指向核心素养的微项目化学习

叶宏秀 张贤金

摘要：以“多组分混合体系除杂”为项目主题，开展粗盐精制的微项目化学习。学生在实验过程中完成粗盐精制的项目任务，建构多组分混合体系除杂模型，学会物质的分离、提纯、检验等知识。使课堂成为学生科学探究的主场，让学生感受化学活力，感悟化学作用。

关键词：微项目化学习：粗盐精制；离子反应；除杂

文章编号：1008-0546（ 2022 ）11x-0059-04

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

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

上海市教科院学习素养课程研究所所长夏雪梅老师认为：项目化学习（简称PBL）是学生在一段时间内对学科或跨学科有关的驱动性问题进行深入持续的探索，在调动所有知识、能力、品質等创造性地解决新问题、形成公开成果，形成对核心知识和学习历程的深刻理解，能够在新情境中进行迁移。[1]

项目化学习形式多样，微项目化学习是其中一种，它是指在课堂中为学生提供探索性项目任务，对某个内容或主题进行小探索，它通常是一个大主题中的一个小的驱动性问题或探究性实践，在45分钟课堂内能够完成。[1]对一线教师而言，微项目化学习是一种比较实用的形式，笔者以“粗盐的精制”为例，谈谈运用微项目化学习，让学生在做项目过程中，实现知识应用和建构，落实化学核心素养。

一、教材内容分析

“粗盐的精制”是2019鲁科版《化学必修（第一册）》第二章第2节“电解质的电离离子反应”——离子反应的应用中“活动·探究”的内容，是《普通高中化学课程标准（2017年版）》要求的学生必做实验。粗盐混合体系是高中学生第一次分析的陌生的多组分混合体系，是高中化学“陌生的多组分混合体系分离提纯的活动原型”。内容设计目标是引导学生建构“水溶液中杂质离子去除”的分析思维模型，掌握研究物质分离提纯的核心思路与基本方法，在理论和实际的应用中深入理解离子反应的概念；对物质的认识实现从“宏观一微观一宏观”的切换，真正建立宏微结合的思维，建立牢固的“微粒观”；同时这一节内容设置了“方法导引”及运用流程图表述实验操作过程，促进实验思维发展，保证实验操作的有序性，利于学生建构物质除杂的模型。[2]

本节内容的教学目标为：

1．通过粗盐提纯实验，建立用离子反应分离、除杂的基本思路和方法，培养学生科学探究能力，树立绿色化学的社会责任意识。

2．掌握一定的基本实验操作技能以及记录、描述实验过程、实验现象的能力，培养科学精神。

3．进一步巩固物质溶解性、复分解反应及其发生的条件、离子反应等的化学知识；知道一些常见离子的检验及除杂、过滤等分离方法。

二、教学流程

教学流程主要包括教学环节、学生活动、教师支持和设计意图等方面的介绍，围绕主题“粗盐的精制”项目任务展开，具体如表1所示。

三、教学过程

1．主题呈现

食盐是我们不可或缺的一种调味品，除了调味之外，食盐还有什么作用呢？用PPT展示食盐用途，简介氯碱工业，知道氯碱工业中粗盐除了含有难溶性杂质外，还含有钙盐、镁盐等可溶性杂质。这些可溶性杂质增加生产能耗，降低产品质量。因此，氯碱工业重要一道工序就是除去粗盐水的杂质。今天我们是工厂工程师，请结合化学，运用实验用品，探究粗盐水精制过程，为化学学习交一份完美的答卷。

2．实验用品

粗盐水、稀盐酸、稀硫酸、NaOH溶液、Ba（OH）2溶液、Na2CO3溶液、BaCl2溶液；

烧杯、漏斗、玻璃棒、表面皿、pH试纸、滤纸、试管、胶头滴管、铁架台（带铁圈）。

3．项目确定：粗盐精制——除去粗盐水中杂质离子。

4．项目过程

[教师]请大家根据教材中的方法导引，结合离子反应、除杂的原理，探究粗盐精制的过程。

任务1：除杂试剂的选择

[学生]根据离子反应及除杂原理，我们可以用Na2CO3溶液除去盐水中的Ca2+；用NaOH溶液除去盐水中的Mg2+；用BaCI2溶液除去盐水中的SO4'。或者也可以用Ba（OH）2溶液同时除去Mg2+、SO4'。

[教师]Na2CO3溶液不能除去溶液中的Mg“吗？

[学生]因为MgCO3溶解性为微溶，不能除尽溶液中的Mg“。

任务2：探究试剂的用量、试剂过量的判断、试剂滴加顺序

交流反馈后，学生已蠢蠢欲动。实验时，大多埋头实验，将该加的试剂都加入；有部分同学在滴加试剂时，脸上出现困惑，并与组员及其他组成员研讨滴加试剂的量，笔者从旁引导，学生探讨氛围更加激烈，“任务2”应运而生。

经过各组的交流讨论，形成两种方案：

方案1：测定粗盐水中杂质离子的量，根据离子反应，定量加入除杂试剂。

方案2：不论粗盐水中杂质离子的量，往粗盐水加入过量的除杂试剂。

[学生]老师，实验室的粗盐水中各杂质离子的含量是多少？

[教师]没有固定的数值，工厂中不同批次的粗盐水所含杂质离子的浓度不同。

[学生分组讨论]

方案1：测定的方法及可行性。

[学生]根据离子反应，可以用沉淀法测定各离子浓度，即取一定量的粗盐水加入过量除杂试剂，待沉淀完全，过滤、洗涤、干燥、称量，运用化学反应计算待测离子的浓度。整个过程操作复杂，还可能出现误差。（学生果断放弃，一致选用方案2）

方案2：判断除杂试剂过量。

经过各组的交流讨论，出台了两种方案：

方案①验证粗盐水中杂质离子的存在：取滤液再滴加除杂试剂，如检验SO4存在，可以往滤液再加入BaCl2溶液，如果有白色沉淀，说明除杂试剂不过量。 方案②验证除杂试剂的存在：取滤液加入杂质离子，如检验BaCl2溶液过量，可以往滤液加入SO4，如果有白色沉淀，说明BaCI2溶液过量。

[教师]二种方案相比较，哪个更有优势？

[学生]根据已有的实验用品，选择第一种方案。

[教师]检验过程一定要过滤吗？一些参考书在这样的操作时一般是取上层清液，你们觉得呢？

[学生实验]取上层清液，效果不好，因为实验时，为了反应更快，一般要振荡或搅拌，溶液比较浑浊；若完全澄清，所用的时间过长。

[学生]老师，每次检验都要过滤很麻烦，有没有简便，让固体快速沉淀的方法呢？

[教师]在化学实验室有一种叫离心机的仪器，能让固体快速沉淀。展示离心机。

[学生]小组代表看说明，了解离心机使用。

[教师]前面有同学提出用Ba（OH）2溶液可以同时除去Mg2+、SO4，那如何判断除杂试剂过量？

[学生]运用Ba（OH）2溶液检验，如果没有白色沉淀，说明除杂试剂过量。

粗盐水中Mg2、SO2-含量可能不同，如果两者相差太多，不浪费吗？

我们在九年级的学习中，常见的碱主要是NaOH、Ca（OH）2和氨水，Ba（OH）2不常见，它贵吗？

[教师]很好，我们该如何判断呢？

[学生]电脑查询Ba（OH）2、BaCl2相关资料并讨论。

资料显示，Ba（OH）2的价格相对更高；同时如果两种离子浓度相差比较大，会造成浪费，如Mg2+浓度很大，SO4浓度小，在除去Mg2+时，将引人大量Ba2+，后面还要除多余Ba2+，很不划算。因而从经济效益看，我们应该选择BaCl2溶液来除杂。

[教师]所以，我们在选择除杂试剂时，不能只考虑化学反应，还应该多角度综合考虑，如：经济、环保、操作、安全等。

[学生问题]过量的除杂试剂除去杂质离子，但同时又变成新的杂质，我们还要继续除杂吧？

[教师]是的，为了更好地除去杂质离子及过量的除杂试剂，我们在滴加溶液时一定要考虑先后顺序。为了能更清楚地分析滴加试剂顺序，可以用流程图。

任务3：绘制流程图

[教师]结合课文，讲述除杂流程图的作用及绘制方法。

[学生活动]小组讨论试剂滴加顺序并绘制粗盐精制流程图。小组代表讲解流程图。

[教师]根据刚才的分析，我们是否发现了除去盐水中杂质的规律？

[学生] BaCl2溶液一定要在Na2CO3溶液之前加，因为Na2CO3溶液在除去Ca2+的同时除去过量的Ba2+。

[教师]从你们的流程图中，过滤后运用盐酸除去OH-、CO2，该如何操作？

[学生]过量的NaOH、Na2CO3可以用盐酸除去，通过调节pH的方法来控制。

[教师]如何调节？

[学生]运用pH试纸，先测定原溶液的pH，再边加盐酸边测定溶液的pH，直至溶液呈中性或略显酸性，因盐酸易挥发，受热易除去；或运用pH计，边加盐酸边观察溶液的pH。

任务4：实验操作

[学生实验]（提醒学生记录实验现象）

[教师]通过刚才的实验，我们已经知道粗盐精制的过程与方法。请大家结合实验的过程，思考其他多组分杂质体系的除杂。

任务5：模型建构

[学生活动]成果展示并讲解（学生的除杂模型如图1所示）。

四、教学反思

1．微项目化学习让课堂成为学生探究的主场

本节课采用微项目化学习，让学生围绕粗盐精制进行多方面、多角度的科学探究。在试剂选择任务完成后，引导学生检验杂质离子，探究试剂用量。学生质疑、讨论，课堂真正成为学生探究的主场。他们沿着粗盐精制的主线，通过不断地质疑一分析研讨一设计方案一讨论方案一确定方案一实验探究一模型建构。整个过程充分体现：学生是课堂的主体，学习的主人；课堂上，学生敢于质疑、乐于思考、善于合作、勇于创新、勤于实践、终于建模，让化学核心素养真正落地生根。

2．微项目化学习让学生“活”起来

威廉·巴特勒·叶芝说过：教育不是注满一桶水，而是点燃一把火。[3]教育不仅仅是知识培养，更重要是燃起学生对知识的渴望，培养主动学习、主动汲取知识的热情。这节课以粗盐精制为项目，以小组为单位，学生在同伴激励与互助下，积极参与实验，根据实验的实践，敢于提问，合作思考、协作交流，共同解决问题。特别是在完成任务2与任务3时，很多同学争论得面红耳赤，讨论得有理有据，思维不断激发，自我认知不断升华。这样的实验探究无疑就是那把火，燃起了课堂的气氛，也燃起了学生主动探究化学、应用化学的热情，学生“活”起来了。

皮亚杰的建构主义教学论指出：学习发生的最佳情境不应是简单抽象的，相反，只有在真实世界的情境中才能使学习变得更为有效。[4]学生在除杂操作过程中生成的问题，问题间的相互关联，贯穿项目学习全程，引领学生不断质疑，不断探索，使学生真实地感受到化学的生命，體会化学的活力，也真正体会到化学理论设计与实践操作的差异，清晰地认识到“生活处处有化学，化学源于生活，用于生活”，使学生号准化学命脉，找准学习化学的“根”，进而学会真知识，获得真技能，落实真素养。

参考文献

[1]夏雪梅，项目化学习设计：学习素养视角下的国际与本土实践[M]．北京：教育科学出版社，2019.

[2]王磊，陈光巨，曹居东．化学必修第一册教师用书[M].济南：山东科学技术出版社，2019.

[3] 曹璐娜，基于学历案的高中生物深度学习研究[D].临汾：山西师范大学，2019．

[4] 张屹，祝智庭．建构主义理论指导下的信息化教育[J].电化教育研究，2002（1）：19-23．