂NaClO”为主题的项目教学，在教学实施过程中，对目标、任务、活动进行了整体规划。学习过程中学科活动和实际应用活动融合交叉，学科活动主要是探究含氯物质的相互转化关系，实际应用活动主要是解决与含氯消毒剂NaClO应用相关的实际问题（见图7）。学生在实验探究的同时，概括物质性质、理清认识物质及其转化关系的视角和路径，在实际应用问题的解决过程中不断迁移学科知识、认识思路和方法，有助于实现学生的深度学习。

本教学案例从利用含氯物质转化关系设计并制备含氯消毒剂，再到探究含氯消毒剂有效成分NaClO性质，到最后为自制消毒剂制作说明书，总共包括3个学习任务，每个学习任务包括2～3个学习活动，任务层层递进，活动的设计指向学生的能力进阶，学生在完成任务、经历活动的过程中实现了化学学科核心素养的发展。以“科学探究与创新意识”的化学学科核心素养为例，在本教学案例中，学生通过自制含氯消毒剂的探究任务，在物质性质类型的活动中获得了探究能力、素养发展。

本教学案例中的学习任务需要学生概括梳理、独立思考，用制作说明书的方式呈现任务成果。上述成果是学生认识物质性质及其用途，进行真实问题解决的思路方法的外显，有助于学生在面对陌生情景、陌生问题时迅速地进行情景关联、问题归类，从而实现自主迁移，利用已有的化学学科知识和认识思路与方法解决问题。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.