基于新冠肺炎疫情背景下的項目式教學設計

朱汝葵 熊予綺 陳思靜

摘? 要：文章以“新冠肺炎疫情中使用的防疫物資”為項目主題，結合學生已有化學知識深入加工展開探究教學。通過創設真實而富有價值的情境，完成“口罩的材料學”“消毒液的原理與性質探究”“科學使用與保存消毒液”的項目任務，立足科學防疫視角，將社會實時熱點與化學緊密相連，全方面多維度地落實和滲透化學核心素養，進一步提高學生正確使用化學化工產品的能力和意識。挖掘化學知識的價值功能，更好地解決生活生產中的實際問題。

關鍵詞：項目式教學;高中化學;防疫用品;核心素養

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）04-0124-04

Abstract： This paper takes "Epidemic prevention materials used in the COVID-19 outbreak" as the project theme， and carries out exploratory teaching based on students' existing chemical knowledge. The paper， by creating real and valuable situations， completes the project tasks of "material science of masks"， "Research on principles and properties of disinfectant" and "scientific use and preservation of disinfectant". The study is based on the perspective of scientific epidemic prevention， closely connecting social real-time hot spots and chemistry， implementing and penetrating the core quality of chemistry in all aspects and in multiple dimensions. The aim of the study is to let students further improve the ability and awareness of the correct use of chemical products， explore the value function of chemical knowledge， and better solve the practical problems in life and production.

Keywords： project-based teaching; high school Chemistry; epidemic prevention supplies; core literacy

一、問題的提出

新冠肺炎疫情蔓延至今，“口罩”“消毒液”等防疫用品一度成為“網紅產品”，更是家中常備產品。能否正確使用這些化學用品，是公眾科學素養水平的反映。本文通過物理、化學防疫雙重視角，創設真實問題情境，進行基于問題驅動的整合式教學，引導學生探究口罩的結構與材料和消毒液防疫性質與原理，感受日常防疫必需品與化學的緊密聯系，深刻理解化學-技術-社會三者的關系，感受化學對人類健康與社會發展的重要貢獻。

二、項目教學目標

（一）教學目標

1. 了解物理防疫相關用品的材料學知識，通過聚乙烯的合成方法類比推測聚丙烯的合成思路;

2. 通過對常見氯元素化合價的歸納，猜測NaClO的化學性質，小組合作設計實驗進行驗證，總結構建出氯的價一類二維圖;

3. 通過動漫《名偵探柯南》以及消毒液使用的真實情境素材，小組合作自制消毒液的使用說明書。

（二）評價目標

1. 通過材料學知識與防疫的緊密相連，感受化學在生活中的廣泛運用。結合高聚物有機視角解釋口罩相關性能，發展學生運用“結構-性質-用途”的化學學習思想解決相關問題的能力，樹立好運用化學知識服務于社會發展的責任精神（科學精神與社會責任）;

2. 通過小組合作探究形成“提出問題—猜想假設—設計方案—進行實驗—得出結論”的科學研究思路，能從物質類別和元素價態變化的視角說明物質的轉化路徑[1]，感受化學防護在防疫抗疫中的重要作用（實驗探究與創新意識）;

3. 依據真實情境素材小組合作自制消毒液的使用說明書，將化學與生活緊密相連，形成正確使用并科學保存化工產品的重要思想（證據推理與模型認知）。 三、項目任務及教學流程（圖1）

四、項目實施過程及學生學習成果

（一）創設問題情境，構建認知角度

引入：新冠肺炎疫情是我國現階段遭遇傳播速度最快、感染范圍最廣、持續時間最久的重大突發公共衛生事件。自我健康管理是我們協同打贏疫情防控阻擊戰的關鍵。疫情期間，你是如何做到科學防疫的呢？

回答：少出門，公共場合佩戴口罩，配合體溫檢測，做好個人與生活環境的殺菌消毒等。

總結評價：2020年春節疫情期間，少出門少聚集就是不給國家添亂，也許最多的問候應該是“你買到口罩了嗎？”不論線上線下都“一罩難求”。然而疫情下的中國永葆中國力量和中國生機，在防疫物資嚴重短缺的情況下，網絡平臺紛紛出現“我有熔噴布，誰有口罩機”的合作求援，一些具備跨界實力的企業積極發揮自身潛在優勢和協同能力，改造車間，在最短時間內實現跨界轉產，集中生產口罩物資，讓我們看到中國制造的實力。

（二）揭秘口罩材料，感受化工魅力

學生活動1：以小組為單位，準備一個已經使用過的醫用口罩，將其橫向剪開并觀察其內部結構，推測其相關作用，見表1。

總結：PPT展示醫用口罩橫向結構圖，包括（內層）吸濕層、（中層）核心過濾層和（外層）阻水層。三層的原料都是聚丙烯專用樹脂，內外層主要是無紡布原料，而我們所說的熔噴布專用料主要是高熔融指數的聚丙烯，大家所觀察到的中間核心層由許多縱橫交錯的纖維構成，起過濾和屏蔽病毒作用，是口罩的核心過濾器。

提問：聚丙烯作為一種高分子材料，從有機合成視角探究其如何合成。

學生活動2：乙烯加聚反應推斷聚丙烯的結構簡式，如圖2所示。

評價：結合資料卡片（如圖3所示），并根據同學們的觀察發現，聚丙烯是非極性聚合物，不含極性基因，抗沖擊性好且具有較低的吸濕性，纖維糾纏抱合形成獨特的三維立體結構，內部空隙較多，有利于空氣流通，單位時間內氣流量大，透氣率高[2]。

提問：回想一下在工業上高壓除塵的原理，思考病毒和塵埃如何隔離掉的。

回答：塵埃等膠粒吸附帶電荷，在直流電作用下發生電泳。聚丙烯纖維是一種熔噴布也是一種超細靜電纖維布，通過靜電作用捕捉粉塵，含各類病毒的飛沫和黏液被吸附，無法穿透。

評價：熔噴布具有很好的過濾性、屏蔽性、絕熱性和吸油性，基于其主要材料聚丙烯為非極性的碳鏈高聚物，對酸、堿及氧化劑的穩定性高，化學性質穩定，很好地將病毒、細菌和粉塵等吸附和捕獲[3]。

聯系生活：借助這種高分子材料的特殊性質來保護人類疫情期間的健康，由于該熔噴布帶有靜電，可以進一步用灼燒的方法觀察其能否通過燃燒去驗證我們買的口罩是否是偽劣產品，這樣不僅提升我們自己的生命安全，也進一步保障消費者權益，保證“疫情之亂”中“市場經濟秩序不亂”的大國形象。

提問：雖然可以用灼燒的方法來檢驗產品，但是在資源緊缺的情況下，很多家庭將使用過后的口罩通過用水煮或者微波爐加熱的方式消毒后重新使用，結合資料卡片對該方法方式進行評價。

總結評價：高溫加熱的方式會使口罩中層材料的纖維結構受到損壞，柔軟度下降甚至脆裂。此外，駐極處理后聚集在聚丙烯熔噴材料表面的空間電荷在潮濕的環境中會加速衰減，過濾效率明顯降低，使熔噴層失去靜電吸附作用，可見科學防疫至關重要[4]。

（三）探究消毒原理，構建生活化學

過渡：除了帶好口罩以外，做好個人的清潔衛生極為關鍵，日常消毒殺菌極為重要，講述消毒液在疫情期間的作用和使用效果。

提問：結合以前學過的非金屬元素的相關知識進行回答，消毒液的主要成分？從結構決定性質的學習觀分析其性質及消毒原理是怎樣的？在平時生活中如何正確使用？

學生活動3：探究NaClO的酸堿性，見表2。

學生活動4：設計實驗并驗證NaClO的氧化性。

引導并總結：根據NaClO中Cl為+1價，氯常見化合價還有-1價、0價、+7價等，從氯可以失去電子的化合價升高，預測其表現出氧化性會和一些還原劑，即化合價升高的物質發生反應，如：淀粉-KI溶液、FeSO4溶液等。

設計實驗方案：根據提供的試劑和儀器，設計實驗方案并觀察記錄現象，見表3。

提供物品包括：稀釋的“84消毒液”、淀粉-KI試紙、淀粉、KI溶液、FeSO4溶液、NaBr溶液、試紙、表面皿、鑷子、膠頭滴管、試管。

總結構建價一類二維圖：根據學生已有知識，列舉氯常見化合價并對應相關物質，以物質的類別為橫軸，化合價為縱軸構建價一類二維圖。

總結：在物質分類觀角度，消毒液中的主要成分NaClO作為鹽類物質，具有強氧化性。正是由于ClO-水解產生HClO，并且進一步分解成氧化性極強的新生態[O]，使菌體和病毒的蛋白質變性，Cl-顯著改變細菌和病毒的滲透壓，導致其喪失活性[5]。所以在疫情期間我們廣泛使用“84消毒液”來抑制新冠病毒的傳播，保證我國居民健康。

評價：綜上我們可以發現“84消毒液”中的NaClO顯堿性，有一定的漂白作用，還有很強的氧化性，具有消毒殺菌效果。

（四）聯系生活生產，提升科學素養

提問：在疫情期間消毒液使用頻率高且較緊缺，普遍出現在家中大量囤積的現象，如何科學使用和安全保存呢？

素材：動漫片段《名偵探柯南》122集浴室謀殺案將常用的兩種清潔劑混合使用產生毒氣實施犯罪。

引導：潔廁靈的主要成分是鹽酸，根據原子守恒定律，NaClO與鹽酸發生歸中反應，猜測產生的毒氣為氯氣而致中毒死亡。

NaClO+HCl=NaCl+Cl2↑+H2O （1）

學生活動5：結合動漫和消毒液注意事項制作“84消毒液”注意事項說明書。

匯報記錄見表4。

總結評價：84消毒液作為常見的化工產品，對我們生產生活起著不可替代的作用，每一位公民都應該正確使用化學用品，提高科學素養，將習得的化學知識合理運用于生產生活當中才是學習化學的真諦。

五、教學反思

該項目式教學設計，是以該時期熱點化和生活化的情境素材為設計主線，通過對疫情期間相關防疫物資結構、性質、作用以及原理的相關探討，提高學生的學習興趣。通過問題鏈的驅動，形成學生主動構建過程，基于問題的探討和交流設計相關解決方案實施驗證的學習方法，進一步認識科學探究的一般思路形成外現思維，從而突破思維障礙點解決本節內容的重點和難點。同時，在“生活化教育理論”的背景下，感受到化學源于生活且生活離不開化學，掌握相關化工產品即生活必需品的正確使用和保存方法，從而提高科學素養，樹立正確價值，聯系學科文化，落實科學態度的核心素養。

參考文獻：

[1]王磊，魏銳.學科核心素養發展導向的高中化學課程內容和學業要求——《普通高中化學課程標準（2017年版）》解讀[J].化學教育（中英文），2018，39（9）：48-53.

[2]李龍飛，邵靈達，林平，等.日常防護型口罩結構分析及性能研究[J].現代紡織技術，2022，30（1）：178-184.

[3]郭碧瑩，王秋.口罩中的化學與技術[J].化學教育（中英文），2020，41（20）：7-10.

[4]任煜，徐玉康，尤祥銀.聚丙烯熔噴非織造材料電暈駐極處理研究[J].合成纖維工業，2014（1）：41-44.

[5]李道重.84消毒液的安全使用[J].中國洗滌用品工業，2015（5）：26-30.