陈洁 曾昭沄

摘要：从口罩的宏观性能、用途出发推测口罩材料具有的微观结构，再大胆推测其材料，最后用红外光谱实验进行验证。让学生树立证据意识，建立证据、分析、推理三者之间的逻辑关系。从中体验高分子材料开发通用方法：“产品功能一材料性质一材料结构一材料选择”模型。通过对熔喷布抗病毒原理的探究，让学生从功能出发建立熔喷布结构模型，体会化学在人类发展进程中起到的重要作用，树立正确的学科观念。

关键词：真实情境；防病毒口罩；核心素养；有机高分子

文章编号：1008-0546（2022）11-0040-05

中图分类号：G632.41

文献标识码：Bdoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.11.009

2015年3月教育部印发《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》，中国基础教育迈人以促进学生“核心素养”发展为目标，“立德树人”为根本任务的新时代。课堂教学的培养目标从只关注知识的掌握转变为运用知识解决实际问题，在问题解决中培养学生化学思维的方法和过程，探寻化学学习的意义。通过高中化学学习，学生能够用科学的眼光、理性的思维看待世界，即形成正确的价值观，成为人格健全、全面发展的人。

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》中指出：“化学学科教学应以最基本的原理为核心，结构化课程内容，以单元整体教学设计为引领，将真实情境作为学习的载体应用在教学中，确能促进学生化学学科核心素养的形成和发展，学生学习的内在动机能被积极地调动起来，激发学生深度学习的发生。情境教学已不是一种简单的教学手段，而是贯穿于教学的一种教学法。[1]当学生学习的内容与科学技术、现实生活情境结合时，学生学习的知识、技能才能够真正被理解和掌握，且易于迁移到生活中的实际问题解决情境中再应用。

2020年初的新冠肺炎疫情，给我国人民的健康带来了巨大威胁。在抗击新冠肺炎疫情中，合成高分子材料发挥了关键作用。无论是常规防护的口罩还是专业防护设备，甚至价格昂贵的体外膜肺氧合，以及火神山、雷神山医院的建设，展现了高分子材料的中坚作用。展示了有机化学在利用自然资源，创造美好生活方面的重大贡献。

人教版选择性必修3第五章“合成高分子”一章内容包括：第一课时——学习掌握聚合反应；第二课时——介绍常见的高分子材料；本节“高分子材料的应用”是本单元教学的第三课时．本节课将医用口罩作为情境素材，引领学生从产品性能人手分析产品材料的结构特征，从而预测猜想产品原料，进而探究原料的排列方式及其如何实现防护的功能。

一、教学分析

高分子材料在初中和高中必修教材中都有介绍，但限于学生的知识基础，其内容多为常识性介绍。在选择性必修3中整个模块的最后设计了高分子材料一节内容，目的是让学生综合运用多方面的知识，从微观结构的层面来分析和认识高分子材料的组成、合成方法和性质。本节课是在学生学习了合成高分子的基本方法及介绍了常见高分子材料后进行的。以高分子材料化学知识为载体，以医用口罩材料真实情境为桥梁，学生在探究口罩材料的学习过程中，顺理成章地运用建构主义理论，在原有认知的基础上，去理解世界、解决问题，构建新的知识体系，在建构新知识体系过程中提高能力，提升素养。[2]

二、教学设计思路

以防病毒口罩材料寻找为主线，引导学生从口罩的宏观性能、用途出发，推测口罩材料可能具有的微观结构，再进行大胆推测可能是哪种材料，最后用实验进行验证推测的正确性。由口罩材料的寻找让学生体会高分子材料开发的通用方法：“产品功能—>材料性质—>材料结构—>材料选择”。通过熔喷布组成和结构的探究树立学生证据意识，建立证据、分析、推理三者之间的逻辑关系。通过对熔喷布透气性和抗病毒作用原理的探究，让学生从功能出发建立熔喷布结构模型，体验功能型有机高分子材料研发过程，体會化学在人类发展进程中起到的重要作用，树立正确的学科观念。[3]

利用N95口罩与普通医用口罩的熔喷布厚度的对比，再结合学生佩戴口罩的亲身体验，让学生体会医务工作者的艰辛。通过抗疫回顾，让学生体会到我国社会主义制度的优越性，增强学生的制度自信，民族白豪感进而增强爱国热情。

大量的废弃口罩在自然界中难降解，造成环境污染。引导学生从环境保护、可持续发展的视角探讨“一次性口罩”是否可以重复使用，了解可光降解或微生物降解有机高分子材料。见图1。

三、教学过程

教学环节1：引入情境

回顾2020年武汉发生的新冠肺炎疫情，展示中国抗疫关键节点，让学生体会中国抗疫取得的伟大成就，增强学生民族自豪感，同时引出作为防疫重要物资口罩材料的学习。

设计意图：以口罩作为本节课学习的情境主线，使熟悉的常用物品与学科知识相融合进行教学，能提高学生学习兴趣，积极主动地投入学习中。

教学环节2：医用口罩材料的选择

设计意图：遵循认知规律，引导学生由宏观性质推测微观结构特征再到材料的选择，体会结构性质用途的关联性，评价和发展学生宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。通过分析猜想验证这一过程的探究，让学生体会科学研究的思路，树立证据意识。见图2。

教学环节3：聚丙烯的来源和制备

教师提前打印好有关石油化T的相关材料，让学生从中找到相关有用的信息。见图3。

学生书写丙烯制备聚丙烯的化学反应方程式：

设计意图：让学生了解口罩材料的来源，学习获取原材料的途径和方法。培养学生高效利用资料，提取有用信息的能力。见图4。

教学环节4：如何制备柔软的聚丙烯纤维

设计意图：通过探究由聚丙烯树脂制备口罩材料熔喷布，让学生进一步认识线性结构和热塑性塑料的特点。通过熔点相似的蔗糖制作棉花糖的学生实验，培养学生知识的迁移类比能力、实验能力；提高学生学习化学的兴趣。通过观看工业生产熔喷布视频，增长学生见识，提高理论研究与实际生产的联系性。见图5、图6。

教学環节5：口罩如何做到透气且防病毒的？

设计意图：学生先思考再动手绘制多种聚丙烯纤维排列情况，再通过发散性思维，展示多种排列方式，进而经分析锁定可能的结构。能有效地对学生进行宏观用途、性质与微观结构关系的化学学科核心素养的培养。数码显微镜的直观观察能树立证据意识，得到真实的口罩材料微观结构。通过熔喷布的“熔喷”视频，让学生理解理论研究与工业生产的密不可分，体会到化学与我们的生活息息相关，对人类进步有着不可替代的促进作用。见图7。

教学环节6：验证“熔喷布”的静电吸附性

学生使用可视数码显微镜观察到口罩纤维的微观结构（见图8、图9），口罩无纺布是无规则的网状交错结构，交错中有很多大小不等的空隙。对粒径小于1um的病毒，口罩的阻隔病毒作用效果会较差。在口罩的过滤层驻极，增加静电荷吸附病毒，增强过滤效率，还不会增加空气阻力。[4]因此，口罩阻隔病毒的方式是两种，一种是机械过滤，一种是静电吸附。静电吸附起到了更重要的作用，制作口罩时，熔喷布提前进行电晕驻极注入电荷。

设计意图：本环节融合了学生已有的物理知识，利用简单的方式验证熔喷布静电的存在。学生在实验中可能会忽略空白对照实验，可以在交流点评环节教师加以补充，完善思维的严谨性。另外在点评环节教师也可以适时增加一些简单有趣的静电实验，烘托课堂气氛，激励学生的创新意识。见图10。

教学环节7：口罩熔喷布的污染与防治

设计意图：本环节从降低环境污染，可持续发展的角度出发，让学生探寻防治污染的方法。在开发可降解的环保口罩的设计思路中运用到了本节课学习的新材料的研究思路和方法，是对本节课的学习检验和提升。培养了学生的创新精神和实践能力；增强了学生合理利用资源和环境保护意识；利于让学生形成正确的价值观。见图11、图12。

四、教学实践反思

本节课选取防病毒口罩作为情境素材，学生每天使用口罩但对口罩的材料及防病毒原理一无所知，因此学生对本节课充满期待，能完全投入到学习中，能真探究，真参与，真思考，实现学科育人的价值。

通过远程连线长春应用化学研究所高分子物理与化学重点实验室的李老师，用红外光谱仪分析学生推测的口罩材料结构的正确性，使得教学更有说服力，让学生体验科研仪器检测的精准高效性。

生物实验室的可视化数码显微镜，可以观察不透光的实物，非常适合本节课使用。可视化数码显微镜的使用让学生能观察口罩熔喷布的纤维结构，对孔径的大小、纤维的粗细有直观的体验，更有利于学生理解防病毒的原理，实现认识水平的跨越。有效驱动学生思考宏观现象背后的微观原理，体会实际生活与化学科学的紧密联系，培养学生用“科学的眼光”洞察生活的能力。

整节课以教师引领学生思考、探究为主，促进了学生学习方式的转变。建立起了产品与原料之间关联的设计思路，渗透了可持续发展的原料观和可降解的产品观，引起学生对科学发展观的思考。以抗疫物资口罩为研究对象，引导学生学会用科学的视角认识和理解客观世界，科学看待日常防疫的必要性，用化学知识和方法解决生活生产中的问题，在探究的过程中实现学科育人的思政目标。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部．普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[s]．北京．人民教育出版社．2020.

[2]韩梅，秦冰，高中化学学科中的社会责任素养内涵及课程内容指向探析——以必修课程为例[J]．化学教学，2020（2）： 9-12．

[3]叶依丛，邵传强．基于发展学生学科核心素养的有机高分子单元教学设计——以“防病毒口罩滤芯材料的设计与发展”为例[J]．化学教学．2021（1）：52-58.

[4]颜静，李宇琛，“新冠肺炎”抗疫中使用的重要高分子材料[J]．大学化学．2020.35（12）：71-76．