基于“素养为本”的教学设计与实施以“含氯消毒剂”的项目式教学为例

陈允任 宁燕丹

摘要：以“科学地认识和使用含氯消毒剂”为项目学习主题，通过探究氯水中起杀菌消毒的物质、探究“84”消毒液的主要成分、探究高效使用“84”消毒液的条件等活动，帮助学生认识氯水和次氯酸的性质，发展运用化学知识解释生活问题的能力，提高学生科学探究的能力，形成一般探究思路。

关键词：含氯消毒剂;科学探究;项目式教学

文章编号：1008-0546（2021）05-0036-04中图分类号：G632.41文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.05.009

一、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。氯元素是典型的非金属元素，氯气和含氯化合物在生产、生活等各方面应用广泛。对“氯及其化合物”进行2课时的项目式教学，更能体现本单元丰富的化学学科核心素养发展价值。

本项目第一课时学习了氯原子的结构、氯气的物理及化学性质;本课例作为第二课时，主要承载氯气的应用、次氯酸的主要性质两部分内容。含氯消毒液的教學功能与价值有三方面：（1）增强对含氯化合物的性质的理解和应用;（2）基于物质性质理解化工产品制备原理和使用方法的能力，发展科学探究能力;（3）能在生活中运用化学知识解读说明书，分析产品的成分和性质，根据产品性质理解使用方法和注意事项，培养公民的基本科学素养。

二、学情分析

1.已有认知结构分析。“氯及其化合物”是人教版化学必修1第二章第二节的学习内容。第一章学习内容包括物质的分类及转化、离子反应、氧化还原反应， 第二章第一节的学习内容是钠及其化合物。学生在第一章学习中，已经知道不同类别物质之间的转化、离子反应、氧化还原反应是认识物质性质与物质转化的三个重要角度。在“钠及其化合物”的学习中，通过探究实验“钠与水的反应”，学生已经经历过“预测-方案-证据-结论”的一般探究思路。在“氯及其化合物”的第一课时，学生认识了氯原子的结构、氯气的物理性质及化学性质，对氯元素、含氯物质的性质有了初步的认识。

2.现有认知能力分析。在已有认知结构的基础上，“氯及其化合物”第二课时可引导学生从氯气性质的角度认识氯气的应用，通过物质性质、物质检验等实验探究进一步认识次氯酸的性质与应用，巩固一般探究思路。次氯酸及其盐是消毒产品、漂白产品的主要成分，实际生活中，要在适宜条件下贮存、使用消毒产品、漂白产品，才能发挥最好的效果。对含氯消毒剂贮存、使用条件的探究，有利于帮助学生提高系统分析问题的能力，发展科学思维。

3.认知情感分析。从第一课时氯气的结构与性质，到第二课时氯气的应用、次氯酸的性质与应用，体现了结构决定性质，性质决定用途的化学观念，也充分体现了化学与生活是紧密联系的，化学为生产生活做出了重要贡献。

三、课标解读

1.根据《普通高中化学课程标准（2017年版）》“常见的无机物及其应用”主题“非金属及其化合物”的内容要求，在学习“氯及其化合物”内容时，要结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解氯及其重要化合物的主要性质，认识这些物质在生产中的应用⑴。

2.根据学业要求，要“能从物质类别、元素价态的角度，依据复分解反应和氧化还原反应原理，预测物质的化学性质和变化，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象”“能根据物质的性质分析实验室、生产、生活及环境中的某些常见问题，说明妥善保存、合理使用化学品的常见方法”⑵。

四、教学目标

以含氯化合物的性质、科学探究能力、运用化学知识解释生活问题的能力为重点，制定以下项目教学目标：

1.通过含氯物质及其转化关系，利用氯水和次氯酸的性质分析氯气消毒自来水的反应原理，掌握常见含氯消毒剂的制备方法，建立物质性质与物质用途的关系，发展学生宏观辨识与微观探析的核心学科素养。

2.通过验证自来水消毒过程中起作用的微粒、探究“84”消毒液的组成和使用条件等多组实验，建立、巩固并落实“预测-方案-证据-结论”的一般探究思路，发展学生物质性质的实验探究设计水平，以及科学探究与创新思维。

3.通过探讨主要成分、解读使用说明、寻找使用条件、归纳贮存条件、分析生活实例等“84”消毒液的相关问题，了解产品生产与使用需要考虑的因素，学会科学地使用含氯消毒剂，树立生活中的化学意识及其对化学价值的认识，发展学生的科学态度与社会责任。

五、设计思路

1.以发展学生问题意识和科学探究能力作为本节的核心目标。对于高一的学生，经过一学期的学习，具有一定的科学探究能力，本项目拟通过多组不同类型的实验探究进一步发展学生的科学探究能力⑶（图1）。“84”消毒液的有效成分是次氯酸盐，相比于次氯酸盐，氯气是学生更为熟悉的物质。氯气在很长一段时间里被用作自来水的消毒剂，氯水中真正起消毒作用的物质是次氯酸，可以通过探究氯水中起消毒作用的物质，引导学生发现次氯酸及次氯酸盐的消毒作用，进而引出“84”消毒液，该过程体现物质性质探究的思路方法。随后，探究“84”消毒液主要成分体现了物质检验的思路方法，由此，通过不同类型的探究实验，帮助学生形成一般探究思路，为今后的学习不同类型探究实验打下基础。相关研究表明，温度、pH、光照和浓度都会影响“84”消毒液的消毒效果，本项目在探究影响“84”消毒液使用效果的因素实验中将以浓度、温度和pH作为实验变量。

2.融合多种教学方式与手段，体现化学学科的教学特色。化学实验不仅是学习化学的手段，更是化学学习的重要内容，本课围绕“84”消毒液创设了多个真实情境，引导学生通过提出猜想、设计方案、分组讨论、实验探究、小组汇报等学习方式和教学手段，推进学生对氯气应用、次氯酸性质与应用的认识，建立“预测-方案-证据-结论”的一般探究思路，培养学生科学探究的能力。课后设置以“消毒剂”为关键词网上搜集整理相关资料，以及分析探究“消毒剂能否混合使用？”的延伸任务，体现信息技术与化学教学的融合， 进一步引导学生运用所学的知识、分析问题的思路去解决真实的问题，实现深度学习。

六、教学流程

教学流程见表1。

七、教学反思

化学与生活息息相关，倡导课堂与真实生活问题相结合。本项目教学设计了3个学习任务，将氯的性质与用途融入到“科学认识和使用含氯消毒剂”为主题的教学当中，采用小组合作学习的方式，开展以化学实验为主的多种探究活动，培养学生运用已有知识或信息去推测物质可能具有的性质的证据推理意识， 以化学的视角科学地认识、使用化学产品，建立具有安全意识和严谨求实的科学态度。

任务1探究氯水中杀菌消毒的物质中，学生能够根据相关物质的性质解释自来水的消毒、设计实验验证次氯酸的强氧化性，讨论生活中漂白剂和消毒剂的主要成分可能是什么时，学生根据酸性物质能与碱反应，提出将氯水转化为次氯酸盐，说明学生能根据氯元素的价态为+1价，判断CIO^-同样可能具有强氧化性，表明学生具备了分析物质性质的角度与方法，利用物质性质解释生活问题的能力。任务2和任务3中学生能够依据问题准确判断自变量，寻找观测变量， 解释实验现象，进而推出结论，说明学生形成了一般对比、探究实验的设计思路。

任务1讨论生活中漂白剂和消毒剂的主要成分是否为氯水，任务2根据说明书推测化学性质、任务3根据实验结果归纳贮存条件时，学生均能根据物质性质解决实际生活问题，说明学生成功建立了生活中的化学意识。

本项目在任务3多变量的实验探究中，采用分组实验的方式展开学生实验，既节省了时间，也成功探究了影响使用“84”消毒液的因素。但本项目在各小组实验后没有充分的时间讨论、小结一般探究思路， 没有外显不同类型实验设计的基本原则，这可能导致学生对一般探究思路的印象不够深刻。

八、案例说明

1.基于核心素养，实现“教-学-评”一体化

本项目设置了多个真实情境，学生通过小组提/11猜想，接着讨论得出探究方案，然后通过实验获取证据支持观点，这既是学生运用氯气的性质、次氯酸的性质解释其应用的过程，更是运用化学知识解决“探究氯水中杀菌消毒的物质”“探究'84'消毒液的主要成分”“探究高效使用“84”消毒液的条件”等真实问题的过程，在这个过程中，学生主要发展了宏观辨识与微观探析、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任的学科核心素养。在多个情境分析与多组实验探究中，学生表现出能从物质类别、元素价态的角度预测、理解物质的性质，能设计实验、分析解释有关实验现象得出结论、能根据物质性质分析消毒剂的贮存与合理使用的方法，达到了学业质量标准的要求。课后设置资料搜集整理、独立设计实验方案的评价任务， 以引导学生归纳总结、运用分析思路解决其他真实问题。

2.活动层层递进，实现深度学习

本项目在第一课时认识了氯气结构与性质的基础上，主要围绕“氯水中杀菌消毒的物质是什么”“'84'消毒液的主要成分是什么”“什么条件下能实现'84'消毒液的高效使用”展开讨论与探究。“氯气具有强氧化性，是不是氯气起消毒作用？如何证明是次氯酸起消毒作用？”“如何利用物质转化，更好贮存消毒剂？”“‘84消毒液的主要成分是什么？如何证明你的猜想？”“哪些因素会影响'84'消毒液的使用效果？如何证明你的猜想？”等问题的设置环环相扣、层层递进，在多组探究中提出猜想、小组讨论、进行实验、寻找证据支持观点，学生对含氯消毒剂有了深入的思考与系统的认识，也发展了合作探究的能力和科学思维，实现了深度学习。

3.教学方式多样，学生主体参与

本项目设计了物质性质探究、物质检验探究、反应规律探究等不同类型的实验探究任务，全程采用学生讨论与实验探究相结合的方式，课上鼓励学生提：I*.猜想、设计并实施方案、获得支持观点的证据，组织学生展示实验结果，课后组织学生再通过网络上搜集消毒剂的相关资料，汇总整理再展示，再独立设计实验方案探究真实问题，教师仅做引导者，充分体现了学生的学习主体地位。

参考文献

[1][2]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京;人民教育出版社.2018

[3]王磊.基于学生核心素养的化学学科能力研究[M].北京：北京師范大学出版社，2017