促進化學學科核心素養落地的教學

郭瑞云 陳紅碩 王長艷

摘要：以“無機含氯消毒劑”為例，以“培養核心素養”為立意，以新型冠狀病毒為情境素材，通過全面認識氯及其化合物的性質，綜合分析其在應用過程中的優勢與不足，不斷優化方案，努力尋找更穩定、更安全、更高效的消毒劑。在尋找高效含氯消毒劑的過程中，讓學生切身感受到化學與生活的密切聯系，學會用辨證的思想去評判事物，從而能夠更好地培養核心素養。

關鍵詞：含氯消毒劑;化學核心素養;辯證思想

文章編號：1008-0546（2021）01-0022-03

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2021.01.006

《普通高中化學課程標準（2017年版）》指出：學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學習而逐步形成的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。高中學生的化學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、科學態度與社會責任五個方面。關注學生“核心素養”的培養是目前基礎教育理論研究和實踐變革的重大趨勢，如何在學生發展核心素養與課程教學之間建立起內在聯系成為課程改革的重點。課程改革“以提高學生的科學素養為主旨”，倡導“從生活走進化學，從化學走進社會”。在課程理念中都強調化學與生活、自然、STS（科學、技術和社會）的相互聯系，強調化學在促進人類社會可持續發展中的重要作用[1-2]。目前，面對新型冠狀病毒，國家衛生健康委員會發布了《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案（試行第五版）》[3]，明確包括含氯物質在內的消毒劑可有效滅活病毒，對于新型冠狀病毒的防控發揮重要作用。將新型冠狀病毒與高一化學學科中氯及其化合物的知識[4]相結合，一方面在課堂上復習鞏固知識的同時能更好地落實核心素養，另一方面能讓學生體會化學與生活、社會的密切關系。

一、核心素養落實的要點

核心素養的落實，第一要點是了解學生的認知基礎。目前，學生已經掌握氯及其化合物、氧化還原反應、離子反應等相關知識，初步建立物質性質的認知模型，但在證據的收集、分析、推理方面尚有不足，對于辯證認識事物的能力還有待提高。為更好地落實核心素養及課程理念，以新型冠狀病毒為情境素材，以尋找更穩定、更安全、更高效的無機含氯消毒劑為主線，將氯及其化合物的性質、轉化和應用融人問題情境中，旨在培養學生由零碎到整體的認知方法，發展學生的化學核心素養，讓學生切身感受化學、技術、環境、社會的關系，學會用辯證的思想去評判事物。

核心素養的落實，第二要點是基于認知基礎的核心知識框架的構建。該框架主要通過圖1的方式進行，在實施過程中實現化學五大核心素養的要點。首先，通過新型肺炎疫情的防控工作，學習含氯消毒劑的消毒原理，讓學生從粒子水平認識次氯酸或次氯酸根殺菌的原理（微觀探析）;其次，通過改變物質的狀態、溶解性及溶液的酸堿性，對物質的性質進行調控（變化觀念），讓學生從變化的角度認識事物;再次，通過對物質性質及應用的探究，讓學生辯證認識事物的兩面性，培養學生的思辨精神（證據推理，科學態度）;最后，通過含氯消毒劑的學習，讓學生體會化學對社會發展的重要作用，強化社會責任感（社會責任）。

二、教學過程

1.基于新型肺炎這個實際問題引出含氯消毒劑

[思考]無機含氯消毒劑的消毒原理是什么？

[講解]強氧化性。

設計意圖：緊扣社會熱點，創設真實的問題情境，激發求知欲和探索欲，增強學習化學的興趣和動機。

2 例舉氯元素的價類二維圖

[思考]請畫出氯元素的價類二維圖

[回答]列舉相應物質（圖2）。

設計意圖：學生用價類二維圖表示氯元素的常見價態與代表物，加深對氧化劑的認識，鞏固認知模型，為下一環節中分析物質的性質及轉化做準備。

3.以次氯酸為核心，對次氯酸、氯氣、次氯酸鹽在實際應用中的優勢和不足展開討論，不斷優化提升。

（1）次氯酸：

[過渡]氯水能夠殺菌、漂白，是因為其中含有次氯酸。

[思考]次氯酸消毒的原理是什么？

[引導]提供資料（次氯酸分子小、不帶電荷，具有強氧化性，能分解出活性氧，使細菌等微生物的蛋白質發生變性，導致其死亡）。消毒應用了次氯酸分子的哪些性質？

[討論]預期結果：強氧化性，釋放活性氧。

[提問]次氯酸還有哪些性質，在實際應用中可能存在哪些問題？

[回答]次氯酸沒有純凈物，且性質不穩定，在應用中有局限性。

設計意圖：①培養獲取并加工信息的能力，②在粒子水平認識次氯酸分子消毒原理。③認識到事物具有兩面性，培養辯證思維能力。

（2）氯氣：

[引導]哪些含氯物質能夠轉化生成次氯酸？

[回答]氯氣和次氯酸鹽（圖3）。

設計意圖：①引出氯氣。②回歸價類二維圖，指明獲取次氯酸可能的路徑及原理。

[提問]回憶氯氣的性質。

[回答]預期結果：有毒氣體、可溶于水，溶液呈酸性等。Cl2+H2O==HCl+HClO

[引導]直接使用液氯或氯氣對飲用水消毒，使用不便，效果也不太理想。試分析。

[討論]預期結果：從氯氣的狀態、溶解性、溶液的性質等方面進行分析。

[引導]將氯氣制成次氯酸鹽，改變物質的狀態、溶解性及溶液的酸堿性可解決以上問題。

設計意圖：①通過氯氣性質的綜合研判，分析其應用的優勢與不足，引出次氯酸鹽。②初步構建方案優化的觀念，了解優化的方向和措施。

（3）次氯酸鈉：

[介紹]84消毒液的有效成分。

[回憶]氯氣如何轉化成次氯酸鈉（圖4）？

[討論]預期結果：

Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O

[回憶]次氯酸鈉的性質。

[介紹]提供資料（一般情況下，細菌表面、染料離子表面都帶負電荷，HClO為中性分子且體積小，容易滲入細菌或染料內部;而ClO-帶負電，難以靠近上述微粒，所以消毒漂白能力低于HClO），次氯酸根消毒的不足。

[提問]NaClO需轉化為HClO，才能取得更好的消毒效果。生活中的哪些物質能使其轉化？

[討論]預期結果：二氧化碳，醋酸。

NaClO+CO2+H2O=NaHCO3+HClO

NaClO+CH3COOH -CH3COONa+HClO

[思考]可以使用酸性更強的HCl將NaClO轉化為HClO嗎（圖5）？

[回答] NaClO+2HCl= NaCl+Cl2↑+H2O

[講解]生活中，潔廁靈（含HCl）與84消毒液不能混用。

[講解]使用Cl2或NaClO對飲用水進行消毒，存在的隱患。

[討論]消毒副產物有致癌致畸的風險。

設計意圖：①學以致用，突出化學對生活的指導意義。②人們對事物的認識是螺旋上升的，培養學生求實與創新的科學態度。

（4）_氧化氯：

[引導]飲用水消毒，應尋找更安全、更高效的消毒劑。

[拓展]新型的飲用水消毒劑-ClO2

[講解]ClO2中氯的化合價可從+4價降低為一1價，具有強氧化性，比氯氣更高效.更安全。

設計意圖：①知識升華。②強化信息的吸收與加工能力。

4.知識總結

[小節]對本節課知識進行總結（圖6）。

[拓展]能有效滅活病毒的還包括乙醚、乙醇、過氧乙酸、氯仿等有機物，請查詢資料，了解它們的消毒原理。與含氯消毒劑一樣嗎？

設計意圖：①從氧化還原角度再次理解消毒原理。②知識升華。

三、教學反思

1.化學與社會結合，發展化學學科素養

創設真實情境，從生活中提取證據，提出不足，優化方案，也是培養學生在生活中發現化學問題、收集證據、分析推理解決問題的能力。引導學生從化學視角看待和解決實際問題，培養學生思辨精神，鼓勵學生參與社會決策的意識。

2.基于真實情境組織教學，問題層層遞進，知識螺旋式上升，在不斷反思中實現深度學習。

本課通過尋找高效消毒劑的任務，旨在培養學生證據推理和模型認知的能力。學生通過之前的學習經驗提出假設，通過小組討論和教師評價優化設計方案，尋找高效消毒劑。能運用多種方式收集證據，基于證據事實得出結論。

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）[S].北京：人民教育出版社，2018

[2]王磊，基于核心素養的化學學科能力研究[M].北京：北京師范大學出版社.2017

[3] 國家衛健委，《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案（試行第五版）.2020

[4]化學課程教材研究發展中心.普通高中教科書（化學必修第一冊）[M].北京：人民教育出版社，2019：41-46