基于生活問題的主題單元復習課教學設計*——游泳池中的化學

任寧生 陳 凱 徐 惠

（1上海師范大學生命與環境科學學院 上海 200234；2南京曉莊學院教師教育學院 江蘇 南京 211171；3江蘇省蘇州中學 江蘇 蘇州 215007）

一、設計思路

傳統的中學化學復習課過于關注知識結構的建構和完善，以及解題技能的強化和熟練，所以相當一部分化學教師在復習課教學力爭知識點再現面面俱到，并將其以知識網絡形式呈現，輔以題組式的例題和習題講練。教學實踐表明，這樣的復習方式缺乏對學生新奇感的刺激和挑戰欲的激發。保志明老師也指出，由于目前高考評價制度的限制，所以高三的化學復習更易讓教師產生一種錯覺：急切而目標鮮明地進行復習、應試，那就是高效地教學，所以高三化學復習長期強調知識點梳理和習題演練，過分關注知識與技能的目標，卻忽略了原本的學習者本身，忽略了過程與方法、情感態度與價值觀目標的達成，這種急功近利的心態會讓我們的學生損失太大：損失了學習的樂趣，損失了深層思維的樂趣，損失了交流傾聽的樂趣，損失了動手探究的樂趣，其結果只能是欲速則不達，且對學生今后的發展危害巨大，這樣的高效只能是低效甚至無效［1］。

在基礎教育課程改革向前推進的過程中，將分散的教學內容進行整合，把具有緊密聯系的知識點及背景作為一個單元整體，通盤考慮、整合設計，稱之為“主題單元教學”。它打破了傳統的“課”與“課”之間的聯系，往往能夠實現教學目標的綜合、教學內容的整合、教學環節之間的配合，促進知識的聯系和應用。目前在內地理科教學中并不多見，多用于階段復習或總復習中，而港臺地區已經多用于新課教學，又名“教學模組”。

化學教學中如何選取主題設計單元教學？首先要選取合適的落點和素材開發入手。

筆者嘗試以同學生活中的化學問題為載體，在問題的揭示和解決過程中，培養學生從化學視角觀察和分析生活問題的能力，激活、調用、強化、豐富學生在三年里所學的各個模塊知識和技能，同時也促使學生的情感態度價值觀得到升華［2］。游泳池水承載了多種化學物質，從無機物到有機物，有利有弊，體現不同物質的個性特征；游泳池中也在時刻發生變化，滲透了眾多化學原理。教學設計立足于主題串聯，以游泳池串聯高考復習要點，涉及高中化學教材必修1以及化學反應原理、物質結構與性質、有機化學基礎、實驗化學等多個模塊，滲透生活化學觀點，進行知識的整合與升華。

二、教學設計

［課堂引入］

（教師）在炎熱的夏季，游泳成了大眾非常喜歡的運動之一，而隨著游泳人數的日益增多，游泳池中池水的水質等問題等越來越得到人們的重視，讓我們對游泳池中的化學問題進行一個較為深入的討論。

［無機元素化學的復習］

（教師）呈現游泳池的相關圖片，詢問學生有顏色的原因。

（學生）討論、猜測（硫酸銅溶液）。

（教師）如何檢驗 Cu2＋。

（學生）討論、回答。

（教師）補充化學實驗，將氨水逐滴滴加入硫酸銅溶液，與鋁離子的沉淀反應對比

適量 NaOH：Al3＋＋OH－=A=l（OH）3↓

過量 NaOH：Al（OH）3＋OH－=AlO－2＋H2O

適量氨水：Cu2＋＋2NH3·H2OC=u（OH）2↓＋2NH＋4

過量氨水：Cu（OH）2＋4NH3·H2O［Cu（NH3）4］2＋＋2OH－＋4H2O

（學生）觀察實驗現象，記錄。

（設計意圖：教師通過顏色引導學生進入本節課的學習內容，通過硫酸銅的檢驗，回顧高中學過的幾種金屬的檢驗方法。學生通過觀察和已有知識從簡單的知識入手提高學習的興趣，并通過簡單對比，掌握適量或過量溶液對于同一反應物的不同化學變化的影響，同時腦海中強化配合物的概念。）

（教師）游泳池中除了硫酸銅這種消毒物質，更多的是次氯酸這種物質，而此物質之所以可以用于消毒，為什么？

（學生）討論、回答。

（教師）次氯酸的消毒殺菌與漂白作用均是因為其強氧化性。將氯的幾個含氧酸比較酸性和氧化性大小，并解釋原因。

（學生）討論、交流。

（教師）小結：拓展。提示將上述各酸對應的鹽分別與KI反應，ClO－氧化性最強，無需用酸酸化即有I2析出。

（設計意圖：教師通過新聞聯系到次氯酸的生成，引出Cl2和水的可逆反應，復習可逆反應的相關概念，同時對次氯酸的性質進行復習；聯系《物質結構與性質》選修模塊，通過化合價對其氧化性和酸性進行深入探究。）

（教師）總結漂白劑。SO2和次氯酸的漂白原理有什么區別？為什么SO2不能用作游泳池水凈化？

（學生）討論、回答。

（教師）次氯酸電離方程式是HClO?H＋＋ClO－，什么因素是影響次氯酸的電離的主要因素？

（學生）討論、回答。

（教師）呈現圖表［3］。

（學生）觀察、分析。

（教師）對于次氯酸而言，其久置失效的原因是什么？

（學生）回答。

（教師）在新制氯水中加入以下物質，討論反應現象并寫出相關化學反應方程式：①紫色石蕊試液；②FeCl2溶液；③AgNO3溶液；④Na2CO3溶液；⑤SO2通入氯水中；⑥鎂粉。

（學生）討論，回答。

（教師）既然次氯酸久置失效，那怎樣衡量次氯酸失效呢？

（學生）討論，回答。

（投影）拓展知識：在衡量次氯酸失效方面，引入一個新的概念“有效氯”。有效氯不是氯的百分含量，而是指含氯消毒劑的氧化能力相當于多少氯的氧化能力。即以一定量的含氯消毒劑與酸作用，在反應完成時，其氧化能力相當于多少質量的氯氣的氧化能力。仔細揣摩概念，根據定義，此氧化能力是與氯氣進行對比，那么與氯氣在失去1mol電子時，次氯酸卻失去2mol電子形成氧化態的Cl－。根據這個概念計算一個簡單的次氯酸鈣中的有效氯含量？

（學生）計算，練習。

（教師）根據有效氯的定義，確定以下幾種百分比濃度都是1%的含氯消毒劑溶液：漂粉精（主要成分次氯酸鈣）、優氯凈（主要成分二氯異氰尿酸鈉，分子式：C3Cl2N3NaO3）、二氧化氯、漂水（主要成分次氯酸鈉）（由于四種溶液都很稀，它們的密度都可視為1）有效氯的相對大小。

（學生）討論，計算。

（設計意圖：通過問題組引導學生層層深入，深入認識化學平衡和次氯酸的漂白性；并拓展有效氯的相關概念，在新的問題解決中提高信息遷移能力。）

［化學原理的復習］

（教師）如何制備消毒水？分析電子得失。

（學生）計算，練習。

（教師）講述個人經歷，早上剛打開自來水發現水渾濁，放置一會，渾濁消失，寫出相關化學方程式。

（學生）討論，回答。

（教師）在70℃的溫度下，將Cl2通入NaOH溶液中制取消毒水，卻發生兩個自身氧化還原反應，生成NaClO與NaClO3的物質的量之比為4∶1，寫出該反應的化學方程式。

（學生）計算，討論。

（教師）長期放置的消毒水中會發生什么反應。

（學生）回答。

（教師）長期放置的消毒水會失效，美國的某地已經將原來用于消毒的氯全部轉化為了氯胺，為什么？

（學生）思考，討論。

（教師）提示：如何由次氯酸經過取代反應生成氯胺？

（學生）討論，回答。

（教師）例題：近年來，某些自來水廠在用液氯進行消毒處理時還加入少量液氨，其反應的化學方程式為：NH3＋HClO?H2O＋NH2Cl （一氯胺），NH2Cl較HClO穩定，試分析加液氨能延長液氯殺菌時間的原因：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（學生）思考，回答。

（教師）人們在實際的游泳池中，因為人身上的一些排泄物等原因會使得泳池中的實際pH常常小于6，那么怎么樣控制泳池中的 pH 恒定在 6.5－8.5之間？

（學生）討論，思考。

（教師）總結：通常在控制溶液的pH時，常加入一些鹽類物質反應調節，如溶液過強則加入碳酸鹽，堿性過強加入弱酸性物質等。而在泳池中常加入碳酸鹽物質降低溶液的酸性。

（設計意圖：從游泳池出發，復習氧化還原反應、電子守恒，化學平衡和酸堿反應。）

［有機化學的復習］

（投影）：相對于無機消毒劑而言，有機消毒劑殺菌作用慢，性能卻較為穩定，因此，現在普遍游泳池中，采用有機殺毒劑的較為多。但是，在使用這些消毒劑的過程中，我們依然會遇到相應的問題。南京市體育運動學校游泳池發生三氯異氰尿酸中毒事件，有28人中毒被送往醫院檢查和治療。次日，28名游泳客人包括肇事工作人員王某入院檢查和治療，大部分中毒者傷情趨向平穩和好轉，4人出現肺氣腫和呼吸困難，一名9歲男童情況較為嚴重，仍在搶救之中。

（教師）在汶川的抗震救災中，三氯異氰尿酸（TCCA）是應用最多的消毒劑之一。三氯異氰尿酸又稱強氯精，化學式為C3Cl3N3O3，使用時需先將其溶解在水中，利用其水解產物的氧化性消毒滅菌。三氯異氰尿酸水溶液消毒的有效成分是什么？

（學生）回答。

（投影）出示三氯異氰尿酸結構式該結構中是否所有原子在同一平面？

（學生）討論，交流

（投影）顯示三氯異氰尿酸3D圖，驗證。

（教師）為了穩定含氯量，常向泳池中放入異氰尿酸，讓它與次氯酸根反應，生成的二氯異氰尿酸不會光照分解，卻可以向左移動平衡泳池中失去的次氯酸根，反應式如下：

從異氰尿酸的結果入手，分析異氰尿酸可能具有的性質和危害。

（學生）思考、討論

（設計意圖：從三氯異氰尿酸入手，復習有機物質官能團，理解結構、性質和用途的關系。）

［實驗化學的復習］

（教師）設計一個實驗來測量一下游泳池中氯的含量。

（學生）思考、討論

（教師）提供資料：游泳池中的有效氯在酸性條件下可以將碘化鉀氧化為單質碘，再用硫代硫酸鈉滴定［4］。

（學生）討論思路：確定實驗原理→選擇藥品→設計裝置→設計步驟→觀察現象→列出計算式。

（設計意圖：通過對實驗的設計，運用本節課復習的知識，掌握常見實驗操作方法和儀器的使用方法。）

［總結］

（教師）在游泳后為什么要習慣性的沐浴？

（學生）聯系自身思考

（設計意圖：拓展學生思維，并且讓學生認識到物質的兩面性，強調化學安全問題的重要性，從各方面考慮問題。）

三、教學反思

1.主題教學單元選材和線索組織

復習課為什么枯燥？一是內容重復，二是問題陳舊。關鍵是認識問題的視角沒有變化，不能與學生已有的認知發生沖突，一味回顧舊知識，自然引不起學生興趣。

主題單元能在不同內容和技能領域之間建立起有意義的連接，為學習提供一個富有價值的認知焦點。它在新舊知識、多領域知識之間建立的連接，將有助于學習者獲取整體的、全面的、網狀的知識，鼓勵學習者從廣泛的視角來進行思考，從而有助于提高學習者的學習遷移能力、高級思維技能和問題解決能力。

從生活問題中開發主題教學單元，是我們設計的出發點，利于在復習課中保持學生學習新鮮感。生活中的問題往往是綜合性的，通過陌生的實際問題引發學生認知沖突，還能夠較為有效地將高中化學不同模塊重要的知識點有機串聯起來，加強學生的綜合應用知識解決問題的能力。

我們對于游泳池化學主題的素材開發適合單學科教學單元，既包括本課程的既定內容，又包括與該主題密切相關的部分拓展內容。復習知識點用生活案例承載，結合化學學科觀念與思維方法，教學內容適當發散；進行這樣一個設計來引領學生對化學實際運用的思考，涉及“是什么”，“為什么”，“怎么辦”三層次問題，給學生提供一個由淺入深的思考過程，符合學生的認知規律。學生的化學學科意識得到加強，有助于學生今后學習觸類旁通；在問題解決過程中，最大限度地激活學生的知識和技能儲備，能加深學生積極的情感體驗，強化學習的意義和價值，因而是一種有效的教學方式、復習方式。

2.主題教學單元開發展望

限于課時和常規教學進度，主題教學單元雖然還不能在教學一線廣泛推廣，但在復習課中使用，以其綜合性還是有廣闊前景，有利于提升學生對于學科知識的靈活應用。另外，目前學校提倡的校本課程開發可以主題教學單元形式呈現，不拘泥于原教材的體例，用社會新聞素材作為情境引發一系列知識的呈現。在主題教學單元中，也不必拘泥于學科的界限，多學科的融合更加有利于促進教師的團體合作、學生的解決問題能力，例如游泳池的話題可以結合物理談浮力和水中的運動，聯系生物談細菌和滅菌等。

同時，我們不可否認主題教學單元的一些不足，如主題教學單元對教師的視野拓展、綜合滲透的要求較高；學生也覺得主題單元教學與傳統的復習模式相比，目標發散，而且知識涉及面過廣沒能考慮到考點細節。當然隨著主題教學單元研究和實踐的深入，該模式應該會成為中學化學復習課的主流之一，也會對于改善化學學習方法有一定促進作用。

［1］ 保志明.對高三化學復習課效率的反思［J］.中學化學教學參考，2011，（9）：48－50

［2］ 陳益.“主題串聯式”有機化學單元復習教學設計［J］.化學教學，2010，（8）：56－59

［3］ http：／／www.dougdelamatter.com／website／science／chemistry／pool／pool1.pdf

［4］ 吳江華，楊慧榮，周志華.與84消毒液有關的一組實驗設計［J］.中學化學教學參考，2005，（11）：23－24