基于真實情境的項目式高三化學專題復習探索

俞大瑞

摘要：為了適應新高考，聚焦核心素養、彰顯知識認知功能和價值、注重提升學科理解能力，以實現“知識、能力、素養”相統一的化學教育。作者結合自身的教學實踐體會，以“新型滅菌消毒劑二氧化氯的制備”為例進行基于真實情境的項目式高三化學專題復習，讓學生通過項目式學習，掌握利用核心認識視角展開科學探究、完成項目任務;培養學生學科關鍵能力，端正科學態度和培養社會責任感，促進核心素養的全面發展，能夠很好地適應從應試教育向素質教育的轉變。

關鍵詞：核心素養;真實情境;項目式;專題復習;“價-類”二維圖形

文章編號：1008-0546（2021）07-0059-04 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.07.016

核心素養是新一輪課程改革的著力點，凸顯我國基礎教育的育人價值?；瘜W學科核心素養是學生通過化學學習而形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。在課堂教學中創設真實、具體、富有啟發性的教學情境，讓學生在情境中學習，有利于落實并發展學科核心素養[1]。高三化學總復習的主要目的是針對學生已經基本掌握的零碎的化學知識，進行系統化整理、加工、歸類，使之規律化和導圖化;對知識點、考點以及熱點進行思考、處理和總結，從而使學生掌握的知識更為扎實，更為系統，更具有實用性，又能培養分析問題和解決問題的能力，同時將獲得的知識轉化成能力?；谡鎸嵡榫车捻椖渴礁呷瘜W專題復習教學設計，圍繞真實的生活世界，審視和解決生活中存在的問題，有的甚至是科研最前沿的研究項目。學生在真實情境中完成項目任務，既能準確地理解各核心素養的內涵，又能準確地理解教學目標與教學內容，落實核心素養教育。

高三化學專題復習對高考成績影響巨大。由于當下新高考出題靈活，注意考查基礎知識，又更注重考查學生的能力和創新精神。因此在高三化學復習階段，基于真實情境的項目式高三化學專題復習以真實情境為載體，以實際問題解決為學習任務，以化學學科核心知識為解決問題的工具，讓學生在互動式、啟發式、探究式和體驗式的學習中進行項目化學習。項目問題的設計來源于真實世界的真實問題，強調從宏觀的視角辨析化學問題，從微觀的尺度進行探析，利用“價一類”二維變化觀念與平衡思想進行理論預測，進而設計真實情境的項目式高三化學專題復習進行實踐，獲得有效證據并基于證據進行推理形成認知模型，培養學生在問題解決中形成嚴謹求實的科學態度與社會責任[2]。本文主要從實踐與反思兩方面進行相關闡述。

一、基于真實情境的項目式高三化學專題復習實踐

此項目式教學主要從項目設計意圖、項目學習目標、項目導引、項目活動等幾個部分組成。

為了幫助學生能夠順利進行項目化學習，領會項目設計意圖和項目學習目標，項目開篇可設置“項目導引”，對項目背景進行介紹，激發學生學習項目的興趣;同時為該項目提供必要的知識支持，引導學生分析項目主題，析解項目任務，進行項目規劃。項目任務可設置“交流研討”“觀察思考”等核心知識活動欄目，引導學生進行項目活動;必要時設置“知識鏈接”“方法導引”“遷移應用”等欄目，對核心活動欄目形成有益的補充，以便幫助學生更好地完成項目活動，并在項目實施過程中形成化學學科知識體系[3]。針對高三化學“物質的制備”的專題復習，現以“新型滅菌消毒劑二氧化氯的制備”為例，進行項目式教學，該項目的教學，主要是讓學生體驗理論與實踐相結合的物質制備探究過程。具體復習方法分成兩個項目活動：

1.探究ClO2的制備原理

（1）項目意圖

在實驗制備ClO2過程中，體驗從原理到實驗設計，再到實驗改進的過程，培養“科學探究與創新意識”的核心素養，進而培養“宏觀辨識與微觀探析”“社會責任”的核心素養。

（2）項目學習目標

通過實驗室制備ClO2，強化利用“價—類”二維圖形設計無機物轉化的一般方法，構建實驗室制氣體的一般模型，提高實驗設計和分析的能力。

（3）項目導引

ClO2是國際上公認的最新一代廣譜、高效、安全、環保的殺菌消毒劑，具有殺菌效果好、見效快、殘留少、不產生抗藥性等優點。世界衛生組織和世界糧食組織將其列入A1級高效殺菌、消毒劑，將其廣泛應用于各個領域的殺菌、消毒。

（4）項目活動——探究ClO2的制備原理

ClO2能與許多化學物質發生爆炸性反應，對熱、震動、撞擊和摩擦都相當敏感，受熱和光照或遇到有機物等能促進氧化作用的物質時，易發生分解并引起爆炸，因此需要隨用隨制。

（5）交流研討

①老師給學生設置項目任務：常見的較穩定的含氯物質有Cl2、HCl、NaCl、氯酸鹽、亞氯酸鹽等。請以上述的含氯物質為原料，利用“價—類”二維圖形（圖1）討論ClO2的制備方案，并嘗試寫出相應的反應方程式。

②組織學生進行交流研討：通過分析可得，以上的含氯物質轉化為ClO2均發生了化合價變化，在高中階段并未總結其類別通性，故無法從類別的角度轉化。從價態角度，ClO2中的Cl原子價態為+4價，處于中間價態，可以尋找較強的氧化劑，將低價態的氯元素氧化為ClO2，也可以尋找合適的還原劑，將高價態的氯元素還原成ClO2。

③為了幫助學生更好地理解，提供給學生“知識鏈接”欄目：根據熱力學定義，在標準狀態下，可以根據電極電勢的大小判斷氧化劑、還原劑的相對強弱和氧化、還原進行的方向。

φ（Fe3+/Fe2+）=+0.77V φ（Cu2+/Cu）=+0.34Vφ（H+/H2）=0V

根據電極電勢值可知：Fe3+的氧化性強于Cu2+，故反應2Fe3+Cu=2Fe2++Cu2+可發生;Cu2+的氧化性強于H+，故反應2H++Cu=H2↑+Cu2+不可發生。

引導學生交流研討，上述“價一類”二維圖形中物質的轉化均能實現嗎？請根據以下表格中常見氧化劑、還原劑電極電勢的大小，從熱力學角度分析可能發生的制備二氧化氯的反應原理，并解釋原因。

繼續引導學生根據表1的氧還電對電極電勢進行分析：氧化劑電對的電極電勢高于還原劑電對的電極電勢，即可發生氧化還原反應。

因此，可設計出理想轉化思路1：將低價態Cl-氧化成ClO2。

ClO2/Cl-的標準電極電勢較高，很難找到比它更強的氧化劑來氧化Cl-得到ClO2。但ClO2/ClO2-的標準電極電勢較低，常見的氧化劑如酸性高錳酸鉀、過氧化氫、重鉻酸鉀等均可將ClO2-氧化成ClO2。

理想轉化思路2：將高價態的ClO3-還原成ClO2。

ClO3/ClO2的標準電極電勢較高，常見還原劑的標準電極電勢均低于ClO3-/ClO2的標準電極電勢，因此可以將ClO3-還原成ClO2。

為了幫助學生能更好地理解和掌握，進一步提供給學生“資料在線”欄目：工業中常見的ClO2制備方法主要有亞氯酸鈉氧化法和氯酸鈉還原法，反應原理如下：

（1）亞氯酸鈉氧化法：

2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2

5NaClO2+4HCl=5NaCl+4CIO2↑+2H2O

NaClO2+HCl=HClO2+NaCl

8HClO2=4H2O+6ClO2↑+Cl2↑

（2）氯酸鈉還原法：

2.設計用氯酸鈉還原法制備ClO2

（1）反應原理

老師先把反應原理：2NaClO3+SO2+H2SO4=2NaHSO4+2ClO2（馬蒂遜法）告知學生，并把ClO2的性質告知：ClO2為黃綠色、有強烈的刺激性氣味，沸點為11℃;極易溶于水且不與水反應，在水中的溶解度是氯氣的5～8倍;溶于堿性溶液生成亞氯酸鹽和氯酸盆;ClO2具有強氧化性，在空氣中的體積濃度超過10%時有爆炸性，但其水溶液相對安全。

（2）方法引導

教師給學生方法引導：展示一套完整的氣體制備選擇思路給學生，如圖2所示。

然后引導學生交流研討：給出實驗試劑：亞氯酸鈉、銅片、濃硫酸、稀硫酸、氯酸鈉溶液、氫氧化鈉溶液。提出問題：①欲收集ClO2氣體，請根據所給的實驗試劑，設計合適的實驗裝置。②用排水法收集ClO2氣體是否存在安全隱患？如何改進？

（3）交流研討

學生經過交流研討，從知識鏈接中了解到當空氣中的體積濃度超過10%時有可能爆炸，排空氣法收集氣體存在安全隱患。從知識鏈接中了解到ClO2易溶于水，不與水反應，且其水溶液較穩定，因此得到可以用水直接吸收ClO2，既可以防止爆炸，又便于收集，還適合課堂演示。所以就很容易得到實驗室制備ClO2氣體的裝置，如圖3所示。

二、基于真實情境的項目式高三化學專題復習實踐反思

高三年級學生多是十八、九歲的，其特點是多偏重理解而不愛記憶，而化學知識有些瑣碎，往往難記易忘;新高考注意考查學科知識，更注重檢測學科核心素養，而高三年級時間又緊張，搞低效的題海戰術，往往事倍功半。

要避免這些，改變傳統枯燥無味的復習方法，使高三的化學專題復習能夠做到事半功倍，學生就必須做到三到位：基礎知識到位，邏輯思維到位，分析問題和解決問題的能力到位。

（1）基礎知識到位，就是教師要幫助學生解讀好教育部近年頒布的“普通高中化學課程標準”、教育部考試中心近年頒布的“普通高等學校招生全國統一考試大綱”以及本省考試院頒布的本年化學科“高考考試說明”，并以此作為專題復習的原則和指導思想。要求學生認真掌握知識的要點、概念以及概念間的異同點及其聯系。

（2）邏輯思維到位，就是要求學生在想問題時必須深層次理解教材內容，能夠全面識別事物，全方位地掌握事物的本質和合理解決問題的方法。懂得應用物質結構、元素周期律、化學平衡、電解質的電離理論、氧化一還原等具體理論知識來統觀問題。培養學生能夠把握事物共性與個性間的關系，用發展的觀點掌握化學反應與化工生產原理，使自己學會懂得尋找主要矛盾，并針對具體問題具體分析。

（3）分析問題和解決問題的能力到位，就是理解問題要深刻，推理要嚴密，做到能舉一反三，以一貫十，并能靈活地遷移知識和綜合運用知識，學會選準解題的思路，優化解題思路，達到靈活規范地操作重要的實驗的能力。

而要高效落實這三到位，教師就要利用基于真實情境的項目式綜合復習來激發學生自主、合作探究化學科學的興趣，使學生在總復習階段能自我構建成螺旋上升的知識結構體系，在利用化學學科必備知識中掌握中學基本知識和化學技能，提高觀察、思維、想象、記憶、表達和自學等能力;在真實情境問題中發展學科關鍵能力，培養學科核心素養，實現從宏觀視角辨析化學問題，從微觀尺度進行探析的能力，掌握通過推理形成認知模型，在解決真實的社會生活問題中，培養學生的社會責任感，形成嚴謹求實的科學態度，激勵學生利用化學知識思考和探索人類未來命運。

當然，在高三化學專題復習過程中切不可超越教材要求，把知識任意伸展，也不要把較高要求的內容作為復習的重點，應充分調動全體備課組老師的積極性和集體智慧，吃透教材，參透考試大綱和考試說明，認真挖掘專題復習的真實情境的項目式教學內容，合理設計，開展基于真實情境的項目式專題復習。

參考文獻

[1]周業虹.核心素養視角下的教學情境創設[J].中學化學教與學，2019，8：41-45

[2]江合佩.基于真實情境的項目式化學教學[M].濟南：山東科學技術出版社，2019：19-21

[3]江合佩.走向真實情境的項目化學習[M].濟南：山東科學技術出版社，2020：1-8