科学·技术·文化的有机融合

黄燕宁

一、项目缘起

盐是人类每日饮食中不可或缺的物质，对维持细胞渗透压，保持体内电解质平衡有重要作用。古代人类曾为获得盐而发生战争，也为得到更多的盐而设立盐神；包拯、欧阳修、范仲淹等许多历史名人都做过盐业的主管官员，盐成为推动社会文化发展的重要元素。学生对盐并不陌生，绝大多数学生知道盐的主要成分是氯化钠，且以海水为资源可以获得盐。但是从海水到餐桌上的盐到底经过了多少步骤？其中蕴含着哪些科学原理，使用了怎样的关键技术呢？很多学生都没有想过这些问题。通过本项目的学习，我们希望可以让学生感受到科学、技术、文化的融合，感受到三者互相促进、融合发展的基本规律。

选择盐的获取作为本项目主题，主要有以下几方面的考虑：

1.义务教育阶段化学课程标准在“科学探究”主题下要求学生初步学习使用过滤、蒸发的方法对混合物进行分离，要求学生能够完成粗盐中难溶杂质去除的实验。同时，混合物、纯净物是化学学科的重要概念，对二者的区分是学生明确化学研究对象、建立物质观的基础。自然界中的盐到餐桌上的鹽这一话题，恰好满足了从自然界中的混合物中提取纯净物，然后再对纯净物进行加工，形成人类所需的混合物的过程，既帮助学生认识到什么是混合物、纯净物，又促使学生思考研究混合物、纯净物的意义，以及人类在利用天然物质资源时的思路方法。在从混合物中提取纯净物的过程中，又自然运用到分离的思路和方法，由于是真实的工业生产过程，所以从实验室分离方法到工业化过程的技术思维也会呈现出来。

2.义务教育阶段化学课程标准“身边的化学物质”主题下有“水和常见的溶液”二级主题，其中溶解现象、溶液在生产生活中的重要意义，溶液浓度的表达和意义，溶质和溶剂的关系以及溶解度对溶质和溶剂定量关系的影响等都是重要的学习内容。在从海水、井盐、矿盐中提取盐时，其实都是让原料以溶液形式存在，通过对溶液的过滤、蒸发、重结晶等操作实现物质的分离，获得所需的产品。一定量的原料溶液可以获得多少盐？原料溶液溶质成分复杂，如何保证沉淀下来的是氯化钠？将氯化钠加工成餐桌上的含碘盐、富硒盐时又如何保证添加剂与盐混合均匀？这一系列问题都需要利用溶液知识进行解答。

3.盐是生活中必需的物质，有着深厚的历史和文化背景。在古代，争夺盐的控制权是国家大事，至今盐业生产也是以国有产业为主。在从古至今的盐业发展中，人们从靠天吃盐，到增大产量的规模生产，再到根据特殊需求形成多种多样的产品，这其中蕴含的物质分离、提纯的基本原理和分离思路始终没有改变，但是技术的进步却使得生产过程有了巨大变化。引领学生体会原理与技术的整合，体会科技对人类生活的改变是科学教育不可推卸的责任。

4.盐是学生熟悉的物质，对于盐的来源学生也有所了解，但是真的走进盐的生产过程，其中的原理看似简单实则丰富，不断更新的技术又总让学生有柳暗花明的感觉，对自己熟悉的事物突然有了全新而深刻的了解，这会是一种多么奇妙的学习感受。

二、项目特征

本项目除了具有一般项目的真实性、活动性、有显性成果等特点外，还有如下几个特征：

1.关注核心知识和思路方法的落实。图1是对本项目学习内容的概括整合，包括核心知识和思路方法。从中可以看出项目承载的核心知识包括纯净物、混合物、分离方法、溶液等内容。项目承载的思路方法主要体现在图中的横纵两轴。图中横轴展现了人类从自然界中的混合物提取纯净物再制造成符合自己功能需求的混合物的物质转化利用的基本思路，纵轴则体现了物质分离的基本思路、分离方法以及分离方法的适用任务类型。

2.关注历史文化与科学的融合。盐是生活中不可或缺的物质，有着深厚的历史和文化背景。教材中呈现了盐在历史进步中的社会价值，还通过分析“天日映成”“熬煮海水”等古代制盐法的共同特征及优势与不足，引发学生思考设计现代制盐技术，使历史文化与科学技术自然地融合在一起。不仅如此，教材中的习题也注意引导学生用科学的视角分析历史文化现象。比如，历史上，最早被称为“中国”的地方在现在山西运城一带，黄帝、蚩尤大战于此，夏、商、周三代建都于此。在古代这个地方发达的原因之一是有被称为“盐池”的湖，可以产盐。舜在统治这个地方时曾创作《南风歌》一首，描述了舜对盐业生产的重视，也说明了天气对盐业生产的影响很大：“南风之熏兮，可以解吾民之愠兮；南风之时兮，可以阜吾民之财兮。”此歌大意是：南风温暖地吹来，可以解除老百姓内心的忧愁；南风及时地吹来，可以给老百姓带来更多的财富。自南向北吹的风一般都比较温暖，且运城盐湖南边有一座中条山，南风经过这座山，风力就会加大。请分析：

（1）为什么南风一来，古人就会得到更多的盐呢？

（2）你能推断出每年的什么时候是运城产盐的季节吗？

（3）运城盐池北岸有河东盐业博物馆，这里原来是“池神庙”，是人们为了获得盐业丰收而供奉神灵的地方。人们从影响盐产量的自然界因素中抽提出三种重要因素幻化为神灵，供奉在寺院里，其中一位神灵是池神，猜猜另外两位神灵是什么神。

3.展现技术与知识的融合、技术与社会发展的关系。技术始终是将知识应用于生活的重要途径，是社会发展的重要推动力。本项目始终强调技术在解决生产问题中的重要价值。比如，教材中介绍了被称为中国古代技术活化石的“垦畦浇晒”制盐法如何实现盐和水的分离，还介绍了离心机、流化床等现代技术对生产工艺的促进，通过“食盐加碘技术的改进”这样的专栏描述，帮助学生了解技术发展线索，体会技术对社会发展的推动。项目中还留有问题空间，让学生分析、解释生产工艺，发展学生的技术意识。比如，在古代，得盐者得天下，战争中围城禁盐，使城内人因缺盐而投降是常用的手段。为了更多地获得盐，在春秋战国时期，运城盐池地区的老百姓就开始使用“垦畦浇晒”法制盐，英国科学家李约瑟在他的著作《中国科学技术史》中把这种生产工艺称为中国古代技术史的活化石。请思考：

（1）“垦畦浇晒”就是在盐池旁边开辟一片一片的盐田，把盐池水引入盐田，然后经过一系列工序获得食盐。盐田的功能是什么？

（2）工人们在盐田中收盐时并不等盐田水晒干，而是让盐田中还留有一些溶液就收盐，这是为什么呢？

（3）盐池自古是盐的主要产地，但是我国解放后就以出产硫酸钠为主了。你认为这可能是什么原因呢？

4.紧密贴近学生生活，并引导学生发现生活中的秘密。学以致用是产生深度学习的路径。项目中设计了多个与学生生活有关的问题，启发学生用化学的视角看生活，在生活中发现化学的奥秘。比如，一根没吃完的冰棍放在碗里部分融化，此时再吃是冰棍更甜呢，还是融化出的水更甜？

能回答这个问题吗？先做个实验试试。要想解释清楚，来学习这个项目吧。

三、项目学习线索

项目以生产盐过程中从原料加工到形成产品需要解决的几个问题为任务线索推进展开，学生在完成各项任务的过程中完成知識技能的学习并提炼思路方法，形成学科能力。与此同时，体会技术进步的价值，并展现科学、技术与社会文化的相互推动。本项目的学习过程是任务活动、知识技能、方法能力、技术理解、社会文化等多条线索并进的学习过程，如图2所示。

任务活动线索是本项目外显的线索，是学生要面对的系列问题。首先在项目导引环节通过对“自然界的盐”和“餐桌上的盐”的成分分析，明确要获得餐桌上的盐需要解决的三个问题：如何从自然界（如海水中）得到粗盐？如何从粗盐中提纯氯化钠？如何把氯化钠加工为餐桌上有功能的食用盐（如含碘盐）？

知识技能线索伴随着任务活动线而发展。在进行“自然界的盐”和“餐桌上的盐”成分分析时引入混合物与纯净物的概念。在从自然界中的海水蒸发获得粗盐时，学生明确了溶质、溶剂和溶液的关系，知道溶液的浓度会影响溶液的性质，能够用溶质的质量分数表达溶液的浓度，发现溶液的饱和状态，并掌握了蒸发操作技能。在从粗盐中提纯氯化钠的过程中，学生利用溶解度知识分析不同溶质的溶解结晶问题，并掌握过滤的实验操作。通过将氯化钠转变成有功能的营养盐，学生体会了溶液均一稳定的性质。

方法能力线索是本项目的核心线索。本项目的方法能力包含两个子主题：一个是认识物质分离，一个是解决溶液问题。伴随着一个个任务活动的完成，学生对溶液的问题解决能力也不断发展着。对于物质分离，学生的能力发展脉络是：明确从混合物中得到纯净物需要物质分离操作→建立物质分离的基本思路——利用要分离物质的性质差异将其转变为不同状态的物质→应用物质分离的思路结合溶液相关知识解决与溶液有关的分离问题。对于溶液，学生能力发展的脉络是：认识溶质、溶剂是溶液的组成成分→在一定条件下，调节溶质、溶剂关系可以改变溶液浓度，但是溶质在溶剂中的溶解有极限→理解溶解度是溶质在溶剂中溶解极限的定量描述，根据溶解度，调节溶质、溶剂关系，实现溶质的溶解和结晶。

技术理解线索和社会文化线索是对学生方法能力线索发展的补充。如，能力线索中学生根据水和盐的性质差异选择用蒸发的方法从盐水中分离出盐，教材就从技术角度给学生补充了分离盐和水的多种技术方法；能力线索中学生利用溶解度调节溶质的溶解和结晶，技术角度则指导学生解释“垦畦浇晒”留少量母液的原理；相应的，社会文化线索引导学生关注了盐生产与社会发展的关系、盐场选址与资源的综合利用、盐类资源的合理开发与利用、个性化食盐产品开发等。技术理解线索和社会文化线索是在学生学科能力发展的基础上，帮助学生体会科学与技术、科学与社会的关系，发展学生的科学素养。

四、项目活动设计

在项目导引中，教材设计了项目策划活动，引导学生明确完成项目需解决的核心问题，确定各项任务及目标。除此之外，对于项目的3项任务，教材设计了6个活动12项子活动任务支撑学生的学习。活动内容及活动目标如表1所示。

加上项目导引中的活动，12个具体活动主要以实验探究、交流研讨为主，还有合作学习、自主学习和调查分析等活动类型。其中实验探究活动强调学生动手进行实验操作，从中发现知识、训练技能、概括方法，或者利用获得的知识方法在实验操作中解决问题。交流研讨活动针对不需要通过实验解决的问题，但是也需要学生通过合作活动完成知识、技能、方法的学习或者相关内容的迁移应用。实验探究活动和交流研讨活动是学生发现新知、应用新知，获得学科能力发展的主要活动。合作学习活动中学生的学习任务难度相对较小，且由多个并行的小任务组成，学生通过先分工后整合的方式达成有效学习的目的。本项目中的合作学习任务是对多项盐水分离技术手段的分析和比较。调研分析活动则把学生的视角引向社会，促使他们在社会背景下理解学习内容，发现真实问题，体会科学、技术与社会的关系。自主学习则要求学生自主梳理和反思学习内容，并将其创造性地应用于陌生问题的解决。