真实问题情境下学生化学核心素养的培养

刘斌

摘要：文章基于新冠疫情期间一则安全提示进行教学设计，引导学生深入认识乙醇与次氯酸钠的相关性质，在此过程中培养学生利用化学原理解决实际问题的能力及批判性思维能力，提升学生的化学核心素养。

关键词：新冠肺炎;次氯酸钠;核心素养

文章编号：1008-0546（2020）10-0088-03

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j.issn.1008-0546.2020.10.023

一、設计背景

化学学科的核心素养是指学生通过学习化学学科的知识与技能、思想与方法，养成重要的观念、关键的能力与必备的品格，是化学学科育人价值的集中体现。《普通高中化学课程标准（2017年版）》指出：化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“实验探究与创新意识”“科学精神与社会责任”五个方面，涵盖化学学科观念、学科思维、学科实践以及学科价值四个方面。

真实问题来源于真实世界，是与科技和社会相关的、能真实反映化学学科特点和独特价值的问题，强调情境性。真实问题的解决可以使学生养成在面临与化学有关问题的挑战时，能从化学的视角去思考问题，做出更理智、更科学的判断与决策。

化学核心素养的培养与发展离不开基于真实问题情境的学习。这就要求化学教师在教学设计时将教学目标、内容、方法和学习任务融合在特定的情境中，让学生在真实问题的解决过程中理解学习内容，建构知识、技能体系，发展学科核心素养。

二、设计思路

2020年新春伊始，一场突如其来的新冠病毒感染的肺炎疫情席卷全国各地。在这次抗击新冠病毒肺炎的战斗中，我们看到化学无处不在：对冠状病毒的认识、治疗、预防，医疗用品的制造、日常消毒，无不体现化学的地位与作用。但是，通过此次疫情，我们也看到：普通大众的化学知识还比较欠缺，对化学的理解和认识还不够，疫情爆发以来网上流传的与化学有关的谣言给公众造成了极大的困扰和恐慌。

新冠疫情爆发后，学校响应国家号召，开展了“停课不停学”教学活动，广大教师利用线上教学，帮助学生复习和巩固旧知，并在此过程中提升学生的学科核心素养。就化学学科而言，结合此次疫情中出现的与化学有关的真实问题情境，帮助学生加强对化学的理解和认识，是一件非常有意义的事。为此，笔者基于新冠疫情期间网络流传的一则安全提示进行了一些尝试。

三、教学过程

【环节一】展示情境，提出问题

新冠疫情爆发后，杀菌消毒成为一项非常重要的工作，如何做好杀菌消毒工作，各种媒体都给出了很多建议和安全提示，以下是一则见诸网络等新闻媒体并声称是卫健委发布的安全提示：

1.各单位或者家庭在储存酒精、84消毒液时，无论量多量少，切记不要二者混储，必须分开储存。

2.84消毒液和酒精不可混合使用，混合后可能产生氯气，氯气是剧毒气体，人体吸人后易感染呼吸道和肺部，导致支气管炎和肺水肿，吸入量过大导致心脏骤停。

3.请保管和使用人员切实加强管理和使用，确保安全！

【问题设计】请结合这条安全提示思考以下问题：

1.你所知道的消毒剂相互之间不能混用的信息有哪些？

2.酒精和84消毒液分别应该如何存储？为什么？

3.这则安全提示认为酒精和84消毒液不能混储、混用的原因是什么？

4.基于氧化还原反应的原理，推测84消毒液和酒精混合使用，是否可能会产生氯气？说明推测的依据。

【设计意图】展示情境，吸引学生的注意力，调动学生思考的积极性。通过对教师所设计的三个问题的思考，达到以下目的：（1）加强对学生的安全教育;（2）复习巩固酒精、次氯酸钠等物质的物理、化学性质;（3）培养学生从材料中提取信息的能力;（4）从化学反应原理的角度分析化学反应发生的可能性，提升学生利用化学原理解决实际问题的能力。

【环节二】提供信息，初步判断

教师提供以下信息作为支撑，引导学生初步判断这条安全提示的科学性：

信息一：84消毒液的有效成分是次氯酸钠（NaCl0），溶液呈碱性。

信息二：通过查阅大学有机化学教材，可得以下信息：C2H50H+NaClO→NaCl+CH3CHO+H2O，CH3CHO在碱性条件下可以进一步与NaClO发生卤仿反应，生成CHCl3（氯仿），CHCl3在光照条件下得到COCl2（光气），光气是一种剧毒气体。

【问题设计】结合所给信息思考以下问题：

1.从84消毒液所含成分来看，84消毒液和酒精混合会不会逸出氯气？为什么？

2.84消毒液和酒精混合带来的危害主要是什么？

【设计意图】通过讨论问题l，让学生认识到气体从溶液中选出受到所处的酸碱环境的影响;问题2则是让学生通过信息二获取到新知识，认识到次氯酸钠和酒精混合从理论上来说确实能够产生对人体有害的气体。

【环节三】实验支撑，深化认识

环节一和环节二的讨论与分析都是基于书本上的原理及相关信息。化学反应发生的过程是非常复杂的，受众多因素的制约，有机反应更是如此，实际情况到底怎样呢？为此笔者提供了一些实验信息。

实验信息1：提供笔者将84消毒液与乙醇混合的家庭实验视频（实验显示：84消毒液和乙醇混合的过程放热，混合后有气泡产生）。 实验信息2：提供发表于2015年《澳大利亚法医科学杂志》的一篇题为《DNA污染最小化——寻找一种有效的清洗方法》论文中的部分内容。

（1）将1%的NaClO溶液喷在实验设备表面，等待5分钟，擦干后再用70%的乙醇擦拭，不论是光滑亦或粗糙表面上的DNA、唾液等实验残留物均可除去。安全测试显示次氯酸钠和乙醇混合能够产生达到甚至超过安全浓度的氯气。

（2）气相色谱一质谱联用仪分析表明当1%的次氯酸盐和乙醇在密封环境室温条件下混合时会产生高浓度的氯仿。待次氯酸盐干燥以后再擦酒精，就检测不到氯仿了。

【问题设计】结合提供的实验材料，思考下列问题

1.结合实验视频进一步思考，实验过程中酒精和84消毒液混合后产生的气体一定是信息二所说的氯仿或者光气吗？还有哪些可能？试分析原理。

2.从所提供的《澳大利亚法医科学杂志》的这篇论文的研究内容中你能得到哪些结论？

3.结合所提供的《澳大利亚法医科学杂志》论文的研究结果，对于卫健委的“84消毒液和酒精不可混合使用，混合后可能产生氯气”安全提示你有怎样的认识？

【设计意图】通过问题l的讨论，进一步引导学生从理论上思考产生气体的各种可能性及其原因，在此过程中让学生认识到化学反应过程的复杂性;通过问题2的讨论进一步让学生认识到化学反应的复杂性，受各种因素（如浓度）的制约;通过问题3的讨论让学生認识到理论不等于实际，理论转化为实际需要考虑“条件”。

【环节四】反思总结，认识提升

【问题设计】反思以上讨论交流的整个过程，回答下列问题：

1.媒体上流传的这条安全提示有没有价值？价值在哪儿？ 2.通过以上对这条安全提示的深入分析，你有哪些认识和感想？

【设计意图】通过对问题l的分析，让学生认识到84消毒液和酒精混合后即便产生的氯气、氯仿、光气等物质的量不多，但是这条安全提示提醒人们在杀菌消毒的过程中不要将二者混合使用还是有可取之处的，至少混合使用会降低杀菌消毒的效果，进而让学生学会辩证地看问题。通过对问题2的思考，让学生进一步形成以下观念：

1.化学反应是一个复杂的过程，反应物到产物绝不是简单的一蹴而就的。

2.化学反应的发生受各种因素的制约，条件不同，产物可能不一样，而要了解这其中的秘密，唯有通过探索与实验。

3.作为高中生，对于生活中的一些现象要有自己的判断，根据所学知识作科学、合理的判断，不能人云亦云。

四、结语

约翰·杜威在他的《民主主义与教育》一书中说：教育不能脱离现实环境，不能孤立地、抽象地训练学习者的思维力。学生的学习行为应在真实问题解决中发生。解决问题的能力是学生面向未来应该具备的关键能力之一，也是重要的学科核心素养。学生能否应对和解决陌生的、复杂的、开放性的真实问题情境，包括在不同化学情境下发现问题、分析问题和解决问题的能力，是检验其核心素养水平的重要方面。

本节课以对此次抗击新冠病毒疫情的过程出现的一则安全提示的辨析为问题情境，从理论和实验两个层面，通过一系列问题的解决使学生保持对物质及其变化的好奇和探究欲望，培养积极探索科学问题的热情和解决生活中的化学问题的能力，突出化学科学对提高人类生活质量和促进人类社会发展的价值。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018

[2] 曹旭琴.基于真实问题培养学生的化学核心素养——以“原电池的原理及应用”复习课为例[J].中学化学教学参考，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