基于真实情境的项目式高三化学专题复习探索

俞大瑞

摘要：为了适应新高考，聚焦核心素养、彰显知识认知功能和价值、注重提升学科理解能力，以实现“知识、能力、素养”相统一的化学教育。作者结合自身的教学实践体会，以“新型灭菌消毒剂二氧化氯的制备”为例进行基于真实情境的项目式高三化学专题复习，让学生通过项目式学习，掌握利用核心认识视角展开科学探究、完成项目任务;培养学生学科关键能力，端正科学态度和培养社会责任感，促进核心素养的全面发展，能够很好地适应从应试教育向素质教育的转变。

关键词：核心素养;真实情境;项目式;专题复习;“价-类”二维图形

文章编号：1008-0546（2021）07-0059-04 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.07.016

核心素养是新一轮课程改革的着力点，凸显我国基础教育的育人价值。化学学科核心素养是学生通过化学学习而形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。在课堂教学中创设真实、具体、富有启发性的教学情境，让学生在情境中学习，有利于落实并发展学科核心素养[1]。高三化学总复习的主要目的是针对学生已经基本掌握的零碎的化学知识，进行系统化整理、加工、归类，使之规律化和导图化;对知识点、考点以及热点进行思考、处理和总结，从而使学生掌握的知识更为扎实，更为系统，更具有实用性，又能培养分析问题和解决问题的能力，同时将获得的知识转化成能力。基于真实情境的项目式高三化学专题复习教学设计，围绕真实的生活世界，审视和解决生活中存在的问题，有的甚至是科研最前沿的研究项目。学生在真实情境中完成项目任务，既能准确地理解各核心素养的内涵，又能准确地理解教学目标与教学内容，落实核心素养教育。

高三化学专题复习对高考成绩影响巨大。由于当下新高考出题灵活，注意考查基础知识，又更注重考查学生的能力和创新精神。因此在高三化学复习阶段，基于真实情境的项目式高三化学专题复习以真实情境为载体，以实际问题解决为学习任务，以化学学科核心知识为解决问题的工具，让学生在互动式、启发式、探究式和体验式的学习中进行项目化学习。项目问题的设计来源于真实世界的真实问题，强调从宏观的视角辨析化学问题，从微观的尺度进行探析，利用“价一类”二维变化观念与平衡思想进行理论预测，进而设计真实情境的项目式高三化学专题复习进行实践，获得有效证据并基于证據进行推理形成认知模型，培养学生在问题解决中形成严谨求实的科学态度与社会责任[2]。本文主要从实践与反思两方面进行相关阐述。

一、基于真实情境的项目式高三化学专题复习实践

此项目式教学主要从项目设计意图、项目学习目标、项目导引、项目活动等几个部分组成。

为了帮助学生能够顺利进行项目化学习，领会项目设计意图和项目学习目标，项目开篇可设置“项目导引”，对项目背景进行介绍，激发学生学习项目的兴趣;同时为该项目提供必要的知识支持，引导学生分析项目主题，析解项目任务，进行项目规划。项目任务可设置“交流研讨”“观察思考”等核心知识活动栏目，引导学生进行项目活动;必要时设置“知识链接”“方法导引”“迁移应用”等栏目，对核心活动栏目形成有益的补充，以便帮助学生更好地完成项目活动，并在项目实施过程中形成化学学科知识体系[3]。针对高三化学“物质的制备”的专题复习，现以“新型灭菌消毒剂二氧化氯的制备”为例，进行项目式教学，该项目的教学，主要是让学生体验理论与实践相结合的物质制备探究过程。具体复习方法分成两个项目活动：

1.探究ClO2的制备原理

（1）项目意图

在实验制备ClO2过程中，体验从原理到实验设计，再到实验改进的过程，培养“科学探究与创新意识”的核心素养，进而培养“宏观辨识与微观探析”“社会责任”的核心素养。

（2）项目学习目标

通过实验室制备ClO2，强化利用“价—类”二维图形设计无机物转化的一般方法，构建实验室制气体的一般模型，提高实验设计和分析的能力。

（3）项目导引

ClO2是国际上公认的最新一代广谱、高效、安全、环保的杀菌消毒剂，具有杀菌效果好、见效快、残留少、不产生抗药性等优点。世界卫生组织和世界粮食组织将其列入A1级高效杀菌、消毒剂，将其广泛应用于各个领域的杀菌、消毒。

（4）项目活动——探究ClO2的制备原理

ClO2能与许多化学物质发生爆炸性反应，对热、震动、撞击和摩擦都相当敏感，受热和光照或遇到有机物等能促进氧化作用的物质时，易发生分解并引起爆炸，因此需要随用随制。

（5）交流研讨

①老师给学生设置项目任务：常见的较稳定的含氯物质有Cl2、HCl、NaCl、氯酸盐、亚氯酸盐等。请以上述的含氯物质为原料，利用“价—类”二维图形（图1）讨论ClO2的制备方案，并尝试写出相应的反应方程式。

②组织学生进行交流研讨：通过分析可得，以上的含氯物质转化为ClO2均发生了化合价变化，在高中阶段并未总结其类别通性，故无法从类别的角度转化。从价态角度，ClO2中的Cl原子价态为+4价，处于中间价态，可以寻找较强的氧化剂，将低价态的氯元素氧化为ClO2，也可以寻找合适的还原剂，将高价态的氯元素还原成ClO2。

③为了帮助学生更好地理解，提供给学生“知识链接”栏目：根据热力学定义，在标准状态下，可以根据电极电势的大小判断氧化剂、还原剂的相对强弱和氧化、还原进行的方向。

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

根据电极电势值可知：Fe3+的氧化性强于Cu2+，故反应2Fe3+Cu=2Fe2++Cu2+可发生;Cu2+的氧化性强于H+，故反应2H++Cu=H2↑+Cu2+不可发生。

引导学生交流研讨，上述“价一类”二维图形中物质的转化均能实现吗？请根据以下表格中常见氧化剂、还原剂电极电势的大小，从热力学角度分析可能发生的制备二氧化氯的反应原理，并解释原因。

继续引导学生根据表1的氧还电对电极电势进行分析：氧化剂电对的电极电势高于还原剂电对的电极电势，即可发生氧化还原反应。

因此，可设计出理想转化思路1：将低价态Cl-氧化成ClO2。

ClO2/Cl-的标准电极电势较高，很难找到比它更强的氧化剂来氧化Cl-得到ClO2。但ClO2/ClO2-的标准电极电势较低，常见的氧化剂如酸性高锰酸钾、过氧化氢、重铬酸钾等均可将ClO2-氧化成ClO2。

理想转化思路2：将高价态的ClO3-还原成ClO2。

ClO3/ClO2的标准电极电势较高，常见还原剂的标准电极电势均低于ClO3-/ClO2的标准电极电势，因此可以将ClO3-还原成ClO2。

为了帮助学生能更好地理解和掌握，进一步提供给学生“资料在线”栏目：工业中常见的ClO2制备方法主要有亚氯酸钠氧化法和氯酸钠还原法，反应原理如下：

（1）亚氯酸钠氧化法：

2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2

5NaClO2+4HCl=5NaCl+4CIO2↑+2H2O

NaClO2+HCl=HClO2+NaCl

8HClO2=4H2O+6ClO2↑+Cl2↑

（2）氯酸钠还原法：

2.设计用氯酸钠还原法制备ClO2

（1）反应原理

老师先把反应原理：2NaClO3+SO2+H2SO4=2NaHSO4+2ClO2（馬蒂逊法）告知学生，并把ClO2的性质告知：ClO2为黄绿色、有强烈的刺激性气味，沸点为11℃;极易溶于水且不与水反应，在水中的溶解度是氯气的5～8倍;溶于碱性溶液生成亚氯酸盐和氯酸盆;ClO2具有强氧化性，在空气中的体积浓度超过10%时有爆炸性，但其水溶液相对安全。

（2）方法引导

教师给学生方法引导：展示一套完整的气体制备选择思路给学生，如图2所示。

然后引导学生交流研讨：给出实验试剂：亚氯酸钠、铜片、浓硫酸、稀硫酸、氯酸钠溶液、氢氧化钠溶液。提出问题：①欲收集ClO2气体，请根据所给的实验试剂，设计合适的实验装置。②用排水法收集ClO2气体是否存在安全隐患？如何改进？

（3）交流研讨

学生经过交流研讨，从知识链接中了解到当空气中的体积浓度超过10%时有可能爆炸，排空气法收集气体存在安全隐患。从知识链接中了解到ClO2易溶于水，不与水反应，且其水溶液较稳定，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，还适合课堂演示。所以就很容易得到实验室制备ClO2气体的装置，如图3所示。

二、基于真实情境的项目式高三化学专题复习实践反思

高三年级学生多是十八、九岁的，其特点是多偏重理解而不爱记忆，而化学知识有些琐碎，往往难记易忘;新高考注意考查学科知识，更注重检测学科核心素养，而高三年级时间又紧张，搞低效的题海战术，往往事倍功半。

要避免这些，改变传统枯燥无味的复习方法，使高三的化学专题复习能够做到事半功倍，学生就必须做到三到位：基础知识到位，逻辑思维到位，分析问题和解决问题的能力到位。

（1）基础知识到位，就是教师要帮助学生解读好教育部近年颁布的“普通高中化学课程标准”、教育部考试中心近年颁布的“普通高等学校招生全国统一考试大纲”以及本省考试院颁布的本年化学科“高考考试说明”，并以此作为专题复习的原则和指导思想。要求学生认真掌握知识的要点、概念以及概念间的异同点及其联系。

（2）逻辑思维到位，就是要求学生在想问题时必须深层次理解教材内容，能够全面识别事物，全方位地掌握事物的本质和合理解决问题的方法。懂得应用物质结构、元素周期律、化学平衡、电解质的电离理论、氧化一还原等具体理论知识来统观问题。培养学生能够把握事物共性与个性间的关系，用发展的观点掌握化学反应与化工生产原理，使自己学会懂得寻找主要矛盾，并针对具体问题具体分析。

（3）分析问题和解决问题的能力到位，就是理解问题要深刻，推理要严密，做到能举一反三，以一贯十，并能灵活地迁移知识和综合运用知识，学会选准解题的思路，优化解题思路，达到灵活规范地操作重要的实验的能力。

而要高效落实这三到位，教师就要利用基于真实情境的项目式综合复习来激发学生自主、合作探究化学科学的兴趣，使学生在总复习阶段能自我构建成螺旋上升的知识结构体系，在利用化学学科必备知识中掌握中学基本知识和化学技能，提高观察、思维、想象、记忆、表达和自学等能力;在真实情境问题中发展学科关键能力，培养学科核心素养，实现从宏观视角辨析化学问题，从微观尺度进行探析的能力，掌握通过推理形成认知模型，在解决真实的社会生活问题中，培养学生的社会责任感，形成严谨求实的科学态度，激励学生利用化学知识思考和探索人类未来命运。

当然，在高三化学专题复习过程中切不可超越教材要求，把知识任意伸展，也不要把较高要求的内容作为复习的重点，应充分调动全体备课组老师的积极性和集体智慧，吃透教材，参透考试大纲和考试说明，认真挖掘专题复习的真实情境的项目式教学内容，合理设计，开展基于真实情境的项目式专题复习。

参考文献

[1]周业虹.核心素养视角下的教学情境创设[J].中学化学教与学，2019，8：41-45

[2]江合佩.基于真实情境的项目式化学教学[M].济南：山东科学技术出版社，2019：19-21

[3]江合佩.走向真实情境的项目化学习[M].济南：山东科学技术出版社，2020：1-8