基于學(xué)科融合的次氯酸鈉消毒原理探究高中化學(xué)01.實(shí)驗(yàn)基本信息02.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路與創(chuàng)新點(diǎn)03.實(shí)驗(yàn)原理04.實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)05.教學(xué)過(guò)程06.實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)基本信息01實(shí)驗(yàn)基本信息一、使用教材人教版2019必修一第二章第二節(jié)《氯及其化合物》選擇性必修一第三章《水溶液中的離子反應(yīng)與平衡》二、課標(biāo)要求

1.教學(xué)策略重視發(fā)展高水平的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例或通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，了解氯及其重要化合物的主要性質(zhì)，認(rèn)識(shí)這些物質(zhì)在生產(chǎn)中的應(yīng)用2.通過(guò)水溶液中的離子平衡形成并發(fā)展學(xué)生的微粒觀、平衡觀和守恒觀

實(shí)驗(yàn)基本信息三、學(xué)情分析學(xué)段

高二1.知識(shí)基礎(chǔ)

具備氯及其化合物元素知識(shí)和調(diào)節(jié)水解平衡理論基礎(chǔ)2.思維基礎(chǔ)具有一定的證據(jù)推理能力，但缺乏從宏觀現(xiàn)象分析本質(zhì)的能力，對(duì)學(xué)科知識(shí)的了解是孤立認(rèn)識(shí)的，不能很好建立聯(lián)系3.實(shí)驗(yàn)?zāi)芰δ軌蚝侠砀鶕?jù)控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并具備一定動(dòng)手能力實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路與創(chuàng)新點(diǎn)02

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路與創(chuàng)新點(diǎn)設(shè)計(jì)思路根據(jù)平衡移動(dòng)原理，通過(guò)改變pH調(diào)節(jié)HClO與ClO-分布系數(shù)，得出不同的消毒效果，間接證實(shí)NaClO溶液中起消毒作用的微粒通過(guò)對(duì)比參照實(shí)驗(yàn)，探究影響NaClO溶液消毒效果的相關(guān)因素創(chuàng)新點(diǎn)學(xué)科內(nèi)不同學(xué)段知識(shí)融合、學(xué)科間實(shí)驗(yàn)方法融合，從宏觀現(xiàn)象內(nèi)推微觀本質(zhì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法與現(xiàn)代技術(shù)手段相融合來(lái)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)原理03實(shí)驗(yàn)原理利用平衡移動(dòng)原理，調(diào)節(jié)pH來(lái)改變HClO與ClO-分布系數(shù)，驗(yàn)證具有消毒效果的微粒美藍(lán)染色劑能將死亡的細(xì)胞染為藍(lán)色，活細(xì)胞不被染色，使殺菌效果可視化運(yùn)用ImageJ、Origin軟件統(tǒng)計(jì)細(xì)胞死亡率，將定性觀察上升為定量結(jié)果實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)04實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)結(jié)合真實(shí)問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)探究，認(rèn)識(shí)NaClO溶液消毒的本質(zhì)原因、影響因素、科學(xué)使用通過(guò)實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)與實(shí)施，發(fā)展學(xué)生學(xué)科思維與認(rèn)識(shí)方法通過(guò)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開(kāi)展，發(fā)展學(xué)生宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程05問(wèn)題提出問(wèn)題與猜想學(xué)生猜測(cè)：具有殺菌效果的成分可能為NaClO、HClO或NaCl。為什么84消毒液與少量白醋混合可以有效除螨呢？除螨小妙招：清水+84消毒液+少量白醋

學(xué)生討論方案如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，直觀判斷殺菌效果呢？學(xué)生經(jīng)過(guò)討論認(rèn)為：細(xì)胞實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛑庇^反映殺菌效果。學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)初步方案設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)器材試劑次氯酸鈉（分析純）、2mol/L硫酸溶液、酵母菌及液體培養(yǎng)液、美藍(lán)染液儀器pH計(jì)、光學(xué)顯微鏡、血細(xì)胞計(jì)數(shù)板初步方案設(shè)計(jì)二、步驟將不同濃度的NaClO溶液加入酵母菌，作用相同時(shí)間加入美藍(lán)染液，染色相同時(shí)間將染色的酵母菌用顯微鏡觀察其死亡率方案實(shí)施學(xué)會(huì)使用光學(xué)顯微鏡觀察酵母菌學(xué)生調(diào)節(jié)光學(xué)顯微鏡并觀察光學(xué)顯微鏡下的酵母菌方案實(shí)施學(xué)生使用NaClO溶液處理酵母菌2min后，使用美藍(lán)試劑進(jìn)行染色1min死亡細(xì)胞存活細(xì)胞光學(xué)顯微鏡下的存活及死亡酵母菌學(xué)生對(duì)酵母菌染色實(shí)驗(yàn)初步結(jié)果原NaClO溶液稀釋至不同濃度，在相同殺菌時(shí)間內(nèi)（2min）的殺菌效果稀釋100倍(pH為3.4)稀釋50倍(pH為3.8)稀釋10倍(pH為3.7)未稀釋(pH為3.8)濃度是重要影響因素，殺菌效果與其呈正相關(guān)稀釋10倍的NaClO溶液在該時(shí)間內(nèi)具有適當(dāng)?shù)乃劳雎剩m合作為下一步實(shí)驗(yàn)探究的濃度值方案優(yōu)化肉眼觀察難以判斷殺菌效果的優(yōu)劣，有無(wú)辦法可快速精確統(tǒng)計(jì)酵母菌的死亡率？除濃度外，影響殺菌效果的因素還有哪些？方案優(yōu)化點(diǎn)計(jì)數(shù)工具學(xué)會(huì)使用ImageJ軟件對(duì)細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)死亡細(xì)胞存活細(xì)胞細(xì)胞總數(shù)計(jì)數(shù)死亡細(xì)胞數(shù)計(jì)數(shù)點(diǎn)計(jì)數(shù)操作死亡及存活細(xì)胞形貌方案優(yōu)化學(xué)會(huì)使用Origin計(jì)算平均值及標(biāo)準(zhǔn)差、并作圖分析趨勢(shì)方案實(shí)施探索不同pH值對(duì)殺菌效果的影響學(xué)生調(diào)節(jié)溶液pH值學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)探索不同pH值對(duì)殺菌效果的影響pH值細(xì)胞總數(shù)(個(gè))死亡細(xì)胞數(shù)(個(gè))細(xì)胞死亡率平均數(shù)11.7134250.18719.3%79190.241164250.152總數(shù)計(jì)數(shù)死亡細(xì)胞數(shù)計(jì)數(shù)pH值為11.7的光學(xué)顯微鏡圖像實(shí)驗(yàn)原圖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)探索不同pH值對(duì)殺菌效果的影響pH值細(xì)胞總數(shù)(個(gè))死亡細(xì)胞數(shù)(個(gè))細(xì)胞死亡率平均數(shù)8.380200.25031.1%87320.36873230.315pH值為8.3的光學(xué)顯微鏡圖像總數(shù)計(jì)數(shù)死亡細(xì)胞數(shù)計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)原圖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)探索不同pH值對(duì)殺菌效果的影響pH值細(xì)胞總數(shù)(個(gè))死亡細(xì)胞數(shù)(個(gè))細(xì)胞死亡率平均數(shù)6.2125790.63269.7%109790.725120880.733pH值為6.2的光學(xué)顯微鏡圖像總數(shù)計(jì)數(shù)死亡細(xì)胞數(shù)計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)原圖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)探索不同pH值對(duì)殺菌效果的影響pH值細(xì)胞總數(shù)(個(gè))死亡細(xì)胞數(shù)(個(gè))細(xì)胞死亡率平均數(shù)3.877570.74076.8%

79630.79771570.803pH值為3.8的光學(xué)顯微鏡圖像總數(shù)計(jì)數(shù)死亡細(xì)胞數(shù)計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)原圖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)探索不同pH值對(duì)殺菌效果的影響pH值細(xì)胞總數(shù)(個(gè))死亡細(xì)胞數(shù)(個(gè))細(xì)胞死亡率平均數(shù)2.2156490.31427.5%

116240.207128390.305pH值為2.2的光學(xué)顯微鏡圖像總數(shù)計(jì)數(shù)死亡細(xì)胞數(shù)計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)原圖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

2.5×103.22.5×100.82.5×10-1.32.5×10-4.7

2.5×106.8

結(jié)果討論結(jié)果討論酵母菌是被H2SO4或NaCl殺死的嗎？酸性和堿性條件下美藍(lán)試劑都可以有效染色嗎？pH值為3.8的H2SO4溶液中的酵母菌的存活情況（作用時(shí)間2min）pH值為12.8(左)及1.7(右)的NaClO溶液中的酵母菌的存活情況酸性和堿性條件下美藍(lán)試劑都可以有效染色H2SO4溶液短時(shí)間內(nèi)不能有效殺菌稀NaCl溶液中的酵母菌的存活情況（作用時(shí)間2min）稀NaCl溶液短時(shí)間內(nèi)不能有效殺菌實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)06

實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)間接證實(shí)了NaClO溶液中HClO是關(guān)鍵消毒微粒實(shí)驗(yàn)證實(shí)了NaClO的濃度和pH對(duì)殺菌效果有顯著影響NaClO濃度相同時(shí)，pH在4-6殺菌效果更好

實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到次氯酸鈉在生產(chǎn)生活中正確的使用方法，過(guò)程中幫助學(xué)生樹立嚴(yán)謹(jǐn)，求實(shí)的科學(xué)態(tài)度通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生深刻體會(huì)到控制變量法、運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)解決困難的創(chuàng)新思路通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展對(duì)科學(xué)探究的重要輔助作用

實(shí)驗(yàn)后續(xù)研究方向影響殺菌效果的因素還有時(shí)間，因技術(shù)限制，未能