燕聰聰，崔繼文

(佳木斯大學(xué)，黑龍江 佳木斯 154000)

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》[1]在對學(xué)生學(xué)業(yè)要求時有特別提出：能列舉化學(xué)科學(xué)發(fā)展的重要事件，說明其對推動社會發(fā)展的貢獻(xiàn)，說出其創(chuàng)新點。2016年5月17日，習(xí)近平總書記在哲學(xué)社會科學(xué)工作座談會上的講話中明確指出：“我們說要堅定中國特色社會主義道路自信、理論自信、制度自信，說到底是要堅定文化自信。文化自信是更基本、更深沉、更持久的力量?！倍瘜W(xué)作為一門成熟于西方的學(xué)科，西方化學(xué)家事跡較為普遍，若想培養(yǎng)學(xué)生的文化自信，教師應(yīng)在創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境過程中融入中國化學(xué)家的故事，介紹中國成就與貢獻(xiàn)，挖掘中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化中的創(chuàng)新思想與探究意識[2]。作為高中重點物質(zhì)之一的純堿，它的發(fā)展是我國打破國外卡脖子的一個典型案例，它的精神是我們后人學(xué)習(xí)的典范，因此了解純堿的發(fā)展歷史很有必要。

微項目教學(xué)作為一種新的教學(xué)模式，汲取了項目式教學(xué)的精華，改進(jìn)了項目式教學(xué)項目實施時間長、內(nèi)容學(xué)科跨度大、學(xué)校教學(xué)課時有限以及學(xué)生知識儲備少等問題。將項目微型化，通過在教學(xué)過程中創(chuàng)設(shè)真實情境，推動學(xué)生在情境中發(fā)現(xiàn)問題，小組合作探究并解決問題，從而增長知識并提高能力。但是微項目教學(xué)中很少涉及化學(xué)史教育，因此，為了既能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，又能夠理解和掌握科學(xué)知識與本質(zhì)，體會科學(xué)理論探索的曲折過程，領(lǐng)悟科學(xué)探究的方法，本研究將化學(xué)史融入到微項目教學(xué)中，并對其進(jìn)行應(yīng)用研究。

“了解純堿的歷史”是根據(jù)魯科版高中化學(xué)必修1—第一章第一節(jié)課后研究實踐相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計的，以完成純堿的研究報告為驅(qū)動性任務(wù)，讓學(xué)生在化學(xué)史情境中，了解路布蘭制堿法、索爾維制堿法、侯氏制堿法的原理及優(yōu)勢，領(lǐng)悟科學(xué)探究的方法和精神，感受化學(xué)工業(yè)發(fā)展過程中技術(shù)進(jìn)步的重要性。

1 基于化學(xué)史情境的微項目教學(xué)目標(biāo)和設(shè)計思路

1.1 教學(xué)目標(biāo)

1)了解三種制堿原理流程圖，分析它們的優(yōu)勢，增強(qiáng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識。

2)嘗試從生態(tài)文明建設(shè)方面思考侯氏制堿法的意義，增強(qiáng)社會責(zé)任感。

3)運用所學(xué)知識，完成純堿的研究報告，體會科學(xué)理論探索的曲折過程，領(lǐng)悟科學(xué)探究的方法。

1.2 教學(xué)設(shè)計思路

該微項目以設(shè)計完成純堿的研究報告為驅(qū)動性任務(wù)，以純堿的生產(chǎn)歷史為情景，讓學(xué)生在了解知識的來龍去脈的同時，能夠探究三種制堿法的原理，比較其優(yōu)勢，領(lǐng)略其意義。還能夠?qū)W到科學(xué)的思維和探究方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激勵學(xué)生不斷思考不斷進(jìn)步，教學(xué)設(shè)計思路圖如圖1所示。

2 基于化學(xué)史情境的微項目教學(xué)實施過程

【項目活動導(dǎo)入】同學(xué)們通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)了解了純堿的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，但是有同學(xué)會問純堿是從哪里來的，那么這節(jié)課就跟著老師一起回到十八世紀(jì)，了解純堿的生產(chǎn)歷史。

【項目活動開展】

化學(xué)史情境1：十八世紀(jì)工業(yè)革命到來時，紡織、造紙、制皂、玻璃、印染等工業(yè)用堿量劇增，依靠天然堿和從草木灰分中提取的量不足，人們開始探索用化工方法合成堿。1789年法國醫(yī)生路布蘭改進(jìn)了前人的制堿方法，制得了純堿，是純堿工業(yè)興起的里程碑。

項目任務(wù)1：探究路布蘭制堿法的原理

【PPT展示】路布蘭制堿法的流程圖如圖2所示。

圖2 路布蘭制堿法的流程圖

教師：查閱資料，結(jié)合以上給出的流程圖，試寫出路布蘭制堿法所涉及的方程式。

學(xué)生：(小組為單位交流討論)

【項目成果展示】

其他小組評價：

小組3：我覺得兩個小組寫的都很正確，第1小組將后兩步寫到了一起，但是他們遺忘了一個很重要的點，就是反應(yīng)條件，氯化鈉與硫酸的反應(yīng)需要在加熱的條件下進(jìn)行，硫酸鈉與碳反應(yīng)的需要在高溫條件下進(jìn)行。

小組4：我覺得第一小組不應(yīng)該將第二步和第三步的所發(fā)生的反應(yīng)寫到一起，因為這樣會使反應(yīng)發(fā)生不完全，從而影響實驗結(jié)果。

教師評價：同學(xué)們的評價非常準(zhǔn)確，有道是失之毫厘，差之千里，再細(xì)小的條件都可能成為我們失敗的關(guān)鍵。

教師：如果讓你提些意見，你覺得路布蘭制堿法有哪些缺點？

小組1：我們覺得路布蘭制堿法會損害設(shè)備，因為它是以濃硫酸為原料，我們都知道硫酸的腐蝕性很強(qiáng)。

小組2：我們覺得路布蘭制堿法的成本太高了，原料利用也不充分。我們通過查閱資料發(fā)現(xiàn)氯化鈉跟稀硫酸是不反應(yīng)的，只能跟濃硫酸反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硫酸就會變稀不再與氯化鈉反應(yīng)，從而造成原料浪費。

教師：之后純堿又是怎么發(fā)展的呢？我們一起接著往下看？

化學(xué)史情境2：后來，比利時工業(yè)化學(xué)家索爾維在煤氣廠從事氨水的濃縮工作時，用鹽水吸收氨和二氧化碳實驗中得到碳酸氫鈉，之后又通過食鹽、氨和二氧化碳制取了碳酸鈉。這種生產(chǎn)方法被稱為索爾維法。19世紀(jì)80年代，索爾維法逐步取代路布蘭法，成為純堿生產(chǎn)的主要工藝。

項目任務(wù)2：探究索爾維制堿法原理。

【PPT展示】索爾維制堿法的流程圖如圖3所示。

圖3 索爾維制堿法的流程圖

教師：查閱資料，結(jié)合以上給出的流程圖，試寫出索爾維制堿法所涉及的方程式。

教師：回答的非常正確，那同學(xué)們試著分析一下索爾維制堿法與路布蘭制堿法相比具備哪些優(yōu)勢？

【項目成果展示】

小組1：氨堿法相比較路布蘭法優(yōu)勢是原料便宜，用的石灰石和食鹽是常見的東西。

小組2：我們組認(rèn)為氨堿法相比較路布蘭法優(yōu)勢是產(chǎn)品純堿的純度高，副產(chǎn)品氨和二氧化碳都能回收利用，既不造成浪費，又不污染環(huán)境，相對來說比較環(huán)保。

小組3：我們覺得氨堿法的制作步驟相對路布蘭法簡單，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

教師評價：回答的都很有深度，之后純堿又是怎么發(fā)展的呢？

化學(xué)史情境3：第一次世界大戰(zhàn)后，中國從歐洲進(jìn)口純堿的道路被阻斷，而當(dāng)時壟斷中國純堿市場的英國卜內(nèi)門洋堿公司囤積居奇，堿價暴漲。懷著振興祖國民族工業(yè)的決心，侯德榜毅然回到永利堿業(yè)公司負(fù)責(zé)技術(shù)開發(fā)，在侯德榜的努力下，永利堿廠生產(chǎn)出了“紅三角”牌純堿，并在1926年美國費城萬國博覽會上榮獲金牌，永利堿廠也成為了亞洲第一大堿廠。

項目任務(wù)3：探究侯氏制堿法的原理

【PPT展示】侯氏制堿法的流程圖如圖4所示。

圖4 侯氏制堿法的流程圖

教師：查閱資料，結(jié)合以上給出的流程圖，試寫出侯氏制堿法所涉及的方程式。

教師：寫的很正確，不過有一個小問題，碳酸氫鈉 50 ℃ 的時候就會分解，這里煅燒碳酸氫鈉沉淀不需要太高的溫度，加熱就能夠反應(yīng)，所以是碳酸氫鈉在加熱條件下分解生成碳酸鈉和水和二氧化碳。

教師：試著分析一下侯氏制堿法與氨堿法相比優(yōu)勢是什么？

學(xué)生：通過查閱資料和分析，發(fā)現(xiàn)侯氏制堿法使食鹽的利用率提高，同時還得到氮肥氯化銨，不在產(chǎn)生廢渣氯化鈣，減少了環(huán)境污染，降低生產(chǎn)成本。

教師：從生態(tài)文明角度，思考侯氏制堿法的意義？

學(xué)生：減少了對環(huán)境的污染，有助于環(huán)境保護(hù)和生態(tài)文明建設(shè)，利用率高，降低成本，減少資源的浪費和能源的消耗。

項目任務(wù)4：以純堿的生產(chǎn)為線索，制作一份研究報告。(可課下完成，下節(jié)課討論交流)

3 基于化學(xué)史情境的微項目教學(xué)策略

1)以史為境，貫穿整個項目

化學(xué)史是化學(xué)學(xué)科形成、產(chǎn)生、發(fā)展及演變的歷史。將化學(xué)史融入到微項目教學(xué)中，以化學(xué)知識的發(fā)展歷程為主線，以史為鏡，融合本節(jié)化學(xué)知識，推動微項目活動進(jìn)行，開展課堂教學(xué)。在課堂中，學(xué)生通過了解知識的來龍去脈，不僅能夠使學(xué)生深刻地認(rèn)識到知識成果的來之不易，是由許多科學(xué)先驅(qū)經(jīng)歷了無數(shù)次失敗后才得來的，而且還能夠?qū)W到科學(xué)的思維和探究方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激勵學(xué)生不斷思考不斷進(jìn)步。

2)合作探索，開闊認(rèn)知視野

微項目教學(xué)基于化學(xué)史情境，設(shè)置驅(qū)動問題，通過小組合作共同探究解決問題，在獲得知識的同時，又能夠體會到化學(xué)發(fā)展的魅力，拓展知識面，開闊視野。例如，在開展《純堿的生產(chǎn)歷史》的微項目教學(xué)時，學(xué)生既學(xué)習(xí)了純堿的制造原理，又了解純堿的發(fā)展歷史。

3)成果展示，融會貫通

以小組為單位對項目成果進(jìn)行展示、評價后，再拓展項目成果，將所學(xué)的知識和技能與生活實際融會貫通，運用所學(xué)知識解釋日常生活中所遇到的化學(xué)問題。例如，在開展《純堿的生產(chǎn)歷史》的微項目教學(xué)時，學(xué)生展示完每個項目成果后，可以知道純堿為什么能夠用作肥皂。

4 結(jié)語

在高中教學(xué)階段實施基于化學(xué)史情境的微項目教學(xué)活動，不僅豐富了化學(xué)史教育的方法，而且順應(yīng)了時代發(fā)展對人才培養(yǎng)的要求。開展基于化學(xué)史情境的微項目教學(xué)能夠調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，充分發(fā)揮學(xué)生的自我效能感，使學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)知識的同時，還能了解化學(xué)史的發(fā)展進(jìn)程，體會科學(xué)家的科學(xué)精神，樹立正確的科學(xué)價值觀。除此之外，基于化學(xué)史情境的微項目教學(xué)具有較強(qiáng)的靈活性，周期短、項目小的特點降低了項目教學(xué)的難度，使其在常態(tài)教學(xué)中更加便利。了解純堿的生產(chǎn)歷史，讓學(xué)生為純堿的學(xué)習(xí)打下堅定的基礎(chǔ)，學(xué)會用科學(xué)的方法探究純堿的制備過程，用科學(xué)的眼光看待純堿制備的弊端，感受化學(xué)工業(yè)發(fā)展過程中技術(shù)進(jìn)步的重要性，為學(xué)生埋下一顆為中華民族而振興的種子。