一、问题的提出
2019年爆发新冠疫情以来,人们的学习生活受到了严重影响,疫情虽然打乱了教师和学生的工作、生活节奏,但从另外一个角度来看眼前的这一切也是最好的教育资源,我们应借疫情带来的巨大冲击,提升学生个体素养,学科知识是其学科核心素养形成的主要载体,就疫情防控知识转化成化学课程问题,进行反思、重新审视我们的化学课堂。
二、项目教学目标
(一)教学目标
1.研究疫情防疫中高中化学学科教学相应知识案例的设计与实践。
2.探索高中化学学科核心素养在疫情防控教育中的实施与落实。
(二)评价目标
1.通过结合身边实际情况,针对当前疫情防疫情况与高中化学实验教学内容进行融合。使学生能够在生活中发现问题、解决问题,为学生以后的学习打下坚实的基础。并要求学生举一反三,对于成因,方向,影响进行分析,达到了联系生活的目的。
2.以此为“机”,在学生中开展“生命、生活、生存”教育,给学生上最好的“人生大课”。化学是以实验为基础的学科,学生通过亲身体验和动手实践能进一步加强学生对“三生”教育的理解。本节课以高中化学教材为依据,以高中化学研究性实验为抓手,以疫情防疫知识的渗透为重点开展教研活动,以期达到在高中化学教学中有效渗透生命教育、科学教育、文明教育的目标。
三、项目任务及教学流程
(一)创设问题情境,构建认知角度
1.病毒结构。【提问】新冠病毒的物质基础或者说本质是什么?与它类似的病毒还有哪些?(设计意图:新冠病毒的主要成分是蛋白质、核酸、脂质及糖类物质,人教版选修五有机化学对蛋白质相关知识有详细介绍,将二者联系起来让学生“遐想”是否可用于杀灭病毒,可引导他们关注时事热点,培养他们的创新意识、思维发散能力。)
2.传播。【提问】新冠病毒传播的途径包括呼吸道飞沫传播、接触传播和气溶胶传播等。直接传播和接触传播同学们都很容易理解。什么是气溶胶传播?请根据所学知识解释。【活动】复习《物质的分类》模块的“分散系及其分类”,巩固9种分散系并加以举例。【知识介绍】经传播后,病毒为何能感染人?狡猾的病毒借助棘突糖蛋白识别宿主细胞,并诱导病毒膜和细胞膜融合。【提问】病毒膜和细胞膜之间的作用力到底是什么?这些作用力的特点是什么?引导学生从氢键、范德华力和化学键三个方面进行分析,同时介绍可逆性吸附、不可逆性吸附(设计意图:根据以往教学经验,学生对胶体的印象都局限在液溶胶上,借助病毒气溶胶传播机理的讨论,可以起到知识巩固的作用。病毒感染的机理涉及各种微观作用力,这些都包含丰富的化学知识,这些提问有利于帮助学生提升“宏观辨识与微观探析”素养。)
(二)探究消毒原理,构建生活化学
【知识介绍】蛋白质是生命的载体,蛋白质有四级结构,任何一级的改变都能使蛋白质失去活性,称为“变性”。能使蛋白质变性的方法有很多,如高温、紫外线、强氧化性物质等均能使蛋白质变性,也就是我们常说的消毒。
1. 高温消毒。【提问】高温消毒的原理是什么?多少度以上才具有消毒效果?消毒效果与温度是什么关系?【活动】引导学生根据自己的知识储备绘制“温度—消毒速率关系曲线图”。
2.酒精消毒【知识介绍】乙醇是常见的手部消毒剂,酒精能进入到细菌体内,将细菌体内的蛋白质凝固,从而杀死细菌。【提问】同学们已经对消毒温度进行了分析,乙醇的消毒效果与浓度之间是什么关系呢?【知识介绍】95%的酒精能将细菌表面包膜的蛋白质迅速凝固,并形成一层保护膜,阻止酒精进入细菌体内,因而不能将细菌彻底杀死。如果酒精浓度低于70%,虽可进入细菌体内,但不能将其体内的蛋白质凝固,同样也不能将细菌彻底杀死。【提问】不同浓度酒精消毒效果不同的现象有没有让你们联想到有些无机反应与之类似?(例如:通常不能用硫酸与石灰石反应制取二氧化碳,因为生成的硫酸钙会覆盖在固体表面阻止反应进一步发生。)
3.其他消毒方法。【提问】国家疾控中心公布所有的消毒剂对冠状病毒都有效,请同学们根据消毒原理对常见消毒剂进行分类?(设计意图:病毒的物质属性是蛋白质,学生已学习过破坏蛋白质的思路和方法,所以消毒机理学生是可以自行得出的,重温必修一中“氯及其化合物”相关知识点,结合实例进一步加深知识理解。)【提问】家中常用的84消毒液、酒精、洁厕灵这几种消毒剂可以两两混用以增强消毒效果吗?【活动】学生根据所学知识自主设计实验验证。(设计意图:新闻经常报道市民混用消毒剂导致中毒事件体现出民众基本化学常识缺乏,学生通过自己设计实验得出准确结果,联想到生活中的所见所闻,可以向身边家人普及消毒剂的正确使用方法。也指向了学生“科学探究与创新意识”“科学精神与社会责任”等素养。)
(三)揭秘口罩材料,感受化工魅力
1. 关于防护。【提问】面对突然而来的新冠疫情,越来越多的人意识到了口罩的重要作用。那么,关于口罩的这些科学知识,您是否知道呢?那么口罩是什么样的材质为什么能够阻挡病毒的传播呢?【知识介绍】医用外科口罩一般是由三层无纺布制成。材料是两层纺粘无纺布中间夹着一层熔喷无纺布,其原料全部都是聚丙烯。【提问】请同学们根据烯烃章节的知识点写出丙烯发生加聚反应的化学方程式。
【活动】
(1)医用外科口罩须达到的重要技术指标包括口罩的呼吸阻力、过滤效率和吸附性等。学生分组设计实验,判断口罩的呼吸阻力性能。(预设:设计透风实验,将口罩套在电吹风的出风口,开启冷风,向竖直放置的纸条逐渐靠近,测量纸条被吹弯的距离。)
(2)医用防护口罩含有疏水层,是不允许透水、也不允许通过病毒气溶胶的,分组讨论设计简单的透水性实验,验证其过滤性能。(预设:用带颜色的水喷向口罩外层,观察里层是否透出颜色)。
(3)探究口罩的种类、结构组成和吸附效果。(预设:将普通口罩与医用口罩剪开,分别取中间层去吸附细碎的小纸屑,观察吸附能力)(设计意图:帮助学生了解一些有用的公共卫生知识,通过设计实验来探究不同口罩适用范围等问题,锻炼学生解决实际问题的能力。)
(四)联系生活生产,提升科学素养
本节课是科普教育和学科教学双重视角的一次主题式教学活动。从科普层面来说,是学生通过观察、探究和沉浸情景来培养学生的科学精神,形成社会责任感,帮助他们树立正确的科学观,将来回馈社会,报效祖国。从学科教学层面来说,主要是探析和延伸涉及病毒和疫情的化学学科知识,在教学中要创设合理的问题情境引导他们运用这些知识去解释相关现象和问题,提高学生联系生活、解决实际问题的能力,提升他们的化学核心素养和科学素养。
四、教学反思
课堂的知识点与学生生活常识越相近,学习的效果越好。大多数枯燥的文字知识在生活中都可以找到与之相匹配的的实例,所以,疫情期间的教学尽量采用生活中的事例,让学生带着问题在生活中思考。通过系列的探究活动,层层深入,除了建构各种消毒剂的作用机理外,还要寻找更多的证据表明消毒剂正确使用方法的重要作用。此次疫情对人类来说是一次巨大的“灾难”,学生应该在这次疫情中获得更多的思考,收获更大的成长。