“一境到底、問題導學”教學策略在高中化學教學中的應用

摘" 要" 新課標指出，教師在教學過程中應基于真實問題進行情境創設，以提升課堂教學效率。采用“一境到底、問題導學”的教學策略，圍繞氯及其化合物的相關知識點，以氯氣的消毒原理為主題，選取真實情境，設計相關問題鏈，輔以多樣化的課堂活動，以實現落實化學學科核心素養、調動學生學習積極性的目標。

關鍵詞" 化學學科；一境到底、問題導學；氯及其化合物；核心素養

中圖分類號：G633.8" " 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）05-0110-05

0" 引言

情境認知理論指出，“知識是情境性的，學習發生在情境之中”。學習者通過對情境的觀察和認知獲得知識原理、規則，通過參與體驗社會生活情境生成情感信念[1]。知識之于情境，就猶如鹽之于湯，難以下咽的鹽融入湯中，湯變得美味可口，鹽也在不知不覺中被吸收，知識只有以合適的方式與情境相融才可以被理解和消化[2]。《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“高中化學新課標”）倡導教師在教學中應重視創設真實且富有價值的問題情境，強調課堂中真實、具體的問題情境能為學生化學學科核心素養提供真實的表現機會[3]。

為了促進學生核心素養的形成與發展，如何創設貫穿教學全過程的情境，使情境素材所承載的化學學科知識被學生理解并遷移應用，是高中化學知識傳授和素質培養的關鍵。本文基于教學實踐，建立“一境到底、問題導學”教學策略。

1" “一境到底、問題導學”教學策略的內涵

“一境到底、問題導學”教學策略可以界定為在化學新課程理念指導下，依據課程標準要求，分析學生學情和知識的內在邏輯而構建的一種情境創設方式，以貫穿教學全過程的整體情境為明線、以問題為主線、以知識背景為暗線。師生在課堂交互過程中，發現、探究、分析、解決基于“情境”所設置的問題，從而達到自主建構學科知識，內化學科核心素養的教學目標。在“一境到底、問題導學”教學中，教師負責引導學生發現、關注情境現象或問題，學生通過問題支架，在“發現問題、解決問題”的過程中，建立真實情境與學科知識的聯系。

“一境到底、問題導學”教學策略以一個具有過程性和發展性的主情境貫穿整個教學過程，主情境的有效創設減少了學生在一堂課中對新情境的適應和接受時間。隨著情境的發展變化，在教學重難點處，從主情境的發展變化線上延伸出相互關聯的子情境，激發學生情感上的共鳴，逐步引導學生從多角度進行深度思考，達到培養學生的思維能力和學科核心素養的教學目的。以氯及其化合物（第1課時）為例，介紹“一境到底、問題導學”教學策略的實施，教學模式如圖1所示。

2" 氯及其化合物情境和導學設計

2.1" 教學內容及學情分析

氯及其化合物的內容位于人教版新版教材中第二章“海水中重要元素鈉和氯”的第二節[4]。氯是學生進入高中所學習的第一種具有典型性與代表性的非金屬元素，學習氯及其化合物的相關內容，對于學生之后學習其他的非金屬元素有著重要的指導作用。含氯化合物一節中所涉及的物質都與生活密切相關，易于設置情境，激發學生的學習興趣，培養學生的科學態度與社會責任。

學生在初中已經學習了O2、CO2、H2等物質的性質，初步掌握了一些研究物質性質的方法，具備一定的實驗探究能力，為學生預測氯氣性質、設計實驗方案以及進行實驗探究等過程奠定了基礎。

2.2" 教學設計思路

2.2.1" 基于課標學情，選擇適宜情境

教學設計要以課程標準為導向，以學情為依托，以實現教學目標為目的。高中化學新課標對氯及其化合物（第1課時）一節的內容要求是“結合真實情境中的應用實例或通過實驗探究，了解氯及其重要化合物的主要性質，認識這些物質在生產中的應用和對生態環境的影響”[3]。知識內容上，初中時期學生已經接觸過氯的化合物，但未系統學習氯氣。教學時，可利用實驗探究、獨立思考、交流討論等方式，從宏微結合的視角引導學生分析理解知識，強化學生的證據推理意識，使學生在學習氯氣性質的過程中，體悟研究物質性質的一般思路和方法。所以，選取自來水廠中氯氣消毒原理作為核心情境開展本節課的教學，再結合事故處理舉措設計問題鏈，展開教學。

2.2.2" 深挖情境特征，一“境”貫穿到底

“一境到底、問題導學”教學要圍繞一個中心議題或者一個典型反應設計情境鏈和問題鏈。在主情境的背景下，設計多個動態的、發展的“分境”，囊括一節課中的多個知識點。深挖情境特征，將特征與知識點相匹配，根據知識邏輯體系合理布局各分境的出現順序，設計出分境之間合理的起承轉合。

本設計以自來水廠使用氯氣消毒為情境主線，以氯氣儲運、液氯泄漏、改造創新為分境，做到“一境到底”，貫穿教學過程。

2.2.3" 設置問題鏈條，落實核心素養

問題鏈的設計基于教學情境和知識體系的邏輯關系，且難易程度與知識重難點和教學目標相匹配，并以落實化學學科核心素養為目標[5]。串聯本節氯及其化合物（第1課時）所涉及的情境、問題、知識點、活動和學科核心素養設計教學流程，如表1所示。

3" 教學實施過程

3.1" 環節1：創設情境，導入新知

情境1：展示自來水廠凈水過程示意圖（圖2）。

問題1：經過初中階段的學習，同學們都知道自來水廠使用的消毒劑為氯氣，那么經過氯氣消毒后的自來水是否安全呢？

【學生】消毒后的自來水不是絕對安全，因為自來水不能直接飲用，并且自來水通常伴有特殊

氣味。

3.2" 環節2：分析情境，構建知識

【教師】展示一瓶氯氣，引導學生觀察實物氯氣后閱讀教材，歸納總結氯氣的物理性質，找尋自來水氣味的來源。

【學生】總結回答氯氣的物理性質：氯氣有毒，顏色為黃綠色，伴有刺激性氣味，密度比空氣大，能溶于水。

【教師】新制的氯水是黃綠色的，密閉放置一段時間以后，黃綠色會變淺，甚至顏色會消失，這些現象又說明氯氣具有什么性質？

【學生】新制氯水是黃綠色的，與氯氣的顏色相同，說明氯氣能夠在水中溶解；顏色變淺說明氯氣有所減少，說明氯氣能夠與水發生反應。

問題2：氯氣本身有毒，為何還要用之于自來水的消毒？

【學生】氯氣用于自來水消毒時，消毒殺菌的物質可能不是氯氣本身，氯氣能夠與水發生反應，可能是其反應產物起到消毒殺菌的作用。

【教師】肯定學生的想法，請學生分組設計方案進行科學探究。

探究實驗1：探究氯氣的水溶性。

實驗操作：取一個集滿氯氣的集氣瓶，在集氣瓶頂部安裝一個與外界連通的氣球，通過注射器向集氣瓶中注入蒸餾水，觀察現象。

實驗現象：與外界連通的氣球慢慢脹大，集氣瓶中氣體依然為黃綠色，注入的蒸餾水變成淺黃綠色溶液。

實驗結論：氯氣可溶于水。

教師補充：集氣瓶底部的淺黃綠色溶液是氯氣溶于水所得，我們將其稱為氯水。氯水中含有氯氣分子，因此呈現黃綠色。

探究實驗2：氯氣與水的反應。

實驗操作：在藍色石蕊試紙上點蘸少量氯水；向酸化的AgNO3溶液中滴加少量氯水，如圖3所示，觀察實驗現象。

實驗現象：試紙變紅后褪色；試管中出現白色沉淀。

實驗結論：Cl2與H2O反應的產物中有HCl。

設計意圖：教學情境的創設貼近學生生活，隨著情境的推進生成新的問題，學生探究欲望愈發旺盛。在進行具體探究活動時，教師給予適時的指導，引導學生將復雜問題簡單化，培養學生的“科學探究與創新意識”核心素養。

【提出問題】觀察實驗現象，我們發現蘸有氯水的試紙先變紅后褪色，那么是氯水中的何種物質在起作用呢？

【學生】設計實驗方案并完成實驗。

實驗操作：將干燥的紅紙條裝入注射器中，

1）吸入干燥氯氣，觀察實驗現象；2）吸取少量蒸餾水，觀察實驗現象。實驗裝置如圖4所示。

實驗結論：藍色石蕊試紙被漂白了，而干燥的Cl2、HCl均不具有漂白性，漂白性物質是氯氣與水反應的其他生成物。

【拓展總結】氯氣通入水中之后，會與水發生反應，生成次氯酸，次氯酸具有強氧化性，可以氧化細胞內部，與蛋白質合成有關的酶；破壞水中的細菌、微生物的細胞壁；破壞蛋白質的合成過程，從而實現殺菌消毒的目的。

設計意圖：實驗器材選用注射器，簡約、創新、環保；學生在實驗過程中主動深入思考新生成的問題，完整體驗科學探究過程，過程中培養學生“科學探究與創新意識”的核心素養。

情境2：播放自來水廠運輸液氯的視頻。

問題3：為什么可以用鐵質槽罐車儲運液氯？氯氣能否與金屬鐵發生化學反應？多媒體演示氯氣與鐵絲、氫氣反應的實驗，觀察實驗現象。

【學生活動】觀察演示實驗現象。

實驗現象：鐵絲在氯氣里燃燒劇烈，產生大量棕褐色煙，加少量水后，溶液呈黃色；H2在Cl2中燃燒無聲音，火焰為蒼白色，燃燒結束，集氣瓶上方出現白霧。

實驗結論：Cl2氧化性很強，既能和金屬反應，也能和非金屬反應；與變價金屬（Fe）反應時生成高價的金屬氯化物。

【拓展總結】鹽酸對鋼制容器具有很強的腐蝕性，氯遇水才會生成鹽酸，純凈的氯腐蝕性較弱，因此在使用或充裝液氯時應嚴格控制含水量。

設計意圖：氯氣與鐵和氫氣反應，均具有一定危險性，通過多媒體演示實驗，實驗現象觀察清晰，課堂教學高效多元。

情境3：播放消防人員處理自來水廠液氯泄漏的新聞視頻。

問題4：在學習了氯氣的物理性質和化學性質之后，現在同學們能否運用所學知識解決視頻中出現的液氯泄露的情況呢？

【學生】設計應急處理方案，如表2所示。

問題5：消防員開始如我們設想的一樣，對發生泄漏的液氯罐不斷噴水，但效果并不理想，地上聚集了大量黃綠色的液體。專家提出建議，向水中添加某種物質解決上述問題。從氯氣與水反應的產物看，加入了哪類物質？

【學生】由于氯氣與水反應生成兩種酸，因此可能加入的是堿。設計實驗證明堿溶液比水吸收氯氣的效果好。設計實驗方案，實驗裝置如圖5所示。

【教師】演示實驗：選擇實驗裝置2，兩個礦泉水瓶中均充滿氯氣，向其中一個瓶中注入5 mL氫氧化鈉溶液，另一瓶中注入等量的蒸餾水，充分振蕩，觀察現象。

實驗現象：注入氫氧化鈉溶液的礦泉水瓶黃綠色消失明顯，瓶子變癟程度大。說明消耗氯氣多，實驗證明堿溶液比水吸收氯氣的效果好。

設計意圖：學生通過思考在真實情境下提出的化學問題，建立化學知識與生活的聯系；利用研究物質性質的方法，體驗預測性質、利用對比思想設計實驗方案、繪制實驗裝置圖和觀察實驗、獲取證據等科學探究過程，提高實驗探究設計水平，發展證據意識、創新意識，樹立安全環保意識和社會責任感。

3.3" 環節3：交流評價，科學決策

情境4：隨著時代的發展，自來水廠開啟了新一輪自來水廠改造工程。

問題6：怎樣將氯氣轉化成儲存方便、使用安全的消毒劑？

【學生】查閱資料，討論交流。

次氯酸消毒的不足：次氯酸性質不穩定、易分解、難保存，因此沒有純凈物，導致次氯酸成本高，限制了次氯酸的應用。

次氯酸根消毒的不足：細菌表面一般情況下帶負電荷，ClO-也帶負電難以靠近細菌，而HClO為中性分子且體積小，因此容易滲入細菌內部，所以HClO消毒能力更強。

得出結論：消毒過程中，將次氯酸鹽轉化為次氯酸，即可達到消毒的目的。

新型消毒劑ClO2也具有強氧化性，且比氯氣更為安全高效。

設計意圖：學以致用，引導學生用科學、發展的眼光重新看待事物，利用化學知識改善生產生活，培養學生求實、創新的科學態度。

3.4" 環節4：知識總結，拓展延伸

1）利用本節課所學的含氯化合物，繪制氯元素的價態—類別二維圖，如圖6所示。

2）課后查找資料，將氯元素的價態—類別二維圖補充完整。

3）請同學們課后查詢生活中還有哪些常用的消毒劑，了解它們的消毒原理是否與含氯消毒劑

一樣。

設計意圖：通過布置課后任務的形式，引導學生深入理解各種形式的消毒原理，既能培養學生運用理論解決實際問題的能力，又能讓學生認識到生活中處處充滿化學，體悟化學對國家發展的重要

作用。

4" 教學啟示

4.1" 在“一境”的創設上，著手于多維情境材料的打磨

情境材料的選取在情境教學中是重要的開頭工作，應從多個維度對選取的情境材料進行打磨，而傳統情境教學存在情境材料選取的廣度、深度、密度不夠的問題。

“一境”的成功創設，重點在于對情境材料的選擇和加工。教學設計過程中，選擇情境材料時，用發展性眼光對待情境材料，變靜態為動態；用有效性問題充實情境材料，變單薄為飽滿。加工情境材料時，認真研讀教材，理清知識脈絡，增強情境的理論性；深入挖掘材料，提取育人價值，增強情境的思想性。

4.2" 在“一境”的呈現上，著力于高效活動課堂的建立

化學學科的學科活動特點是開展學科實驗，除此之外，化學教師常常開展多樣化的活動來落實學科核心素養。多樣化的課堂活動是構建高效課堂的重要舉措之一，不僅有助于教學實踐，化學課堂也更具活力，在發展學生化學學科核心素養的基礎上，又發展了教師的專業化素養[7]。高效活動課堂的創設，教師應做到活動數量科學設置，活動目標清晰明確，活動內容安排合理，活動氛圍愉快輕松，才能最大限度實現活動的價值。

4.3" 在“一境”的升華上，著眼于學科核心素養的培育

對“一境”的升華包含兩層意思：1）在教學過程中，預設的教學過程與生成的教學過程具有不一致性，教師應及時抓住學生的疑問點、興趣點，引導學生進一步思考和感悟情境材料的深刻意義；2）在教學的課后練習環節中，教師通過設計具有開放性、實踐性的作業，使學生有機會創造性地運用所學知識解決現實問題，并在社會實踐中進一步培養化學學科核心素養。

5" 參考文獻

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[2] 馬圓，嚴文法，宋丹丹.真實情境與化學學科核心素養

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九年級化學“溶液的形成”為例[J].化學教學，2020（12）：

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[7] 孫重陽，魏愛民.大觀念、大主題、大過程：指向化學

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考，2018（21）：6-9.