基于新冠肺炎疫情背景下的项目式教学设计

朱汝葵 熊予绮 陈思静

摘  要：文章以“新冠肺炎疫情中使用的防疫物资”为项目主题，结合学生已有化学知识深入加工展开探究教学。通过创设真实而富有价值的情境，完成“口罩的材料学”“消毒液的原理与性质探究”“科学使用与保存消毒液”的项目任务，立足科学防疫视角，将社会实时热点与化学紧密相连，全方面多维度地落实和渗透化学核心素养，进一步提高学生正确使用化学化工产品的能力和意识。挖掘化学知识的价值功能，更好地解决生活生产中的实际问题。

关键词：项目式教学;高中化学;防疫用品;核心素养

中图分类号：G642 文献标志码：A          文章编号：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、问题的提出

新冠肺炎疫情蔓延至今，“口罩”“消毒液”等防疫用品一度成为“网红产品”，更是家中常备产品。能否正确使用这些化学用品，是公众科学素养水平的反映。本文通过物理、化学防疫双重视角，创设真实问题情境，进行基于问题驱动的整合式教学，引导学生探究口罩的结构与材料和消毒液防疫性质与原理，感受日常防疫必需品与化学的紧密联系，深刻理解化学-技术-社会三者的关系，感受化学对人类健康与社会发展的重要贡献。

二、项目教学目标

（一）教学目标

1. 了解物理防疫相关用品的材料学知识，通过聚乙烯的合成方法类比推测聚丙烯的合成思路;

2. 通过对常见氯元素化合价的归纳，猜测NaClO的化学性质，小组合作设计实验进行验证，总结构建出氯的价一类二维图;

3. 通过动漫《名侦探柯南》以及消毒液使用的真实情境素材，小组合作自制消毒液的使用说明书。

（二）评价目标

1. 通过材料学知识与防疫的紧密相连，感受化学在生活中的广泛运用。结合高聚物有机视角解释口罩相关性能，发展学生运用“结构-性质-用途”的化学学习思想解决相关问题的能力，树立好运用化学知识服务于社会发展的责任精神（科学精神与社会责任）;

2. 通过小组合作探究形成“提出问题—猜想假设—设计方案—进行实验—得出结论”的科学研究思路，能从物质类别和元素价态变化的视角说明物质的转化路径[1]，感受化学防护在防疫抗疫中的重要作用（实验探究与创新意识）;

3. 依据真实情境素材小组合作自制消毒液的使用说明书，将化学与生活紧密相连，形成正确使用并科学保存化工产品的重要思想（证据推理与模型认知）。 三、项目任务及教学流程（图1）

四、项目实施过程及学生学习成果

（一）创设问题情境，构建认知角度

引入：新冠肺炎疫情是我国现阶段遭遇传播速度最快、感染范围最广、持续时间最久的重大突发公共卫生事件。自我健康管理是我们协同打赢疫情防控阻击战的关键。疫情期间，你是如何做到科学防疫的呢？

回答：少出门，公共场合佩戴口罩，配合体温检测，做好个人与生活环境的杀菌消毒等。

总结评价：2020年春节疫情期间，少出门少聚集就是不给国家添亂，也许最多的问候应该是“你买到口罩了吗？”不论线上线下都“一罩难求”。然而疫情下的中国永葆中国力量和中国生机，在防疫物资严重短缺的情况下，网络平台纷纷出现“我有熔喷布，谁有口罩机”的合作求援，一些具备跨界实力的企业积极发挥自身潜在优势和协同能力，改造车间，在最短时间内实现跨界转产，集中生产口罩物资，让我们看到中国制造的实力。

（二）揭秘口罩材料，感受化工魅力

学生活动1：以小组为单位，准备一个已经使用过的医用口罩，将其横向剪开并观察其内部结构，推测其相关作用，见表1。

总结：PPT展示医用口罩横向结构图，包括（内层）吸湿层、（中层）核心过滤层和（外层）阻水层。三层的原料都是聚丙烯专用树脂，内外层主要是无纺布原料，而我们所说的熔喷布专用料主要是高熔融指数的聚丙烯，大家所观察到的中间核心层由许多纵横交错的纤维构成，起过滤和屏蔽病毒作用，是口罩的核心过滤器。

提问：聚丙烯作为一种高分子材料，从有机合成视角探究其如何合成。

学生活动2：乙烯加聚反应推断聚丙烯的结构简式，如图2所示。

评价：结合资料卡片（如图3所示），并根据同学们的观察发现，聚丙烯是非极性聚合物，不含极性基因，抗冲击性好且具有较低的吸湿性，纤维纠缠抱合形成独特的三维立体结构，内部空隙较多，有利于空气流通，单位时间内气流量大，透气率高[2]。

提问：回想一下在工业上高压除尘的原理，思考病毒和尘埃如何隔离掉的。

回答：尘埃等胶粒吸附带电荷，在直流电作用下发生电泳。聚丙烯纤维是一种熔喷布也是一种超细静电纤维布，通过静电作用捕捉粉尘，含各类病毒的飞沫和黏液被吸附，无法穿透。

评价：熔喷布具有很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性，基于其主要材料聚丙烯为非极性的碳链高聚物，对酸、碱及氧化剂的稳定性高，化学性质稳定，很好地将病毒、细菌和粉尘等吸附和捕获[3]。

联系生活：借助这种高分子材料的特殊性质来保护人类疫情期间的健康，由于该熔喷布带有静电，可以进一步用灼烧的方法观察其能否通过燃烧去验证我们买的口罩是否是伪劣产品，这样不仅提升我们自己的生命安全，也进一步保障消费者权益，保证“疫情之乱”中“市场经济秩序不乱”的大国形象。

提问：虽然可以用灼烧的方法来检验产品，但是在资源紧缺的情况下，很多家庭将使用过后的口罩通过用水煮或者微波炉加热的方式消毒后重新使用，结合资料卡片对该方法方式进行评价。

总结评价：高温加热的方式会使口罩中层材料的纤维结构受到损坏，柔软度下降甚至脆裂。此外，驻极处理后聚集在聚丙烯熔喷材料表面的空间电荷在潮湿的环境中会加速衰减，过滤效率明显降低，使熔喷层失去静电吸附作用，可见科学防疫至关重要[4]。

（三）探究消毒原理，构建生活化学

过渡：除了带好口罩以外，做好个人的清洁卫生极为关键，日常消毒杀菌极为重要，讲述消毒液在疫情期间的作用和使用效果。

提问：结合以前学过的非金属元素的相关知识进行回答，消毒液的主要成分？从结构决定性质的学习观分析其性质及消毒原理是怎样的？在平时生活中如何正确使用？

学生活动3：探究NaClO的酸碱性，见表2。

学生活动4：设计实验并验证NaClO的氧化性。

引导并总结：根据NaClO中Cl为+1价，氯常见化合价还有-1价、0价、+7价等，从氯可以失去电子的化合价升高，预测其表现出氧化性会和一些还原剂，即化合价升高的物质发生反应，如：淀粉-KI溶液、FeSO4溶液等。

设计实验方案：根据提供的试剂和仪器，设计实验方案并观察记录现象，见表3。

提供物品包括：稀释的“84消毒液”、淀粉-KI试纸、淀粉、KI溶液、FeSO4溶液、NaBr溶液、试纸、表面皿、镊子、胶头滴管、试管。

总结构建价一类二维图：根据学生已有知识，列举氯常见化合价并对应相关物质，以物质的类别为横轴，化合价为纵轴构建价一类二维图。

总结：在物质分类观角度，消毒液中的主要成分NaClO作为盐类物质，具有强氧化性。正是由于ClO-水解产生HClO，并且进一步分解成氧化性极强的新生态[O]，使菌体和病毒的蛋白质变性，Cl-显著改变细菌和病毒的渗透压，导致其丧失活性[5]。所以在疫情期间我们广泛使用“84消毒液”来抑制新冠病毒的传播，保证我国居民健康。

评价：综上我们可以发现“84消毒液”中的NaClO显碱性，有一定的漂白作用，还有很强的氧化性，具有消毒杀菌效果。

（四）联系生活生产，提升科学素养

提问：在疫情期间消毒液使用频率高且较紧缺，普遍出现在家中大量囤积的现象，如何科学使用和安全保存呢？

素材：动漫片段《名侦探柯南》122集浴室谋杀案将常用的两种清洁剂混合使用产生毒气实施犯罪。

引导：洁厕灵的主要成分是盐酸，根据原子守恒定律，NaClO与盐酸发生归中反应，猜测产生的毒气为氯气而致中毒死亡。

NaClO+HCl=NaCl+Cl2↑+H2O （1）

学生活动5：结合动漫和消毒液注意事项制作“84消毒液”注意事项说明书。

汇报记录见表4。

总结评价：84消毒液作为常见的化工产品，对我们生产生活起着不可替代的作用，每一位公民都应该正确使用化学用品，提高科学素养，将习得的化学知识合理运用于生产生活当中才是学习化学的真谛。

五、教学反思

该项目式教学设计，是以该时期热点化和生活化的情境素材为设计主线，通过对疫情期间相关防疫物资结构、性质、作用以及原理的相关探讨，提高学生的学习兴趣。通过问题链的驱动，形成学生主动构建过程，基于问题的探讨和交流设计相关解决方案实施验证的学习方法，进一步认识科学探究的一般思路形成外现思维，从而突破思维障碍点解决本节内容的重点和难点。同时，在“生活化教育理论”的背景下，感受到化学源于生活且生活离不开化学，掌握相关化工产品即生活必需品的正确使用和保存方法，从而提高科学素养，树立正确价值，联系学科文化，落实科学态度的核心素养。

参考文献：

[1]王磊，魏锐.学科核心素养发展导向的高中化学课程内容和学业要求——《普通高中化学课程标准（2017年版）》解读[J].化学教育（中英文），2018，39（9）：48-53.

[2]李龙飞，邵灵达，林平，等.日常防护型口罩结构分析及性能研究[J].现代纺织技术，2022，30（1）：178-184.

[3]郭碧瑩，王秋.口罩中的化学与技术[J].化学教育（中英文），2020，41（20）：7-10.

[4]任煜，徐玉康，尤祥银.聚丙烯熔喷非织造材料电晕驻极处理研究[J].合成纤维工业，2014（1）：41-44.

[5]李道重.84消毒液的安全使用[J].中国洗涤用品工业，2015（5）：26-30.