真實問題情境下學生化學核心素養的培養

劉斌

摘要：文章基于新冠疫情期間一則安全提示進行教學設計，引導學生深入認識乙醇與次氯酸鈉的相關性質，在此過程中培養學生利用化學原理解決實際問題的能力及批判性思維能力，提升學生的化學核心素養。

關鍵詞：新冠肺炎;次氯酸鈉;核心素養

文章編號：1008-0546（2020）10-0088-03

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j.issn.1008-0546.2020.10.023

一、設計背景

化學學科的核心素養是指學生通過學習化學學科的知識與技能、思想與方法，養成重要的觀念、關鍵的能力與必備的品格，是化學學科育人價值的集中體現。《普通高中化學課程標準（2017年版）》指出：化學學科核心素養包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”“實驗探究與創新意識”“科學精神與社會責任”五個方面，涵蓋化學學科觀念、學科思維、學科實踐以及學科價值四個方面。

真實問題來源于真實世界，是與科技和社會相關的、能真實反映化學學科特點和獨特價值的問題，強調情境性。真實問題的解決可以使學生養成在面臨與化學有關問題的挑戰時，能從化學的視角去思考問題，做出更理智、更科學的判斷與決策。

化學核心素養的培養與發展離不開基于真實問題情境的學習。這就要求化學教師在教學設計時將教學目標、內容、方法和學習任務融合在特定的情境中，讓學生在真實問題的解決過程中理解學習內容，建構知識、技能體系，發展學科核心素養。

二、設計思路

2020年新春伊始，一場突如其來的新冠病毒感染的肺炎疫情席卷全國各地。在這次抗擊新冠病毒肺炎的戰斗中，我們看到化學無處不在：對冠狀病毒的認識、治療、預防，醫療用品的制造、日常消毒，無不體現化學的地位與作用。但是，通過此次疫情，我們也看到：普通大眾的化學知識還比較欠缺，對化學的理解和認識還不夠，疫情爆發以來網上流傳的與化學有關的謠言給公眾造成了極大的困擾和恐慌。

新冠疫情爆發后，學校響應國家號召，開展了“停課不停學”教學活動，廣大教師利用線上教學，幫助學生復習和鞏固舊知，并在此過程中提升學生的學科核心素養。就化學學科而言，結合此次疫情中出現的與化學有關的真實問題情境，幫助學生加強對化學的理解和認識，是一件非常有意義的事。為此，筆者基于新冠疫情期間網絡流傳的一則安全提示進行了一些嘗試。

三、教學過程

【環節一】展示情境，提出問題

新冠疫情爆發后，殺菌消毒成為一項非常重要的工作，如何做好殺菌消毒工作，各種媒體都給出了很多建議和安全提示，以下是一則見諸網絡等新聞媒體并聲稱是衛健委發布的安全提示：

1.各單位或者家庭在儲存酒精、84消毒液時，無論量多量少，切記不要二者混儲，必須分開儲存。

2.84消毒液和酒精不可混合使用，混合后可能產生氯氣，氯氣是劇毒氣體，人體吸人后易感染呼吸道和肺部，導致支氣管炎和肺水腫，吸入量過大導致心臟驟停。

3.請保管和使用人員切實加強管理和使用，確保安全！

【問題設計】請結合這條安全提示思考以下問題：

1.你所知道的消毒劑相互之間不能混用的信息有哪些？

2.酒精和84消毒液分別應該如何存儲？為什么？

3.這則安全提示認為酒精和84消毒液不能混儲、混用的原因是什么？

4.基于氧化還原反應的原理，推測84消毒液和酒精混合使用，是否可能會產生氯氣？說明推測的依據。

【設計意圖】展示情境，吸引學生的注意力，調動學生思考的積極性。通過對教師所設計的三個問題的思考，達到以下目的：（1）加強對學生的安全教育;（2）復習鞏固酒精、次氯酸鈉等物質的物理、化學性質;（3）培養學生從材料中提取信息的能力;（4）從化學反應原理的角度分析化學反應發生的可能性，提升學生利用化學原理解決實際問題的能力。

【環節二】提供信息，初步判斷

教師提供以下信息作為支撐，引導學生初步判斷這條安全提示的科學性：

信息一：84消毒液的有效成分是次氯酸鈉（NaCl0），溶液呈堿性。

信息二：通過查閱大學有機化學教材，可得以下信息：C2H50H+NaClO→NaCl+CH3CHO+H2O，CH3CHO在堿性條件下可以進一步與NaClO發生鹵仿反應，生成CHCl3（氯仿），CHCl3在光照條件下得到COCl2（光氣），光氣是一種劇毒氣體。

【問題設計】結合所給信息思考以下問題：

1.從84消毒液所含成分來看，84消毒液和酒精混合會不會逸出氯氣？為什么？

2.84消毒液和酒精混合帶來的危害主要是什么？

【設計意圖】通過討論問題l，讓學生認識到氣體從溶液中選出受到所處的酸堿環境的影響;問題2則是讓學生通過信息二獲取到新知識，認識到次氯酸鈉和酒精混合從理論上來說確實能夠產生對人體有害的氣體。

【環節三】實驗支撐，深化認識

環節一和環節二的討論與分析都是基于書本上的原理及相關信息。化學反應發生的過程是非常復雜的，受眾多因素的制約，有機反應更是如此，實際情況到底怎樣呢？為此筆者提供了一些實驗信息。

實驗信息1：提供筆者將84消毒液與乙醇混合的家庭實驗視頻（實驗顯示：84消毒液和乙醇混合的過程放熱，混合后有氣泡產生）。 實驗信息2：提供發表于2015年《澳大利亞法醫科學雜志》的一篇題為《DNA污染最小化——尋找一種有效的清洗方法》論文中的部分內容。

（1）將1%的NaClO溶液噴在實驗設備表面，等待5分鐘，擦干后再用70%的乙醇擦拭，不論是光滑亦或粗糙表面上的DNA、唾液等實驗殘留物均可除去。安全測試顯示次氯酸鈉和乙醇混合能夠產生達到甚至超過安全濃度的氯氣。

（2）氣相色譜一質譜聯用儀分析表明當1%的次氯酸鹽和乙醇在密封環境室溫條件下混合時會產生高濃度的氯仿。待次氯酸鹽干燥以后再擦酒精，就檢測不到氯仿了。

【問題設計】結合提供的實驗材料，思考下列問題

1.結合實驗視頻進一步思考，實驗過程中酒精和84消毒液混合后產生的氣體一定是信息二所說的氯仿或者光氣嗎？還有哪些可能？試分析原理。

2.從所提供的《澳大利亞法醫科學雜志》的這篇論文的研究內容中你能得到哪些結論？

3.結合所提供的《澳大利亞法醫科學雜志》論文的研究結果，對于衛健委的“84消毒液和酒精不可混合使用，混合后可能產生氯氣”安全提示你有怎樣的認識？

【設計意圖】通過問題l的討論，進一步引導學生從理論上思考產生氣體的各種可能性及其原因，在此過程中讓學生認識到化學反應過程的復雜性;通過問題2的討論進一步讓學生認識到化學反應的復雜性，受各種因素（如濃度）的制約;通過問題3的討論讓學生認識到理論不等于實際，理論轉化為實際需要考慮“條件”。

【環節四】反思總結，認識提升

【問題設計】反思以上討論交流的整個過程，回答下列問題：

1.媒體上流傳的這條安全提示有沒有價值？價值在哪兒？ 2.通過以上對這條安全提示的深入分析，你有哪些認識和感想？

【設計意圖】通過對問題l的分析，讓學生認識到84消毒液和酒精混合后即便產生的氯氣、氯仿、光氣等物質的量不多，但是這條安全提示提醒人們在殺菌消毒的過程中不要將二者混合使用還是有可取之處的，至少混合使用會降低殺菌消毒的效果，進而讓學生學會辯證地看問題。通過對問題2的思考，讓學生進一步形成以下觀念：

1.化學反應是一個復雜的過程，反應物到產物絕不是簡單的一蹴而就的。

2.化學反應的發生受各種因素的制約，條件不同，產物可能不一樣，而要了解這其中的秘密，唯有通過探索與實驗。

3.作為高中生，對于生活中的一些現象要有自己的判斷，根據所學知識作科學、合理的判斷，不能人云亦云。

四、結語

約翰·杜威在他的《民主主義與教育》一書中說：教育不能脫離現實環境，不能孤立地、抽象地訓練學習者的思維力。學生的學習行為應在真實問題解決中發生。解決問題的能力是學生面向未來應該具備的關鍵能力之一，也是重要的學科核心素養。學生能否應對和解決陌生的、復雜的、開放性的真實問題情境，包括在不同化學情境下發現問題、分析問題和解決問題的能力，是檢驗其核心素養水平的重要方面。

本節課以對此次抗擊新冠病毒疫情的過程出現的一則安全提示的辨析為問題情境，從理論和實驗兩個層面，通過一系列問題的解決使學生保持對物質及其變化的好奇和探究欲望，培養積極探索科學問題的熱情和解決生活中的化學問題的能力，突出化學科學對提高人類生活質量和促進人類社會發展的價值。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018

[2] 曹旭琴.基于真實問題培養學生的化學核心素養——以“原電池的原理及應用”復習課為例[J].中學化學教學參考，2019（9）：33-36

[3]Kaye N.Ballantyne， Renato Salemi，F abio Guarino，James R.Pearson， Dale Garlepp， Stephen Fowler&Roland A.H.vanOorschot.DNA contamination miniiuization-finding an effec-tive cleaning method[J ].Australian Journal of F'orensic Sci-ences，2015（4）：428-439