氧化还原反应微项目式复习课的教学实践研究——以“科学使用含氯消毒剂”为例

刘茜茜

（厦门第二中学，福建 厦门 361000）

氧化还原反应是高中化学的重要概念，《普通高中化学课程标准（2017 年版2020 年修订）》关于氧化还原反应的内容标准是“认识元素在物质中可以具有不同价态，可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化；认识有化合价变化的反应是氧化还原反应，了解氧化还原反应的本质是电子转移，知道常见的氧化剂和还原剂”。［1］同时，在学业要求中进一步提出“能从物质类别、元素价态的角度，依据复分解反应和氧化还原反应原理，预测物质的化学性质和变化，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象；能根据物质的性质分析实验室、生产、生活及环境中的某些常见问题，说明妥善保存、合理使用化学品的常见方法”。［1］由此可见，课程标准中不仅要求学生认识氧化还原反应的特点、本质、氧化剂、还原剂等基本概念，还要求学生能够综合运用氧化还原和复分解原理去认识陌生物质的化学性质、解释在实验中遇到的现象，理解氧化还原反应和复分解反应之间的竞争关系，并能够将在项目中生成的对概念、知识、方法的理解迁移应用到新的情境中，解决其他的真实而复杂的问题。

微项目学习是指在课堂上为学生提供15-20 分钟长时段的探索性项目任务，与项目化学习相比，通常只取其中的驱动性问题、探究性实践、社会性实践等要素，是一种以学习为中心、聚焦概念性知识的课堂。［2］因此，基于真实情境的微项目式学习模式将更有助于培养学生在新情境下解决问题的能力，提升学生的核心素养。

“科学使用含氯消毒剂”是根据王磊主编、鲁科版普通高中教科书《化学·必修第一册》第二章相关内容进行设计，以绘制“如何科学使用含氯消毒剂”的宣传海报为微项目的驱动性任务，让学生在真实的生活情境下，从物质类别和化合价角度认识含氯化合物的性质，深入理解氧化还原反应和复分解反应，引发学生产生超越事实的抽象思维，实现思维的进阶，将概念复习转向能力和素养的培育。

一、微项目的教学目标和设计思路

（一）教学目标

1.根据物质类别，通过分类、比较的方法预测84消毒液的有效成分NaClO 的性质，依据核心元素的化合价推断NaClO 的氧化性和还原性，运用氧化还原理论、复分解反应特点设计合理的实验方案，验证推测是否正确，同时能合作完成实验探究，形成物质性质探究的一般思路，增强科学探究与创新意识。［3］

2.尝试从物质类别和化合价两种角度综合认识物质的性质，体验“价—类”二维思想在学习元素化合物性质时的重要价值。

3.能够运用有关NaClO 的性质解读84 消毒液的使用说明书，正确使用84 消毒液，建立阅读化学品使用说明、正确使用化学品的意识。

4.根据不同的使用场合，通过定量计算，合理的选择消毒原液的用量，初步培养定量思维。

5.综合运用所学知识，通过设计消毒液科学使用的宣传海报，体会化学知识、化学方法在实际生活中的应用，增强社会责任感。

（二）教学设计思路

该微项目以设计84 消毒液的宣传海报为驱动性任务，由学生讨论确定研究的子任务，将生活问题转化为化学问题，依据复分解反应及氧化还原原理探究84 消毒液核心成分的化学性质，并运用探究结果解读84 消毒液的商品说明书，解释其使用时的注意事项，再从定量角度分析在不同的使用场景下所需消毒液原液的用量。［3］通过让学生动脑、动手，沉浸于真实的学习中（如讨论、实验、解释、反思、辩论、解决问题等环节），有助于学生持久的理解学科概念、知识、技能、方法和态度，并熟练运用至新情境下新问题的解决。教学设计思路如图1，项目中解决复杂问题的一般路径如图2。［4］

图1 教学设计思路

图2 项目解决复杂问题的一般路径

二、微项目的主要教学实施过程

环节一：驱动性总任务

【情境导入】自新冠肺炎疫情暴发以来，各种消毒剂出现在不同的场所，其中84 消毒液是使用较为广泛的一种。但若使用不当，不仅不能有效杀菌消毒，还可能会给使用者造成伤害。所以合理使用化学品至关重要。在向他人科普84 消毒液使用的注意事项时需要了解有关它的哪些信息？

［学生］需要掌握NaClO 的性质。

环节二：子任务1——预测并验证NaClO 的性质

［教师］可以从哪些角度预测NaClO 的性质？

【资料支持】HClO 与H2CO3类似，均为弱酸。

［学生］可以从物质类别角度，NaClO 是盐类，与Na2CO3类似，所以应该具有水溶液显碱性、能够与硫酸、盐酸等强酸反应生成HClO 的性质。

［学生］也可以从氧化还原角度，NaClO 中氯元素是+1 价，既有氧化性又有还原性。

［教师追问］如何验证？

【实验探究】小组讨论交流，设计实验方案（表1、表2）、观察现象并进行解释推论。

表1 探究NaClO 溶液的碱性

表2 探究84 消毒液与强酸反应

［教师］请同学们根据实验现象，尝试写出84 消毒液与稀盐酸反应的化学方程式。

［学生］ClO-+Cl-+2H+==Cl2↑+H2O

［教师追问］NaClO 与稀硫酸反应，没有-1 价氯，也生成了氯气，硫酸中硫元素的化合价不能再升高。为何仍有氯气生成？

［学生］实验中用的是84 消毒液，不只有NaClO，还有NaCl，再加入硫酸，即与加入盐酸一样。

【反思总结】学生在验证NaClO 与强酸发生复分解反应的过程中，发现异常现象，在进一步实验验证、讨论交流的过程中发现NaClO 与NaCl 在强酸性条件下或NaClO 与盐酸反应时会产生氯气，说明在强酸性条件下，以氧化还原反应为主。

环节三：子任务2——解读84 消毒液的说明书

【资料支持】84 消毒液的使用说明书见图3。

图3 84 消毒液使用说明书

［学生］第1 点，因为NaClO 溶液显碱性，类比NaOH，具有腐蚀性，且它也有氧化性，所以不可直接使用或接触皮肤。

［学生］第2 点，因为钢和铝制品的主要成分是Fe和Al，都是金属单质，有还原性，而NaClO 有氧化性，因此会发生氧化还原反应，导致钢和铝制品的损失。

【反思评价】学生还未学习氧化铝与碱性物质反应的相关知识，因此并不清楚铝制品表面的氧化铝也能与碱性物质反应，教师在课堂上可以简单做个知识的铺垫，为学生后续的学习留有空间。

［学生］第5 点，洁厕类清洁产品主要成分是盐酸，若与84 消毒液一起使用，会产生氯气，使人中毒。

【反思评价】学生对说明书的第3、4、6 条不太清楚，因此师生共同对此3 条说明进行分析。

【教师展示学生作品并解释】在课前作业中，有同学将含30%蚕丝成分的布料与化纤类标签一起放进未经稀释的84 消毒液中，发现30%蚕丝成分的布料很快发生蜷曲并逐渐散开，还有一些悬浮物，而化纤类的布料无变化。这是因为NaClO 有较强的氧化性，可使蛋白质发生变性。故说明书中第3 点即得到了解释。

【课前预备实验展示】84 消毒液分别光照12 小时、24 小时后可观察到无色气体明显增多。

［学生］因为NaClO 光照会分解，所以84 消毒液的保存方法应为避光、阴凉处保存。进而也解释了第6条不宜用50℃以上热水的原因。

［教师］第6 点中使用方法为什么是滴加少量白醋或者浸泡一段时间？又不能浸泡时间过长呢？

［学生］浸泡一段时间，可能就类似漂白粉的生效原理，利用空气中的CO2与NaClO 作用生成HClO，但由于HClO 不稳定，见光易分解，所以也不能浸泡时间过长。

［学生］如果滴加白醋或者浸泡会不会像加硫酸或者盐酸一样产生氯气？只不过氯气量少，溶于水又产生了HClO，不会引起中毒。

【反思评价】学生的思维受到启发，能够联想本节课前半段讨论的内容，也能够联想到第一章学过的知识，对使用效果增强的原理进行了一定的推理，也存在分歧。

【教师演示实验，方案如表3 所示】

【反思评价】该实验再次对学生产生认知冲突，同样的反应物，但反应条件不同（如溶液的酸碱性），产物不同、现象不同，影响和用途也不同。进一步加深学生对氧化还原反应和复分解反应的理解：当两种反应原理共存时，二者存在竞争关系且受外界条件影响。

环节四：子任务3——不同场景下使用84 消毒液时的原液用量

［教师］同学们从定性角度认识并分析使用84 消毒液时的注意事项，但是说明书上还有一部分内容是根据使用目的、场合不同，每次需要加入的原液的量也不同。那么该如何计算所需的84 消毒液原液的用量？

【资料支持】含氯消毒剂的消毒能力可以用氧化性来衡量。商业上常用“有效氯”来说明消毒剂的消毒能力。“有效氯”的基本含义是指一定质量的这种消毒剂与多少质量的氯气的氧化能力相当。

［问题1］100g 某84 消毒液与5g 氯气的氧化能力相当。则100g 该产品含有多少克次氯酸钠？

［学生］Cl2～2Cl-～2e-，NaClO～Cl-～2e-，Cl2～NaClO，m（NaClO）=（5÷71）×74.5=5.25 g

［问题2］对生活中一般物体表面，如马桶等进行消毒时，需要有效氯含量达到400mg/L。若要使用1L的稀释后的84 消毒液来进行消毒，则需要原液多少克？

［学 生］1L～0.4gCl2，m（NaClO）=（0.4÷71）×74.5=0.42 g，m（原液）=0.42×100÷5.25=8 g

【反思评价】通过定量计算，进一步增强学生合理使用消毒液、仔细阅读说明书的意识。

环节五：子任务4——绘制84 消毒液使用的宣传海报（课堂来不及完成的可课后继续完成，下节课展示交流）。

三、教学效果与反思

传统的教学设计注重教师“要教给学生什么”，往往忽视了“学生要学到什么，如何学到，怎么判断学到了”，同时由于课堂活动情境单一，对问题的分析往往非此即彼，缺乏对学科知识的深度理解。而基于真实情境的微项目教学设计，是以解决真实而复杂的问题为目的，将复杂问题拆解成学生能解决的子任务，在活动中实现知识、能力、理解的递进式发展，更有利于学生发展学科核心素养。

在微项目的实施中，学生能够很好地参与课堂活动。驱动性问题的设置能引发学生的思考，实验方案的设计也可以让生生之间、师生之间的思维发生碰撞，通过不断的讨论交流，一步步完善方案、解释现象，进而提升学生的学习能力。在展示交流环节，教师的追问、评价和演示，进一步培养了学生的问题解决能力，同时经过表达，可以促使学生思维可视化，有助于教师在教学过程中进行教学诊断与评价。

氧化还原反应微项目式复习课能够让学生更好地理解和掌握核心概念，学会使用“价—类”二维预测陌生物质的性质，掌握探究物质性质的一般程序和方法，为后续元素化合物的学习打下坚实的基础。