葉宏秀 張賢金

摘要：以“多組分混合體系除雜”為項(xiàng)目主題，開(kāi)展粗鹽精制的微項(xiàng)目化學(xué)習(xí)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中完成粗鹽精制的項(xiàng)目任務(wù)，建構(gòu)多組分混合體系除雜模型，學(xué)會(huì)物質(zhì)的分離、提純、檢驗(yàn)等知識(shí)。使課堂成為學(xué)生科學(xué)探究的主場(chǎng)，讓學(xué)生感受化學(xué)活力，感悟化學(xué)作用。

關(guān)鍵詞：微項(xiàng)目化學(xué)習(xí)：粗鹽精制；離子反應(yīng)；除雜

文章編號(hào)：1008-0546（ 2022 ）11x-0059-04

中圖分類(lèi)號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.11x.015

上海市教科院學(xué)習(xí)素養(yǎng)課程研究所所長(zhǎng)夏雪梅老師認(rèn)為：項(xiàng)目化學(xué)習(xí)（簡(jiǎn)稱(chēng)PBL）是學(xué)生在一段時(shí)間內(nèi)對(duì)學(xué)科或跨學(xué)科有關(guān)的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題進(jìn)行深入持續(xù)的探索，在調(diào)動(dòng)所有知識(shí)、能力、品質(zhì)等創(chuàng)造性地解決新問(wèn)題、形成公開(kāi)成果，形成對(duì)核心知識(shí)和學(xué)習(xí)歷程的深刻理解，能夠在新情境中進(jìn)行遷移。[1]

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)形式多樣，微項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是其中一種，它是指在課堂中為學(xué)生提供探索性項(xiàng)目任務(wù)，對(duì)某個(gè)內(nèi)容或主題進(jìn)行小探索，它通常是一個(gè)大主題中的一個(gè)小的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題或探究性實(shí)踐，在45分鐘課堂內(nèi)能夠完成。[1]對(duì)一線(xiàn)教師而言，微項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是一種比較實(shí)用的形式，筆者以“粗鹽的精制”為例，談?wù)勥\(yùn)用微項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在做項(xiàng)目過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)知識(shí)應(yīng)用和建構(gòu)，落實(shí)化學(xué)核心素養(yǎng)。

一、教材內(nèi)容分析

“粗鹽的精制”是2019魯科版《化學(xué)必修（第一冊(cè)）》第二章第2節(jié)“電解質(zhì)的電離離子反應(yīng)”——離子反應(yīng)的應(yīng)用中“活動(dòng)·探究”的內(nèi)容，是《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》要求的學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)。粗鹽混合體系是高中學(xué)生第一次分析的陌生的多組分混合體系，是高中化學(xué)“陌生的多組分混合體系分離提純的活動(dòng)原型”。內(nèi)容設(shè)計(jì)目標(biāo)是引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)“水溶液中雜質(zhì)離子去除”的分析思維模型，掌握研究物質(zhì)分離提純的核心思路與基本方法，在理論和實(shí)際的應(yīng)用中深入理解離子反應(yīng)的概念；對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)實(shí)現(xiàn)從“宏觀(guān)一微觀(guān)一宏觀(guān)”的切換，真正建立宏微結(jié)合的思維，建立牢固的“微粒觀(guān)”；同時(shí)這一節(jié)內(nèi)容設(shè)置了“方法導(dǎo)引”及運(yùn)用流程圖表述實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)思維發(fā)展，保證實(shí)驗(yàn)操作的有序性，利于學(xué)生建構(gòu)物質(zhì)除雜的模型。[2]

本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)為：

1．通過(guò)粗鹽提純實(shí)驗(yàn)，建立用離子反應(yīng)分離、除雜的基本思路和方法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力，樹(shù)立綠色化學(xué)的社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

2．掌握一定的基本實(shí)驗(yàn)操作技能以及記錄、描述實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力，培養(yǎng)科學(xué)精神。

3．進(jìn)一步鞏固物質(zhì)溶解性、復(fù)分解反應(yīng)及其發(fā)生的條件、離子反應(yīng)等的化學(xué)知識(shí)；知道一些常見(jiàn)離子的檢驗(yàn)及除雜、過(guò)濾等分離方法。

二、教學(xué)流程

教學(xué)流程主要包括教學(xué)環(huán)節(jié)、學(xué)生活動(dòng)、教師支持和設(shè)計(jì)意圖等方面的介紹，圍繞主題“粗鹽的精制”項(xiàng)目任務(wù)展開(kāi)，具體如表1所示。

三、教學(xué)過(guò)程

1．主題呈現(xiàn)

食鹽是我們不可或缺的一種調(diào)味品，除了調(diào)味之外，食鹽還有什么作用呢？用PPT展示食鹽用途，簡(jiǎn)介氯堿工業(yè)，知道氯堿工業(yè)中粗鹽除了含有難溶性雜質(zhì)外，還含有鈣鹽、鎂鹽等可溶性雜質(zhì)。這些可溶性雜質(zhì)增加生產(chǎn)能耗，降低產(chǎn)品質(zhì)量。因此，氯堿工業(yè)重要一道工序就是除去粗鹽水的雜質(zhì)。今天我們是工廠(chǎng)工程師，請(qǐng)結(jié)合化學(xué)，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)用品，探究粗鹽水精制過(guò)程，為化學(xué)學(xué)習(xí)交一份完美的答卷。

2．實(shí)驗(yàn)用品

粗鹽水、稀鹽酸、稀硫酸、NaOH溶液、Ba（OH）2溶液、Na2CO3溶液、BaCl2溶液；

燒杯、漏斗、玻璃棒、表面皿、pH試紙、濾紙、試管、膠頭滴管、鐵架臺(tái)（帶鐵圈）。

3．項(xiàng)目確定：粗鹽精制——除去粗鹽水中雜質(zhì)離子。

4．項(xiàng)目過(guò)程

[教師]請(qǐng)大家根據(jù)教材中的方法導(dǎo)引，結(jié)合離子反應(yīng)、除雜的原理，探究粗鹽精制的過(guò)程。

任務(wù)1：除雜試劑的選擇

[學(xué)生]根據(jù)離子反應(yīng)及除雜原理，我們可以用Na2CO3溶液除去鹽水中的Ca2+；用NaOH溶液除去鹽水中的Mg2+；用BaCI2溶液除去鹽水中的SO4'?；蛘咭部梢杂肂a（OH）2溶液同時(shí)除去Mg2+、SO4'。

[教師]Na2CO3溶液不能除去溶液中的Mg“嗎？

[學(xué)生]因?yàn)镸gCO3溶解性為微溶，不能除盡溶液中的Mg“。

任務(wù)2：探究試劑的用量、試劑過(guò)量的判斷、試劑滴加順序

交流反饋后，學(xué)生已蠢蠢欲動(dòng)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，大多埋頭實(shí)驗(yàn)，將該加的試劑都加入；有部分同學(xué)在滴加試劑時(shí)，臉上出現(xiàn)困惑，并與組員及其他組成員研討滴加試劑的量，筆者從旁引導(dǎo)，學(xué)生探討氛圍更加激烈，“任務(wù)2”應(yīng)運(yùn)而生。

經(jīng)過(guò)各組的交流討論，形成兩種方案：

方案1：測(cè)定粗鹽水中雜質(zhì)離子的量，根據(jù)離子反應(yīng)，定量加入除雜試劑。

方案2：不論粗鹽水中雜質(zhì)離子的量，往粗鹽水加入過(guò)量的除雜試劑。

[學(xué)生]老師，實(shí)驗(yàn)室的粗鹽水中各雜質(zhì)離子的含量是多少？

[教師]沒(méi)有固定的數(shù)值，工廠(chǎng)中不同批次的粗鹽水所含雜質(zhì)離子的濃度不同。

[學(xué)生分組討論]

方案1：測(cè)定的方法及可行性。

[學(xué)生]根據(jù)離子反應(yīng)，可以用沉淀法測(cè)定各離子濃度，即取一定量的粗鹽水加入過(guò)量除雜試劑，待沉淀完全，過(guò)濾、洗滌、干燥、稱(chēng)量，運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)計(jì)算待測(cè)離子的濃度。整個(gè)過(guò)程操作復(fù)雜，還可能出現(xiàn)誤差。（學(xué)生果斷放棄，一致選用方案2）

方案2：判斷除雜試劑過(guò)量。

經(jīng)過(guò)各組的交流討論，出臺(tái)了兩種方案：

方案①驗(yàn)證粗鹽水中雜質(zhì)離子的存在：取濾液再滴加除雜試劑，如檢驗(yàn)SO4存在，可以往濾液再加入BaCl2溶液，如果有白色沉淀，說(shuō)明除雜試劑不過(guò)量。 方案②驗(yàn)證除雜試劑的存在：取濾液加入雜質(zhì)離子，如檢驗(yàn)BaCl2溶液過(guò)量，可以往濾液加入SO4，如果有白色沉淀，說(shuō)明BaCI2溶液過(guò)量。

[教師]二種方案相比較，哪個(gè)更有優(yōu)勢(shì)？

[學(xué)生]根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)用品，選擇第一種方案。

[教師]檢驗(yàn)過(guò)程一定要過(guò)濾嗎？一些參考書(shū)在這樣的操作時(shí)一般是取上層清液，你們覺(jué)得呢？

[學(xué)生實(shí)驗(yàn)]取上層清液，效果不好，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)時(shí)，為了反應(yīng)更快，一般要振蕩或攪拌，溶液比較渾濁；若完全澄清，所用的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

[學(xué)生]老師，每次檢驗(yàn)都要過(guò)濾很麻煩，有沒(méi)有簡(jiǎn)便，讓固體快速沉淀的方法呢？

[教師]在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室有一種叫離心機(jī)的儀器，能讓固體快速沉淀。展示離心機(jī)。

[學(xué)生]小組代表看說(shuō)明，了解離心機(jī)使用。

[教師]前面有同學(xué)提出用Ba（OH）2溶液可以同時(shí)除去Mg2+、SO4，那如何判斷除雜試劑過(guò)量？

[學(xué)生]運(yùn)用Ba（OH）2溶液檢驗(yàn)，如果沒(méi)有白色沉淀，說(shuō)明除雜試劑過(guò)量。

粗鹽水中Mg2、SO2-含量可能不同，如果兩者相差太多，不浪費(fèi)嗎？

我們?cè)诰拍昙?jí)的學(xué)習(xí)中，常見(jiàn)的堿主要是NaOH、Ca（OH）2和氨水，Ba（OH）2不常見(jiàn)，它貴嗎？

[教師]很好，我們?cè)撊绾闻袛嗄兀?/p>

[學(xué)生]電腦查詢(xún)Ba（OH）2、BaCl2相關(guān)資料并討論。

資料顯示，Ba（OH）2的價(jià)格相對(duì)更高；同時(shí)如果兩種離子濃度相差比較大，會(huì)造成浪費(fèi)，如Mg2+濃度很大，SO4濃度小，在除去Mg2+時(shí)，將引人大量Ba2+，后面還要除多余Ba2+，很不劃算。因而從經(jīng)濟(jì)效益看，我們應(yīng)該選擇BaCl2溶液來(lái)除雜。

[教師]所以，我們?cè)谶x擇除雜試劑時(shí)，不能只考慮化學(xué)反應(yīng)，還應(yīng)該多角度綜合考慮，如：經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、操作、安全等。

[學(xué)生問(wèn)題]過(guò)量的除雜試劑除去雜質(zhì)離子，但同時(shí)又變成新的雜質(zhì)，我們還要繼續(xù)除雜吧？

[教師]是的，為了更好地除去雜質(zhì)離子及過(guò)量的除雜試劑，我們?cè)诘渭尤芤簳r(shí)一定要考慮先后順序。為了能更清楚地分析滴加試劑順序，可以用流程圖。

任務(wù)3：繪制流程圖

[教師]結(jié)合課文，講述除雜流程圖的作用及繪制方法。

[學(xué)生活動(dòng)]小組討論試劑滴加順序并繪制粗鹽精制流程圖。小組代表講解流程圖。

[教師]根據(jù)剛才的分析，我們是否發(fā)現(xiàn)了除去鹽水中雜質(zhì)的規(guī)律？

[學(xué)生] BaCl2溶液一定要在Na2CO3溶液之前加，因?yàn)镹a2CO3溶液在除去Ca2+的同時(shí)除去過(guò)量的Ba2+。

[教師]從你們的流程圖中，過(guò)濾后運(yùn)用鹽酸除去OH-、CO2，該如何操作？

[學(xué)生]過(guò)量的NaOH、Na2CO3可以用鹽酸除去，通過(guò)調(diào)節(jié)pH的方法來(lái)控制。

[教師]如何調(diào)節(jié)？

[學(xué)生]運(yùn)用pH試紙，先測(cè)定原溶液的pH，再邊加鹽酸邊測(cè)定溶液的pH，直至溶液呈中性或略顯酸性，因鹽酸易揮發(fā)，受熱易除去；或運(yùn)用pH計(jì)，邊加鹽酸邊觀(guān)察溶液的pH。

任務(wù)4：實(shí)驗(yàn)操作

[學(xué)生實(shí)驗(yàn)]（提醒學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）

[教師]通過(guò)剛才的實(shí)驗(yàn)，我們已經(jīng)知道粗鹽精制的過(guò)程與方法。請(qǐng)大家結(jié)合實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，思考其他多組分雜質(zhì)體系的除雜。

任務(wù)5：模型建構(gòu)

[學(xué)生活動(dòng)]成果展示并講解（學(xué)生的除雜模型如圖1所示）。

四、教學(xué)反思

1．微項(xiàng)目化學(xué)習(xí)讓課堂成為學(xué)生探究的主場(chǎng)

本節(jié)課采用微項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，讓學(xué)生圍繞粗鹽精制進(jìn)行多方面、多角度的科學(xué)探究。在試劑選擇任務(wù)完成后，引導(dǎo)學(xué)生檢驗(yàn)雜質(zhì)離子，探究試劑用量。學(xué)生質(zhì)疑、討論，課堂真正成為學(xué)生探究的主場(chǎng)。他們沿著粗鹽精制的主線(xiàn)，通過(guò)不斷地質(zhì)疑一分析研討一設(shè)計(jì)方案一討論方案一確定方案一實(shí)驗(yàn)探究一模型建構(gòu)。整個(gè)過(guò)程充分體現(xiàn)：學(xué)生是課堂的主體，學(xué)習(xí)的主人；課堂上，學(xué)生敢于質(zhì)疑、樂(lè)于思考、善于合作、勇于創(chuàng)新、勤于實(shí)踐、終于建模，讓化學(xué)核心素養(yǎng)真正落地生根。

2．微項(xiàng)目化學(xué)習(xí)讓學(xué)生“活”起來(lái)

威廉·巴特勒·葉芝說(shuō)過(guò)：教育不是注滿(mǎn)一桶水，而是點(diǎn)燃一把火。[3]教育不僅僅是知識(shí)培養(yǎng)，更重要是燃起學(xué)生對(duì)知識(shí)的渴望，培養(yǎng)主動(dòng)學(xué)習(xí)、主動(dòng)汲取知識(shí)的熱情。這節(jié)課以粗鹽精制為項(xiàng)目，以小組為單位，學(xué)生在同伴激勵(lì)與互助下，積極參與實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐，敢于提問(wèn)，合作思考、協(xié)作交流，共同解決問(wèn)題。特別是在完成任務(wù)2與任務(wù)3時(shí)，很多同學(xué)爭(zhēng)論得面紅耳赤，討論得有理有據(jù)，思維不斷激發(fā)，自我認(rèn)知不斷升華。這樣的實(shí)驗(yàn)探究無(wú)疑就是那把火，燃起了課堂的氣氛，也燃起了學(xué)生主動(dòng)探究化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)的熱情，學(xué)生“活”起來(lái)了。

皮亞杰的建構(gòu)主義教學(xué)論指出：學(xué)習(xí)發(fā)生的最佳情境不應(yīng)是簡(jiǎn)單抽象的，相反，只有在真實(shí)世界的情境中才能使學(xué)習(xí)變得更為有效。[4]學(xué)生在除雜操作過(guò)程中生成的問(wèn)題，問(wèn)題間的相互關(guān)聯(lián)，貫穿項(xiàng)目學(xué)習(xí)全程，引領(lǐng)學(xué)生不斷質(zhì)疑，不斷探索，使學(xué)生真實(shí)地感受到化學(xué)的生命，體會(huì)化學(xué)的活力，也真正體會(huì)到化學(xué)理論設(shè)計(jì)與實(shí)踐操作的差異，清晰地認(rèn)識(shí)到“生活處處有化學(xué)，化學(xué)源于生活，用于生活”，使學(xué)生號(hào)準(zhǔn)化學(xué)命脈，找準(zhǔn)學(xué)習(xí)化學(xué)的“根”，進(jìn)而學(xué)會(huì)真知識(shí)，獲得真技能，落實(shí)真素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]夏雪梅，項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)：學(xué)習(xí)素養(yǎng)視角下的國(guó)際與本土實(shí)踐[M]．北京：教育科學(xué)出版社，2019.

[2]王磊，陳光巨，曹居?xùn)|．化學(xué)必修第一冊(cè)教師用書(shū)[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2019.

[3] 曹璐娜，基于學(xué)歷案的高中生物深度學(xué)習(xí)研究[D].臨汾：山西師范大學(xué)，2019．

[4] 張屹，祝智庭．建構(gòu)主義理論指導(dǎo)下的信息化教育[J].電化教育研究，2002（1）：19-23．