馬育谷

摘要：以“銅礦污水的處理”為項(xiàng)目，從理論分析和實(shí)驗(yàn)探究?jī)蓚€(gè)角度引導(dǎo)學(xué)生深入理解沉淀反應(yīng)在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，在此過程中培養(yǎng)學(xué)生利用化學(xué)原理解決實(shí)際問題的能力及批判性思維能力，提升學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：沉淀反應(yīng);污水處理;真實(shí)情境;項(xiàng)目式教學(xué)

一、設(shè)計(jì)思想

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)2017年版）》指出：真實(shí)具體的問題情境是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要平臺(tái)，為學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)提供了真實(shí)的表現(xiàn)機(jī)會(huì)[1]。項(xiàng)目式教學(xué)通過真實(shí)的情境和具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，讓學(xué)生在真實(shí)問題的解決過程中建構(gòu)知識(shí)、技能體系，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生感受化學(xué)學(xué)科價(jià)值魅力。

本節(jié)課將化學(xué)學(xué)科知識(shí)“化學(xué)選修4第三章第四節(jié)第2課時(shí)——沉淀反應(yīng)的應(yīng)用”與真實(shí)問題情境進(jìn)行整合，以“銅礦污水的處理”為項(xiàng)目，圍繞污水處理方案的設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)置連續(xù)性問題，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)沉淀的形成、轉(zhuǎn)化與應(yīng)用等方面展開探究，重在促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的深入理解，提升學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

二、教學(xué)目標(biāo)

三、教學(xué)過程

1.環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情境，提出問題

[情境引入]播放銅礦污水排入江中造成魚類死亡、水體污染的危害的新聞視頻。

[問題驅(qū)動(dòng)]如何處理含銅酸性廢水，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)？展示廢水和達(dá)標(biāo)水中Cu2+ 和H+ 濃度。

（設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)工程問題情境，引入數(shù)據(jù)，為后續(xù)理論分析做鋪墊，激發(fā)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感，正確理解科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系。）

2. 環(huán)節(jié)二：分析數(shù)據(jù)，討論方案

[問題驅(qū)動(dòng)]選擇哪種堿中和？為什么？展示相關(guān)堿的價(jià)格。

（設(shè)計(jì)意圖：認(rèn)識(shí)到控制成本在解決生產(chǎn)問題中的重要性。）

[引導(dǎo)反思] 25℃時(shí)，Ksp[Cu（OH）2]為2.2×10-20，若將廢水處理為中性水，Cu2+ 排放可否達(dá)標(biāo)？

[學(xué)生活動(dòng)]計(jì)算中和沉淀法處理后污水中Cu2+ 濃度，判斷是否符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

[問題驅(qū)動(dòng)]如何使Cu2+ 排放達(dá)標(biāo)？展示25℃時(shí)常見含銅難溶電解質(zhì)的溶解度。

[學(xué)生活動(dòng)]結(jié)合數(shù)據(jù)，分組討論，選擇合適的沉淀劑。

（設(shè)計(jì)意圖：發(fā)展學(xué)生定量分析問題思維，培養(yǎng)證據(jù)推理能力。）

[引導(dǎo)反思]用硫化物處理含銅酸性廢水，有無(wú)二次污染？如何改進(jìn)？

[學(xué)生活動(dòng)]結(jié)合信息，優(yōu)化方案。

（設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生分析問題能力，進(jìn)一步形成“工程思維”。）

3. 環(huán)節(jié)三：實(shí)驗(yàn)探究，認(rèn)知建模

[學(xué)生實(shí)驗(yàn)]取 2mL 模擬廢水，加入1mL 0.2mol/L NaOH 溶液;繼續(xù)滴加1mL 0.1 mol/L Na2S 溶液，振蕩，觀察現(xiàn)象。

[交流評(píng)價(jià)]從“宏觀辨識(shí)”“微觀探析”“符號(hào)表征”三個(gè)角度討論分析實(shí)驗(yàn)原理。

[引導(dǎo)反思]沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是什么？這類反應(yīng)進(jìn)行的方向具有怎樣的特點(diǎn)？

[學(xué)生活動(dòng)] 小組討論交流，提煉沉淀轉(zhuǎn)化理論模型。

（設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在探究活動(dòng)中體驗(yàn)知識(shí)的生成過程，全面發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)。）

[問題驅(qū)動(dòng)]展示常見硫化物價(jià)格和Ksp，能否選擇其它硫化物作沉淀劑？

[學(xué)生活動(dòng)]理論分析，計(jì)算反應(yīng)的K值。

[演示實(shí)驗(yàn)]教師展示FeS 與模擬廢水反應(yīng)兩小時(shí)前后的溶液顏色對(duì)比，驗(yàn)證猜想。

（設(shè)計(jì)意圖：應(yīng)用沉淀轉(zhuǎn)化理論模型解決新問題情境，進(jìn)一步發(fā)展證據(jù)推理與模型認(rèn)知核心素養(yǎng)）

4. 環(huán)節(jié)四：反思總結(jié)，整合提升

[問題驅(qū)動(dòng)]處理后的廢水如何綜合利用，提升經(jīng)濟(jì)價(jià)值呢？結(jié)合綠色化學(xué)“5R”原則，討論方案。

[學(xué)生活動(dòng)]學(xué)生分組討論含銅酸性廢水綜合處理方案。

[交流評(píng)價(jià)]設(shè)計(jì)完善含銅酸性廢水綜合處理方案，結(jié)論如圖1所示。

（設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生初步形成綜合利用的思想，認(rèn)識(shí)工程問題中循環(huán)利用的重要性。）

[觀看視頻]播放工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中銅礦污水的處理過程。

（設(shè)計(jì)意圖：體會(huì)理論知識(shí)在工業(yè)生產(chǎn)中的指導(dǎo)意義，感受化學(xué)學(xué)科價(jià)值，發(fā)展科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任核心素養(yǎng)。）

5. 環(huán)節(jié)五：學(xué)以致用，拓展延伸

[學(xué)以致用]鍋爐水垢中含有 CaSO4，會(huì)降低燃料的利用率，也會(huì)影響其使用壽命。如何除垢？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

[學(xué)生活動(dòng)]討論交流，提出方案。

（設(shè)計(jì)意圖：將知識(shí)模型遷移應(yīng)用于解決新情境，提升學(xué)生解決實(shí)際問題能力。）

四、教學(xué)反思

約翰·杜威在《民主主義與教育》一書中說：教育不能脫離現(xiàn)實(shí)環(huán)境，不能孤立地、抽象地訓(xùn)練學(xué)習(xí)者的思維力。學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展需要精選學(xué)科知識(shí)并置于真實(shí)的學(xué)習(xí)情境中，通過學(xué)生的自主學(xué)習(xí)活動(dòng)，在持續(xù)建構(gòu)和螺旋式上升中形成和發(fā)展[2]。本節(jié)課將抽象、孤立的知識(shí)在真實(shí)問題情境中整合，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)型問題，激發(fā)了學(xué)生的探究熱情，學(xué)生從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面設(shè)計(jì)和改進(jìn)銅礦污水處理方案，逐步建構(gòu)完善“沉淀反應(yīng)的應(yīng)用”理論模型，體會(huì)化學(xué)學(xué)科價(jià)值，最終實(shí)現(xiàn)讓學(xué)生的核心素養(yǎng)在真實(shí)情境中自然生長(zhǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部制定. 普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（ 2017 版） [S]. 北京： 人民教育出版社， 2018.

[2]韓曉， 江合佩， 王朝暉. 基于真實(shí)情境的項(xiàng)目式教學(xué)——以“粗硅的提純及其原理”為例[J]. 化學(xué)教學(xué)， 2020（4）：46-50.

（陜西省西安中學(xué) ?陜西西安 ?710016）