基于深度学习的项目式单元复习教学实践策略研究——以“84消毒液安全使用手册”为例

徐必亮

一、 深度学习与核心素养

基于深度学习的教学强调学生的深度思维，发展学生的核心素养，关注对学科本质的研究。胡久华等认为，化学深度学习是在教师引领下，学生围绕具有挑战性的学习主题，开展以化学实验为主的多种探究活动，从宏微结合、变化守恒的视角，运用证据推理与模型认知的思维方式，解决综合复杂问题，获得结构化的化学核心知识，建立运用化学学科思想解决问题的思路方法，培养学生的创新精神和实践能力，促进学生核心素养的发展。因此，教师在设计单元教学时，要清晰内容关联，分析核心内容，深入挖掘单元价值，从思维进阶的角度设计单元教学活动，实现培养学生高阶思维的深度学习。教师创设的学习主题要能激发学生的深度思考，探究的主题情境要便于学生联系已有基础知识，这样才能让学生深度关联并加工知识和信息，整合多渠道信息，建构知识网络。

二、 项目主题内容分析

新课程标准指出，元素化合物知识的学习应发挥核心概念、反应原理的指导作用，引导学生构建研究物质性质的视角和方法，形成实现物质转化的核心观念和关键能力。在教学中，教师应紧密联系生产和生活实际，创设丰富多样的真实问题情境，引导学生完成富有挑战性的学习任务，开展高水平的实验探究活动，从而培育学生的化学学科素养。沪科版高中化学必修一第二章“海洋中的卤素资源”单元正式开启高中化学元素化合物知识的学习，运用第一章中物质分类、检验等知识研究氯及化合物的性质及其变化规律，并为后续学习非金属元素硫、氮、金属等的知识打下基础。本章出现氯气、盐酸、氯化铁、次氯酸盐等物质，都含有氯元素，化合价不同。教材安排先学习此块内容，后学习氧化还原反应。因此需要进行结构化复习，将知识关系、认识思路和核心观念结构化，形成统一的整体。

基于此，在本单元复习教学中，设计以“84消毒液安全使用手册”真实情境为项目主题的教学活动，设置新颖且富有挑战性的学习任务，展开实验探究活动。运用氧化还原反应模型，分析84消毒液中主要成分次氯酸钠的化学性质，从已有次氯酸钙的知识拓展物质性质以及化学变化的分类视角，初步尝试深度了解物质之间的转化规律，更好地认识化学反应的本质。运用价类二维图列举涉及的含氯物质的性质，初步了解价类二维图在多价态元素性质学习中的应用，为后续元素化合物教学中应用价类二维图做准备。

三、 项目教学目标

(1)从物质类别、核心元素氯元素化合价角度分析和预测物质的氧化性或还原性，发展认识物质性质的角度。

(2)自主设计实验对84消毒液的主要成分次氯酸钠的氧化性或还原性进行分析、探究，构建化合价-性质模型，形成从氧化还原反应的视角研究物质的思路方法。

(3)基于真实问题情境，在设计84消毒液安全使用手册过程中，提出与化学相关的问题，依据探究意图设计实验探究方案，形成研究物质性质、解决化学相关问题的思路方法。

(4)以解决设计84消毒液安全使用手册的真实问题，增强科学合理使用化学药品的意识，激励学生积极参与社会活动为“抗击疫情”做贡献，培养学生的家国情怀意识和责任担当素养。

四、 项目教学流程

本课以“84消毒液安全使用手册”为总项目任务，设计思路如表1所示。

表1 “84消毒液安全使用手册”项目任务设计思路

五、 项目内容实施过程

[背景]2020年春，新冠疫情打乱我们的生活节奏。为了消灭病毒，含氯的84消毒剂被广泛使用。请大家设计84消毒液安全使用手册并宣传。

[阅读思考]阅读84消毒液的使用说明书。发现不同场景消毒方案的差异较大，而且有一定的危险性，不适合消毒所有的用品。你能发现哪些疑惑需要大家一起讨论解决？

[学生展示]不同场景消毒方案有差异，如表2所示。这些说明究竟是什么原因？

表2 84消毒液使用方法

1. 探究84消毒液能否消毒还原性材料

[分组讨论]为什么不能用84消毒液处理铁制品？

[小组汇报]根据氧化还原反应，活泼金属铁有还原性，84消毒液的主要成分次氯酸钠可能具有氧化性。

[设计实验]设计实验检验84消毒液主要成分次氯酸钠的氧化性。可供选择的实验试剂：84消毒液、Fe(SO)溶液(黄色)、FeSO溶液(绿色)。

[小组汇报]选择84消毒液和FeSO溶液。

[追问]为什么选择FeSO溶液，而不是Fe(SO)溶液？

[学生]验证次氯酸钠的氧化性，需要设计氧化反应。在氧化剂下，Fe离子被氧化成Fe离子，颜色变化能判断反应发生。

[结论]通过实验，次氯酸钠具有氧化性，在上述反应中做氧化剂。

[小结]从微观的角度复习电子得失引起化合价升降，即氧化还原认知模型，如图1所示。

图1 氧化还原认知模型Ⅰ

通过氧化还原认知模型提炼出同种元素价态转变与氧化剂、还原剂关系的模型。理解元素物质间转化时，根据价态变化，判断需要寻找氧化剂或还原剂。如图2所示。

图2 氧化还原认知模型Ⅱ

2. 探究84消毒液为什么能让织物和有色纸张等变白

[分组讨论]请结合已学知识，设计实验进行探究84消毒液的漂白情况，并分析讨论发挥漂白作用的物质。

[实验设计]学生设计实验并汇报自己的想法。

教师提供信息支持：紫甘蓝汁液在酸碱性环境中显现不同的颜色，可以当作指示剂。酸性环境里显红色，中性环境里显紫色，碱性环境里显绿色。

实验药品：84消毒液、稀硫酸、pH试纸、紫甘蓝汁液、红色花朵等。

实验一：测84消毒液pH值。

实验二：将84消毒液滴加到紫甘蓝汁液中，紫甘蓝汁液呈绿色；继续滴加84消毒液，绿色褪去。说明84消毒液有漂白作用。

实验三：84消毒液漂白鲜花。左边烧杯不加稀硫酸，右边烧杯加稀硫酸。如图3所示。

图3 84消毒液漂白红花

[小组汇报并解释]加稀硫酸的漂白性更强。84消毒液呈碱性，次氯酸钠与稀硫酸反应生成的次氯酸发挥漂白性。不加硫酸的烧杯里，由于吸收空气中的二氧化碳，也生成了次氯酸，漂白缓慢。

[问题]通过二氧化碳、硫酸的比较，能得出什么结论？

[学生]①生成了HClO使84消毒液发挥漂白和消毒作用。日常生活中利用空气中的CO就可以，而工业上为了加速漂白，会适当添加盐酸等。②由于HClO受热、光照会分解，所以84消毒液保存方式是“阴凉、干燥、通风，防止阳光直射”。

3. 探究84消毒液与不同消毒清洁产品能否混用

资料：新闻报道，84消毒液与洁厕灵混用成夺命毒气，奥运游泳池中含氯消毒液与双氧水混用造成消毒失效。如图4所示。

图4 资料在线1

[问题链]①84消毒液与稀硫酸混用会让漂白加快，说明书中说“不得将84消毒液与酸性产品混合使用”，新闻中也有报道类似的危险事件，含氯消毒剂和过氧化氢混用致使消毒失效。如何解释？②新闻报道中事件，能体现出次氯酸钠的什么性质？

[实验探究]讨论并设计实验。

实验一：在矿泉水瓶中倒入浓盐酸(或洁厕灵)，吸管中间绑一条湿润的淀粉碘化钾试纸，盖好瓶盖。再从瓶壁向瓶中注射84消毒液。现象：试纸瞬间变蓝，瓶内产生黄绿色气体。

实验二：84消毒液加入过氧化氢溶液中，并用数字传感器测氧气浓度。

[学生]解释现象，并运用氧化还原模型分析反应原理。

上述反应均体现次氯酸钠中+1价氯元素有强氧化性。

4. 探究并解释不同消毒方案

[问题链]阅读图5资料，回答问题。

图5 资料在线2

(1)84消毒液消毒的原理是什么？

(2)为什么84消毒液使用时有消杀时限？

(3)喷洒、浸泡和擦拭，哪个效果更好？

[学生阅读资料、讨论和回答]

(1)次氯酸钠与空气中二氧化碳反应产生的次氯酸，进入病菌体内，达到消毒目的。

(2)次氯酸钠与二氧化碳反应、次氯酸进攻病菌发挥消杀作用，都需要一定的时间。

(3)理论上，擦拭效果最佳。与空气接触面最广，更快地生成次氯酸，产生更多的有效氯。

5. 知识进阶：含氯元素物质转化关系

结合物质分类视角，运用氯元素价类二维图，列举本节课涉及的含氯物质转化关系，在复习教学中巩固串联，使知识关系结构化。从价类二维图可以清晰地感受到物质之间的转化关系和氧化还原关系。如图6所示。由于本节课主要探讨的是氯及其化合物中-1、0、+1价物质之间的相互转化，对更多的含氯化合物不做过多涉及。

图6 含氯元素转化关系模型(初级)

6. 设计84消毒液安全使用手册

[课后任务]根据84消毒液说明书和所学知识，设计84消毒液的安全使用手册，并宣传。

六、 项目教学反思

本复习主题以“设计含氯消毒液(84消毒液)的安全使用手册”为项目任务，以次氯酸钠的性质探究为主线，运用氧化还原等理论，沿着研究物质性质的基本思路，预测次氯酸钠性质，并设计实验验证。这个过程中，通过让学生充分实践体验，充分预设和生成，实现深度互动，逐渐提升学生的思维品质。基于真实任务情境，在提出问题、分析问题和解决问题的过程中运用化合价和性质模型，外显思维，内化知识。同时，学生也形成了一定的元素化合物学习的思维模型，为后续学习其他元素化合物打好基础。基于深度学习的教学有利于促进理解学习，发展高阶思维，发展学生学科核心素养。本案例是真实情境为素材展开项目式单元深度学习，是一个刚开始的尝试，收到了一定的效果，也对后续其他单元内容的学习积累了一点经验。