论文部分内容阅读
摘要：以“无机含氯消毒剂”为例，以“培养核心素养”为立意，以新型冠状病毒为情境素材，通过全面认识氯及其化合物的性质，综合分析其在应用过程中的优势与不足，不断优化方案，努力寻找更稳定、更安全、更高效的消毒剂。在寻找高效含氯消毒剂的过程中，让学生切身感受到化学与生活的密切联系，学会用辨证的思想去评判事物，从而能够更好地培养核心素养。
关键词：含氯消毒剂;化学核心素养;辩证思想
文章编号：1008-0546（2021）01-0022-03
中图分类号：G632.41
文献标识码：B
doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2021.01.006
《普通高中化学课程标准（2017年版）》指出：学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学习而逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力。高中学生的化学核心素养包括宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、实验探究与创新意识、科学态度与社会责任五个方面。关注学生“核心素养”的培养是目前基础教育理论研究和实践变革的重大趋势，如何在学生发展核心素养与课程教学之间建立起内在联系成为课程改革的重点。课程改革“以提高学生的科学素养为主旨”，倡导“从生活走进化学，从化学走进社会”。在课程理念中都强调化学与生活、自然、STS（科学、技术和社会）的相互联系，强调化学在促进人类社会可持续发展中的重要作用[1-2]。目前，面对新型冠状病毒，国家卫生健康委员会发布了《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案（试行第五版）》[3]，明确包括含氯物质在内的消毒剂可有效灭活病毒，对于新型冠状病毒的防控发挥重要作用。将新型冠状病毒与高一化学学科中氯及其化合物的知识[4]相结合，一方面在课堂上复习巩固知识的同时能更好地落实核心素养，另一方面能让学生体会化学与生活、社会的密切关系。
一、核心素养落实的要点
核心素养的落实，第一要点是了解学生的认知基础。目前，学生已经掌握氯及其化合物、氧化还原反应、离子反应等相关知识，初步建立物质性质的认知模型，但在证据的收集、分析、推理方面尚有不足，对于辩证认识事物的能力还有待提高。为更好地落实核心素养及课程理念，以新型冠状病毒为情境素材，以寻找更稳定、更安全、更高效的无机含氯消毒剂为主线，将氯及其化合物的性质、转化和应用融人问题情境中，旨在培养学生由零碎到整体的认知方法，发展学生的化学核心素养，让学生切身感受化学、技术、环境、社会的关系，学会用辩证的思想去评判事物。
核心素养的落实，第二要点是基于认知基础的核心知识框架的构建。该框架主要通过图1的方式进行，在实施过程中实现化学五大核心素养的要点。首先，通过新型肺炎疫情的防控工作，学习含氯消毒剂的消毒原理，让学生从粒子水平认识次氯酸或次氯酸根杀菌的原理（微观探析）;其次，通过改变物质的状态、溶解性及溶液的酸碱性，对物质的性质进行调控（变化观念），让学生从变化的角度认识事物;再次，通过对物质性质及应用的探究，让学生辩证认识事物的两面性，培养学生的思辨精神（证据推理，科学态度）;最后，通过含氯消毒剂的学习，让学生体会化学对社会发展的重要作用，强化社会责任感（社会责任）。
二、教学过程
1.基于新型肺炎这个实际问题引出含氯消毒剂
[思考]无机含氯消毒剂的消毒原理是什么？
[讲解]强氧化性。
设计意图：紧扣社会热点，创设真实的问题情境，激发求知欲和探索欲，增强学习化学的兴趣和动机。
2 例举氯元素的价类二维图
[思考]请畫出氯元素的价类二维图
[回答]列举相应物质（图2）。
设计意图：学生用价类二维图表示氯元素的常见价态与代表物，加深对氧化剂的认识，巩固认知模型，为下一环节中分析物质的性质及转化做准备。
3.以次氯酸为核心，对次氯酸、氯气、次氯酸盐在实际应用中的优势和不足展开讨论，不断优化提升。
（1）次氯酸：
[过渡]氯水能够杀菌、漂白，是因为其中含有次氯酸。
[思考]次氯酸消毒的原理是什么？
[引导]提供资料（次氯酸分子小、不带电荷，具有强氧化性，能分解出活性氧，使细菌等微生物的蛋白质发生变性，导致其死亡）。消毒应用了次氯酸分子的哪些性质？
[讨论]预期结果：强氧化性，释放活性氧。
[提问]次氯酸还有哪些性质，在实际应用中可能存在哪些问题？
[回答]次氯酸没有纯净物，且性质不稳定，在应用中有局限性。
设计意图：①培养获取并加工信息的能力，②在粒子水平认识次氯酸分子消毒原理。③认识到事物具有两面性，培养辩证思维能力。
（2）氯气：
[引导]哪些含氯物质能够转化生成次氯酸？
[回答]氯气和次氯酸盐（图3）。
设计意图：①引出氯气。②回归价类二维图，指明获取次氯酸可能的路径及原理。
[提问]回忆氯气的性质。
[回答]预期结果：有毒气体、可溶于水，溶液呈酸性等。Cl2 H2O==HCl HClO
[引导]直接使用液氯或氯气对饮用水消毒，使用不便，效果也不太理想。试分析。
[讨论]预期结果：从氯气的状态、溶解性、溶液的性质等方面进行分析。
[引导]将氯气制成次氯酸盐，改变物质的状态、溶解性及溶液的酸碱性可解决以上问题。
设计意图：①通过氯气性质的综合研判，分析其应用的优势与不足，引出次氯酸盐。②初步构建方案优化的观念，了解优化的方向和措施。
（3）次氯酸钠：
[介绍]84消毒液的有效成分。 [回忆]氯气如何转化成次氯酸钠（图4）？
[讨论]预期结果：
Cl2 2NaOH=NaCl NaClO H2O
[回忆]次氯酸钠的性质。
[介绍]提供资料（一般情况下，细菌表面、染料离子表面都带负电荷，HClO为中性分子且体积小，容易渗入细菌或染料内部;而ClO-带负电，难以靠近上述微粒，所以消毒漂白能力低于HClO），次氯酸根消毒的不足。
[提问]NaClO需转化为HClO，才能取得更好的消毒效果。生活中的哪些物质能使其转化？
[讨论]预期结果：二氧化碳，醋酸。
NaClO CO2 H2O=NaHCO3 HClO
NaClO CH3COOH -CH3COONa HClO
[思考]可以使用酸性更强的HCl将NaClO转化为HClO吗（图5）？
[回答] NaClO 2HCl= NaCl Cl2↑ H2O
[讲解]生活中，洁厕灵（含HCl）與84消毒液不能混用。
[讲解]使用Cl2或NaClO对饮用水进行消毒，存在的隐患。
[讨论]消毒副产物有致癌致畸的风险。
设计意图：①学以致用，突出化学对生活的指导意义。②人们对事物的认识是螺旋上升的，培养学生求实与创新的科学态度。
（4）_氧化氯：
[引导]饮用水消毒，应寻找更安全、更高效的消毒剂。
[拓展]新型的饮用水消毒剂-ClO2
[讲解]ClO2中氯的化合价可从 4价降低为一1价，具有强氧化性，比氯气更高效.更安全。
设计意图：①知识升华。②强化信息的吸收与加工能力。
4.知识总结
[小节]对本节课知识进行总结（图6）。
[拓展]能有效灭活病毒的还包括乙醚、乙醇、过氧乙酸、氯仿等有机物，请查询资料，了解它们的消毒原理。与含氯消毒剂一样吗？
设计意图：①从氧化还原角度再次理解消毒原理。②知识升华。
三、教学反思
1.化学与社会结合，发展化学学科素养
创设真实情境，从生活中提取证据，提出不足，优化方案，也是培养学生在生活中发现化学问题、收集证据、分析推理解决问题的能力。引导学生从化学视角看待和解决实际问题，培养学生思辨精神，鼓励学生参与社会决策的意识。
2.基于真实情境组织教学，问题层层递进，知识螺旋式上升，在不断反思中实现深度学习。
本课通过寻找高效消毒剂的任务，旨在培养学生证据推理和模型认知的能力。学生通过之前的学习经验提出假设，通过小组讨论和教师评价优化设计方案，寻找高效消毒剂。能运用多种方式收集证据，基于证据事实得出结论。
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）[S].北京：人民教育出版社，2018
[2]王磊，基于核心素养的化学学科能力研究[M].北京：北京师范大学出版社.2017
[3] 国家卫健委，《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案（试行第五版）.2020
[4]化学课程教材研究发展中心.普通高中教科书（化学必修第一册）[M].北京：人民教育出版社，2019：41-46
关键词：含氯消毒剂;化学核心素养;辩证思想
文章编号：1008-0546（2021）01-0022-03
中图分类号：G632.41
文献标识码：B
doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2021.01.006
《普通高中化学课程标准（2017年版）》指出：学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学习而逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力。高中学生的化学核心素养包括宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、实验探究与创新意识、科学态度与社会责任五个方面。关注学生“核心素养”的培养是目前基础教育理论研究和实践变革的重大趋势，如何在学生发展核心素养与课程教学之间建立起内在联系成为课程改革的重点。课程改革“以提高学生的科学素养为主旨”，倡导“从生活走进化学，从化学走进社会”。在课程理念中都强调化学与生活、自然、STS（科学、技术和社会）的相互联系，强调化学在促进人类社会可持续发展中的重要作用[1-2]。目前，面对新型冠状病毒，国家卫生健康委员会发布了《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案（试行第五版）》[3]，明确包括含氯物质在内的消毒剂可有效灭活病毒，对于新型冠状病毒的防控发挥重要作用。将新型冠状病毒与高一化学学科中氯及其化合物的知识[4]相结合，一方面在课堂上复习巩固知识的同时能更好地落实核心素养，另一方面能让学生体会化学与生活、社会的密切关系。
一、核心素养落实的要点
核心素养的落实，第一要点是了解学生的认知基础。目前，学生已经掌握氯及其化合物、氧化还原反应、离子反应等相关知识，初步建立物质性质的认知模型，但在证据的收集、分析、推理方面尚有不足，对于辩证认识事物的能力还有待提高。为更好地落实核心素养及课程理念，以新型冠状病毒为情境素材，以寻找更稳定、更安全、更高效的无机含氯消毒剂为主线，将氯及其化合物的性质、转化和应用融人问题情境中，旨在培养学生由零碎到整体的认知方法，发展学生的化学核心素养，让学生切身感受化学、技术、环境、社会的关系，学会用辩证的思想去评判事物。
核心素养的落实，第二要点是基于认知基础的核心知识框架的构建。该框架主要通过图1的方式进行，在实施过程中实现化学五大核心素养的要点。首先，通过新型肺炎疫情的防控工作，学习含氯消毒剂的消毒原理，让学生从粒子水平认识次氯酸或次氯酸根杀菌的原理（微观探析）;其次，通过改变物质的状态、溶解性及溶液的酸碱性，对物质的性质进行调控（变化观念），让学生从变化的角度认识事物;再次，通过对物质性质及应用的探究，让学生辩证认识事物的两面性，培养学生的思辨精神（证据推理，科学态度）;最后，通过含氯消毒剂的学习，让学生体会化学对社会发展的重要作用，强化社会责任感（社会责任）。
二、教学过程
1.基于新型肺炎这个实际问题引出含氯消毒剂
[思考]无机含氯消毒剂的消毒原理是什么？
[讲解]强氧化性。
设计意图：紧扣社会热点，创设真实的问题情境，激发求知欲和探索欲，增强学习化学的兴趣和动机。
2 例举氯元素的价类二维图
[思考]请畫出氯元素的价类二维图
[回答]列举相应物质（图2）。
设计意图：学生用价类二维图表示氯元素的常见价态与代表物，加深对氧化剂的认识，巩固认知模型，为下一环节中分析物质的性质及转化做准备。
3.以次氯酸为核心，对次氯酸、氯气、次氯酸盐在实际应用中的优势和不足展开讨论，不断优化提升。
（1）次氯酸：
[过渡]氯水能够杀菌、漂白，是因为其中含有次氯酸。
[思考]次氯酸消毒的原理是什么？
[引导]提供资料（次氯酸分子小、不带电荷，具有强氧化性，能分解出活性氧，使细菌等微生物的蛋白质发生变性，导致其死亡）。消毒应用了次氯酸分子的哪些性质？
[讨论]预期结果：强氧化性，释放活性氧。
[提问]次氯酸还有哪些性质，在实际应用中可能存在哪些问题？
[回答]次氯酸没有纯净物，且性质不稳定，在应用中有局限性。
设计意图：①培养获取并加工信息的能力，②在粒子水平认识次氯酸分子消毒原理。③认识到事物具有两面性，培养辩证思维能力。
（2）氯气：
[引导]哪些含氯物质能够转化生成次氯酸？
[回答]氯气和次氯酸盐（图3）。
设计意图：①引出氯气。②回归价类二维图，指明获取次氯酸可能的路径及原理。
[提问]回忆氯气的性质。
[回答]预期结果：有毒气体、可溶于水，溶液呈酸性等。Cl2 H2O==HCl HClO
[引导]直接使用液氯或氯气对饮用水消毒，使用不便，效果也不太理想。试分析。
[讨论]预期结果：从氯气的状态、溶解性、溶液的性质等方面进行分析。
[引导]将氯气制成次氯酸盐，改变物质的状态、溶解性及溶液的酸碱性可解决以上问题。
设计意图：①通过氯气性质的综合研判，分析其应用的优势与不足，引出次氯酸盐。②初步构建方案优化的观念，了解优化的方向和措施。
（3）次氯酸钠：
[介绍]84消毒液的有效成分。 [回忆]氯气如何转化成次氯酸钠（图4）？
[讨论]预期结果：
Cl2 2NaOH=NaCl NaClO H2O
[回忆]次氯酸钠的性质。
[介绍]提供资料（一般情况下，细菌表面、染料离子表面都带负电荷，HClO为中性分子且体积小，容易渗入细菌或染料内部;而ClO-带负电，难以靠近上述微粒，所以消毒漂白能力低于HClO），次氯酸根消毒的不足。
[提问]NaClO需转化为HClO，才能取得更好的消毒效果。生活中的哪些物质能使其转化？
[讨论]预期结果：二氧化碳，醋酸。
NaClO CO2 H2O=NaHCO3 HClO
NaClO CH3COOH -CH3COONa HClO
[思考]可以使用酸性更强的HCl将NaClO转化为HClO吗（图5）？
[回答] NaClO 2HCl= NaCl Cl2↑ H2O
[讲解]生活中，洁厕灵（含HCl）與84消毒液不能混用。
[讲解]使用Cl2或NaClO对饮用水进行消毒，存在的隐患。
[讨论]消毒副产物有致癌致畸的风险。
设计意图：①学以致用，突出化学对生活的指导意义。②人们对事物的认识是螺旋上升的，培养学生求实与创新的科学态度。
（4）_氧化氯：
[引导]饮用水消毒，应寻找更安全、更高效的消毒剂。
[拓展]新型的饮用水消毒剂-ClO2
[讲解]ClO2中氯的化合价可从 4价降低为一1价，具有强氧化性，比氯气更高效.更安全。
设计意图：①知识升华。②强化信息的吸收与加工能力。
4.知识总结
[小节]对本节课知识进行总结（图6）。
[拓展]能有效灭活病毒的还包括乙醚、乙醇、过氧乙酸、氯仿等有机物，请查询资料，了解它们的消毒原理。与含氯消毒剂一样吗？
设计意图：①从氧化还原角度再次理解消毒原理。②知识升华。
三、教学反思
1.化学与社会结合，发展化学学科素养
创设真实情境，从生活中提取证据，提出不足，优化方案，也是培养学生在生活中发现化学问题、收集证据、分析推理解决问题的能力。引导学生从化学视角看待和解决实际问题，培养学生思辨精神，鼓励学生参与社会决策的意识。
2.基于真实情境组织教学，问题层层递进，知识螺旋式上升，在不断反思中实现深度学习。
本课通过寻找高效消毒剂的任务，旨在培养学生证据推理和模型认知的能力。学生通过之前的学习经验提出假设，通过小组讨论和教师评价优化设计方案，寻找高效消毒剂。能运用多种方式收集证据，基于证据事实得出结论。
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）[S].北京：人民教育出版社，2018
[2]王磊，基于核心素养的化学学科能力研究[M].北京：北京师范大学出版社.2017
[3] 国家卫健委，《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案（试行第五版）.2020
[4]化学课程教材研究发展中心.普通高中教科书（化学必修第一册）[M].北京：人民教育出版社，2019：41-46