劉雪梅 趙攀弟

(合肥市第九中學(xué) 安徽合肥 230000)

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》建議化學(xué)教師采用一些方式以提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)可以引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用綜合知識(shí)解決復(fù)雜的問題,形成解題思路和思維模型,建構(gòu)學(xué)科體系,開展深度學(xué)習(xí),故項(xiàng)目式學(xué)習(xí)成為當(dāng)前教學(xué)研究的熱點(diǎn)?；陧?xiàng)目式學(xué)習(xí),教師可根據(jù)教學(xué)情境制訂學(xué)習(xí)任務(wù),學(xué)生通過完成任務(wù),對(duì)特定問題進(jìn)行思考和認(rèn)知,在實(shí)際操作和團(tuán)隊(duì)合作中獲取更多知識(shí)、鍛煉相關(guān)的技能。通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí),學(xué)生能夠主動(dòng)地探究真實(shí)的問題,和真實(shí)的世界建立聯(lián)系,明白為什么而學(xué)。

創(chuàng)設(shè)有效情境教學(xué)能夠營造輕松的課堂教學(xué)氛圍,還能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣,使學(xué)生感受到生活來源于化學(xué),化學(xué)能促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步,以此發(fā)展學(xué)生的科學(xué)精神,培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任。乳酸亞鐵是二代補(bǔ)鐵劑,如果貧血嚴(yán)重,可以選乳酸亞鐵補(bǔ)充。那乳酸亞鐵如何制備呢?本課伊始,教師引導(dǎo)學(xué)生思考如何制備、如何選擇實(shí)驗(yàn)器材,制訂實(shí)驗(yàn)方案等。

一、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)背景

首先,高三學(xué)生對(duì)有機(jī)物和無機(jī)物的基礎(chǔ)知識(shí)例如鐵及其化合物、有機(jī)物中的羧酸和醇類的性質(zhì)等已基本掌握。基于學(xué)情,教師可引導(dǎo)學(xué)生嘗試制備乳酸亞鐵。

其次,化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能讓學(xué)生真正參與到學(xué)習(xí)的過程中,使學(xué)生獲得將化學(xué)知識(shí)應(yīng)用于生活中的成就感,在獲得知識(shí)和能力的同時(shí),感受“做科學(xué)”的過程,極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)積極性。因此,開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的有效途徑之一。

二、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)目標(biāo)

通過開展“乳酸亞鐵的制備”實(shí)驗(yàn)使學(xué)生認(rèn)識(shí)到利用化學(xué)手段解決醫(yī)學(xué)以及健康問題的重要性,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和社會(huì)責(zé)任感,發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究精神和創(chuàng)新意識(shí)以及實(shí)驗(yàn)的水平,使學(xué)生體會(huì)到化學(xué)是基于實(shí)驗(yàn)的一門科學(xué),形成科學(xué)探究的思維,培養(yǎng)科學(xué)精神。

三、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)規(guī)劃

基于教學(xué)情境及項(xiàng)目主題“乳酸亞鐵的制備”,提出驅(qū)動(dòng)性問題:如何制備乳酸亞鐵?學(xué)習(xí)活動(dòng)包括三個(gè)核心環(huán)節(jié):第一個(gè)環(huán)節(jié)是引導(dǎo)學(xué)生提出制備乳酸亞鐵的方案;第二個(gè)環(huán)節(jié)是制備乳酸亞鐵,評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案;第三個(gè)環(huán)節(jié)是對(duì)成品進(jìn)行檢驗(yàn)。學(xué)生通過活動(dòng),完成鐵及其化合物的基礎(chǔ)知識(shí)的復(fù)習(xí)。

表1 教學(xué)環(huán)節(jié)

三、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)施過程

環(huán)節(jié)一:設(shè)計(jì)乳酸亞鐵的制備方案

老師:同學(xué)們,我們上節(jié)課了解了飲食補(bǔ)鐵,當(dāng)飲食補(bǔ)鐵達(dá)不到需求時(shí),需要通過服用補(bǔ)鐵劑補(bǔ)鐵,補(bǔ)鐵劑有哪些類型呢?

學(xué)生表示不太了解。

老師:隨著社會(huì)的進(jìn)步,補(bǔ)鐵劑種類不斷豐富。20世紀(jì)60年代初,第二代補(bǔ)鐵劑進(jìn)入市場,近幾年又研制出第三代口服補(bǔ)鐵劑。同學(xué)們,你們能依據(jù)鐵及其化合物的性質(zhì)設(shè)計(jì)乳酸亞鐵制備方案嗎?請同學(xué)們分小組討論5分鐘,然后由小組代表講出你們的設(shè)計(jì)方案。

學(xué)生提出以下幾種方案。

設(shè)計(jì)意圖:根據(jù)提供的一些素材,學(xué)生知道了生活中補(bǔ)鐵劑的常見類型和乳酸的結(jié)構(gòu)簡式。學(xué)生依據(jù)所學(xué)的乳酸知識(shí),討論得出制備乳酸亞鐵的方法。學(xué)生通過小組討論培養(yǎng)的創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任。

環(huán)節(jié)二:探索乳酸亞鐵的制備

【演示實(shí)驗(yàn)】

老師:在工業(yè)生產(chǎn)中如何提高反應(yīng)速率,同時(shí)保證實(shí)驗(yàn)安全呢?

學(xué)生:適當(dāng)升高溫度,增大接觸面積。安全反應(yīng)后再通空氣將H2趕盡。

老師:請同學(xué)們分析用該實(shí)驗(yàn)方案制備乳酸亞鐵的優(yōu)缺點(diǎn),思考有沒有更好的實(shí)驗(yàn)方案,小組討論。

小組代表評(píng)價(jià)方案:該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的H2與空氣接觸可能會(huì)導(dǎo)致爆炸,所以該方案用于工業(yè)生產(chǎn)不安全,可以試試方案二。

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】先向試管中加入1 mL NH4HCO3溶液,再逐漸滴加硫酸亞鐵溶液,最后加入乳酸。

學(xué)生1:有白色沉淀,帶有灰綠色,同時(shí)有氣泡冒出,再加乳酸時(shí)也有氣泡冒出。

老師追問:會(huì)不會(huì)生成FeCO3?如何證明產(chǎn)物中有FeCO3?為何會(huì)同時(shí)生成Fe(OH)2和FeCO3?

提示:Ksp[Fe(OH)2]=8×10-16,Ksp[FeCO3]=2×10-11

Fe2+與NH4HCO3中的CO32-、OH-反應(yīng)生成白色物質(zhì)FeCO3和Fe(OH)2。

老師:因?yàn)橐妆谎趸?所以工業(yè)制備乳酸亞鐵不采用Fe(OH)2與乳酸的反應(yīng)。如何防止生成Fe(OH)2呢?

學(xué)生:使OH-濃度小,控制pH值呈酸性。

老師:剛制備的FeCO3易被氧化,如何防止Fe2+被氧化?

學(xué)生:制備H2將空氣趕走,再制備FeCO3,最后加乳酸。

老師:請同學(xué)們根據(jù)下圖(圖1)選擇合適的裝置和藥品組裝制備乳酸亞鐵。

圖1 各種儀器

(方案二的制備裝置是儀器A+B+C)

學(xué)生展示組裝好的裝置(圖2)。

圖2 學(xué)生組裝儀器

老師:該方案在工業(yè)生產(chǎn)上有何優(yōu)缺點(diǎn)?還有沒有更好的方法?

小組代表評(píng)價(jià)方案:反應(yīng)產(chǎn)生H2,存在安全問題。步驟多,對(duì)裝置的要求高,且產(chǎn)率低,過程復(fù)雜?？赡苓€有更好的制備方案。

教師出示資料“乳酸亞鐵的制備”,然后播放事先做實(shí)驗(yàn)的視頻。

老師:請同學(xué)們分析以下問題。

(1)加入(CH3CH(OH)COO)2Fe和CaSO4的目的是什么?

(2)抽濾后的固體是什么物質(zhì)?(提示:根據(jù)CaSO4和乳酸亞鐵的溶解度。)

(3)如何由乳酸亞鐵溶液得到晶體?操作過程是什么?

老師:防止(CH3CH(OH)COO)2Fe被氧化,可使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進(jìn)行低溫蒸發(fā)。該方案比前面兩個(gè)方案更安全,產(chǎn)率更高,對(duì)設(shè)備要求低,成本低。因此用方案三制備乳酸亞鐵更安全,效率更高。

乳酸亞鐵屬于第二代補(bǔ)鐵劑,現(xiàn)在已經(jīng)有了第三代補(bǔ)鐵劑,同學(xué)們在課下可以思考制備第三代補(bǔ)鐵劑的方法。

設(shè)計(jì)意圖:學(xué)生討論設(shè)計(jì)方案,通過分析方案的優(yōu)缺點(diǎn),選擇最佳制備方法,體會(huì)科學(xué)發(fā)展的魅力,感受科學(xué)的進(jìn)步、社會(huì)的進(jìn)步是通過一步步驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)的。

環(huán)節(jié)三:檢驗(yàn)

老師:如何檢驗(yàn)我們制取的產(chǎn)品是乳酸亞鐵晶體?請同學(xué)們思考有哪些檢驗(yàn)方法。

設(shè)計(jì)意圖:通過選擇最佳實(shí)驗(yàn)方案制備乳酸亞鐵的活動(dòng),學(xué)生由課內(nèi)到課外,實(shí)現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)。學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題,思考并嘗試解決方案,更好地發(fā)揮了主觀能動(dòng)性。通過改變學(xué)習(xí)方式,進(jìn)而提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力,使其了解有機(jī)物質(zhì)結(jié)構(gòu),培養(yǎng)了學(xué)生宏觀辨識(shí)與微觀探析的素養(yǎng)。

四、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)反思

(一)轉(zhuǎn)變教學(xué)思路

把課上好是前提。教師還需要從學(xué)生的生活出發(fā)設(shè)計(jì)教學(xué)情境,培養(yǎng)學(xué)生用化學(xué)知識(shí)解決生活生產(chǎn)中的問題的化學(xué)核心素養(yǎng)。

(二)關(guān)注學(xué)生的素養(yǎng)發(fā)展

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方式能促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。在乳酸亞鐵的制備項(xiàng)目中,教師構(gòu)建了“任務(wù)—問題—活動(dòng)—評(píng)價(jià)”的四線合一活動(dòng)實(shí)施路徑,讓學(xué)生經(jīng)歷思考、探究、求真的過程,最終促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知的結(jié)構(gòu)化和素養(yǎng)的發(fā)展。在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)過程中,教師關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的表現(xiàn),及時(shí)把握學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度,幫助學(xué)生跨越認(rèn)知障礙。

(三)完善項(xiàng)目設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)體系

在本次項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中學(xué)生不但復(fù)習(xí)了鐵及其化合物的知識(shí),還掌握了制備儀器的選擇和使用方法。在該過程中教師是引導(dǎo)者,應(yīng)采用多種方式教學(xué),完善測評(píng)體系,達(dá)到項(xiàng)目式學(xué)習(xí)目標(biāo),幫助高三學(xué)生復(fù)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí),彰顯化學(xué)的社會(huì)價(jià)值,提升學(xué)生的學(xué)科理解能力。

(四)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)施過程中的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)是引入教學(xué)情境,從開始了解補(bǔ)鐵劑到設(shè)計(jì)方案再到實(shí)驗(yàn)制備產(chǎn)品,培養(yǎng)了學(xué)生的自豪感和學(xué)習(xí)化學(xué)的信心。缺點(diǎn)是由于難以達(dá)到真空狀態(tài),因此產(chǎn)物的純度不高。筆者原本想從網(wǎng)上搜索有關(guān)工業(yè)制備乳酸亞鐵的視頻播放給學(xué)生看,但沒有搜索到。