劉輝

摘要：介紹了指向?qū)嵺`創(chuàng)新素養(yǎng)下讓學(xué)生利用皂化反應(yīng)原理，不斷優(yōu)化制備肥皂的實(shí)驗(yàn)方案，制得不同樣態(tài)的肥皂。實(shí)驗(yàn)中學(xué)生充分體驗(yàn)，小組合作，在原有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上層層優(yōu)化創(chuàng)新，學(xué)生收獲成品的同時(shí)激發(fā)了興趣，也體會(huì)了科研探究的全過(guò)程，培養(yǎng)了創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新素養(yǎng);實(shí)踐能力;手工皂;實(shí)驗(yàn)優(yōu)化;微項(xiàng)目

文章編號(hào)：1008-0546（ 2019）09-0091-03

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j.issn. 1008-0546.2019.09.029

一、項(xiàng)目背景

為進(jìn)一步促進(jìn)課程建設(shè)的提升，培養(yǎng)學(xué)生注重實(shí)踐與多元思考的能力，引導(dǎo)學(xué)生重視客觀，理性辨析，提升創(chuàng)新力、實(shí)踐力等核心能力，2017年南菁高級(jí)中學(xué)成功申報(bào)了江蘇省“微科技課程基地”。微科技倡導(dǎo)的“微”強(qiáng)調(diào)課程的“創(chuàng)新實(shí)踐”部分要基于學(xué)生興趣、貼近學(xué)生實(shí)際，源于生產(chǎn)生活，源于課堂學(xué)習(xí)，在“小微”的系統(tǒng)實(shí)踐中，激發(fā)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新素養(yǎng)[1，2]。那么選用什么樣的“小微”內(nèi)容作為切入點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新素養(yǎng)的提升，是在項(xiàng)目實(shí)施中擺在一線教師面前的主要難題。

蘇教版教材中很多實(shí)驗(yàn)是與工業(yè)生產(chǎn).生活密切聯(lián)系的，現(xiàn)行的教材中出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)很多是用實(shí)驗(yàn)器材和試劑，模擬工業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)體現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)原理，很多夠直觀但不夠?qū)嶋H，有理性但不夠感性，在實(shí)際教學(xué)中也很難提高學(xué)生學(xué)習(xí)此類原理性質(zhì)的興趣。在教學(xué)中將知識(shí)、原理與實(shí)際生活相結(jié)合，以學(xué)生已有知識(shí)結(jié)構(gòu)為載體，借助小微項(xiàng)目理念，構(gòu)建基于項(xiàng)目教學(xué)的普通高中化學(xué)實(shí)踐教學(xué)[3]。采取層層遞進(jìn)優(yōu)化，把學(xué)科知識(shí)系統(tǒng)融合，開(kāi)發(fā)出跨學(xué)科的微項(xiàng)目，培養(yǎng)能夠運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決問(wèn)題的復(fù)合型人才，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，符合我國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)教育發(fā)展的需要。

基于以上思考，以蘇教版教材為藍(lán)本，遴選出必修2中專題3.2《酯油脂》涉及到的皂化反應(yīng)，該部分內(nèi)容，原理很簡(jiǎn)單，就是利用了油脂在堿性條件下水解成高級(jí)脂肪酸鈉和甘油。然而出于應(yīng)試，在實(shí)際教學(xué)中這個(gè)實(shí)驗(yàn)往往被忽視，而更著重的是掌握油脂水解的原理。其實(shí)手工皂目前被賦予了很多新的功能和功效，造型也是越做越漂亮，價(jià)格也越來(lái)越昂貴，試想如果學(xué)生在化學(xué)課上親手用油脂制得一塊漂亮的肥皂，那應(yīng)該是多么令人興奮的一件事。在深入研究皂化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)驗(yàn)配方進(jìn)行整合，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，將該實(shí)驗(yàn)制作進(jìn)行項(xiàng)目化設(shè)計(jì)，運(yùn)用于南菁高中校本課程中（4課時(shí)），學(xué)生在進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)的研究、體驗(yàn)、合作中豐富了化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的內(nèi)涵，激發(fā)了學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，親手制作體驗(yàn)了不含化學(xué)添加劑而富含甘油的手工皂，成品深受學(xué)生喜愛(ài)，取得了良好的教學(xué)效果。

二、項(xiàng)目?jī)?nèi)容

l.項(xiàng)目目的

（1）理解手工皂的制作原理。（2）對(duì)手工皂的制作工藝改進(jìn)優(yōu)化。（3）培養(yǎng)學(xué)生科研和創(chuàng)新能力。

2.項(xiàng)目原理

該項(xiàng)目實(shí)施主要依托皂化反應(yīng)原理。皂化反應(yīng)狹義上講，僅限于油脂與氫氧化鈉或氫氧化鉀混合，得到高級(jí)脂肪酸的鈉，鉀鹽和甘油的反應(yīng)。這個(gè)反應(yīng)是制造肥皂流程中的一步，因此而得名。它的化學(xué)反應(yīng)機(jī)制于1823年被法國(guó)科學(xué)家Eugene Chevreul發(fā)現(xiàn)。

油脂的皂化值是不同的[4]，在制備肥皂的時(shí)候，我們要根據(jù)需要計(jì)算實(shí)驗(yàn)中所需氫氧化鈉與水的量，另外還要考慮肥皂的硬度，將肥皂的硬度控制在120-170之間[5]，如果硬度值較小，則做出來(lái)的肥皂比較軟（常見(jiàn)油脂的皂化值，硬度值見(jiàn)表1）。

例：花生油的皂化值是0.136，則1009的花生油需要13.6g的氫氧化鈉來(lái)完全皂化。

有棕桐油lOOg，椰子油1009，菜籽油1009，棕桐油的皂化值是0.141，椰子油是0.19，菜籽油是0.124、則需要?dú)溲趸c45.5g （100×0.141+ 100×0.19+ 100×0.124=45.5g）。水的質(zhì)量一般為氫氧化鈉質(zhì)量的2.33-2.35倍。

3.項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程

（1）試劑和儀器

酒精燈、三角架、石棉網(wǎng)、燒杯、打火機(jī)、溫度計(jì)、玻璃棒、電子稱、模具若干、油、氫氧化鈉、蒸餾水。

（2）項(xiàng)目步驟

①稱量試劑：家用食用油（花生油或菜籽油）1009、氫氧化鈉13.6g/12.4g、水31.7/28.9g;

②配制氫氧化鈉溶液：將氫氧化鈉緩緩倒入水中，用玻璃棒攪拌至完全溶解，等待降至合適溫度;

③混合氫氧化鈉和油脂：將氫氧化鈉溶液和油脂混合，攪拌至沙拉醬狀，整個(gè)過(guò)程中保持混合物溫度45℃左右;

④入模：把皂液倒入模具，放入泡沫盒保溫24小時(shí);

⑤脫模：將皂置于通風(fēng)干燥處，有一定的硬度即可脫模，一般約4周后成熟;

⑥驗(yàn)皂：將制得的肥皂放在水龍頭下搓出泡沫，測(cè)其pH值，若為8-9則可以放心使用。

（3）注意事項(xiàng)

①把氫氧化鈉倒入水中，不要顛倒了次序;

②測(cè)量溫度時(shí)不要把溫度計(jì)的頭置于燒杯底部;

③攪拌時(shí)速度要快，持續(xù)攪拌時(shí)長(zhǎng)約30分鐘左右。

（4）成品及優(yōu)缺點(diǎn)

用單一的家用油制得的肥皂質(zhì)地較軟，用玻璃棒取少許試驗(yàn)洗滌效果，能產(chǎn)生較多泡沫，洗滌效果也不錯(cuò)。缺點(diǎn)是果凍殼較硬，基本無(wú)法脫模（成品如圖1、圖2）。

三、工藝優(yōu)化

1.優(yōu)化方案1

前期制得的肥皂成品功效還可以，但與市場(chǎng)銷售的相差較大，如何順利脫模，使得制得的肥皂起泡度、硬度、滋潤(rùn)度有所改進(jìn)，學(xué)生們通過(guò)查閱相關(guān)資料了解到，一般制手工皂都是采用多種油按一定比例混合制備的，于是在原先基礎(chǔ)上進(jìn)行配方改良，根據(jù)油脂的皂化值和硬度值計(jì)算各組分所需的量，具體操作同上。

試劑配比：蓖麻油30g、椰子油30g、棕櫚油40g.氫氧化鈉15.2g、水35.4g，硅膠模具（來(lái)自網(wǎng)購(gòu)）。

按此配方制得的肥皂軟硬度合適，起泡多，滋潤(rùn)，洗滌效果好（成品如圖3）。使用有造型的硅膠模具，加上色素，成品漂亮又可愛(ài)，就像一塊塊可口的巧克力，學(xué)生愛(ài)不釋手，是一次成功的制手工皂體驗(yàn)。

2.優(yōu)化方案2

想到曾經(jīng)在商場(chǎng)多次拿到手工皂的試用樣品，都是有色透明的，那我們能不能在實(shí)驗(yàn)室也制得透明香皂呢？孩子們網(wǎng)上查閱資料，小組系統(tǒng)對(duì)比討論研究，在原先配料方案中，添加乙醇、甘油和砂糖，嘗試以下配比方案。

試劑配比：棕櫚油40g、椰子油30g、蓖麻油30g、乙醇50g、甘油23g、砂糖22g、氫氧化鈉15g，水32g。

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）混合氫氧化鈉與乙醇。將15g氫氧化鈉和329水混合，待溫度降至70℃時(shí)加乙醇50g混勻備用。

（2）混合油脂。將棕櫚油40g、椰子油30g，蓖麻油30g混合，控制溫度在70℃左右。

（3）混合油脂與氫氧化鈉。將步驟1與步驟2所得混合液混合，溫度維持在70℃左右，均勻攪拌至皂化反應(yīng)完成。

（4）混合甘油、砂糖。取燒杯，將甘油23g，砂糖22g，水22g混合，攪拌均勻，預(yù)熱至70℃呈透明狀。

（5）混合皂化液與甘油混合液。將步驟4與步驟3中的物料加入到大燒杯中，攪勻直到滿意的透明度。

（6）攪拌結(jié)束后即可裝入模具內(nèi)，用冰水浴迅速凝固，得透明皂（圖4）。

3.優(yōu)化方案3

肥皂做到這里，受到超市售賣的花式肥皂啟發(fā)，能不能在細(xì)節(jié)方面創(chuàng)新一下，利用前面課程中得到的大量皂基，制得更加富有藝術(shù)氣息的花式手工皂呢？孩子們經(jīng)過(guò)商討研究，充分發(fā)揮了他們的想象力，開(kāi)始了進(jìn)一步優(yōu)化操作。

（1）對(duì)色素的優(yōu)化

把皂基熔化后加入色素，對(duì)皂基進(jìn)行調(diào)色，可得到各種顏色的肥皂。若把色素滴在模具的不同區(qū)域，把皂液緩緩沖入模具中，讓顏色自然流動(dòng)，可得到頗具琉璃感的肥皂（圖5）。

（2）對(duì)造型的優(yōu)化

取出在模具中成型的肥皂，用小刀或一些有造型的工具在肥皂上切角，鏤空等，再把處理過(guò)的肥皂放回模具，在缺角鏤空處倒入其他顏色的皂液，成型后可得各種花樣的肥皂（圖6）。

在實(shí)際操作中，更有同學(xué)將兩種方式配合使用，充分發(fā)揮創(chuàng)造力和想象力，得到各式各樣的花式肥皂。

四、結(jié)束語(yǔ)

制作手工皂的活動(dòng)前后開(kāi)展了4個(gè)課時(shí)，制皂原理是簡(jiǎn)單的，但實(shí)際操作過(guò)程卻不是想象的那么簡(jiǎn)單。從配方的改良優(yōu)化，到透明皂基的改良，再到花式手工皂的改良，學(xué)生查閱資料的科研素養(yǎng)、不斷螺旋進(jìn)階上升的工藝認(rèn)知、小組合作探究的協(xié)作能力都得到了鍛煉，實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)能力，解決問(wèn)題的能力，動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力都有了極大的提高，為他們以后的化學(xué)研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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[5] 陸啟玉.油脂化工產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2004