课程思政理念下融合制盐发展历程的教学实践

2024-12-05 00:00:00黄瑾汪秋英张小亮朱坤

化学教学 2024年11期

摘要：以“用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子”教学为例，在课程思政理念下融合制盐史的发展为情境线索，充分挖掘传统文化的学科价值，引导学生在分析素材的同时初建、修正、完善物质分离提纯的一般模型，通过任务驱动及实验方案实施使学生切身体会除杂的过程，在数字化实验定量视角下结合定性分析除杂过程中的宏微变化，使思政与教学同向并行。

关键词：课程思政；教学设计；制盐史；数字化实验；传统文化

文章编号： 1005-6629（2024）11-0036-07

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

1 问题的提出

习近平总书记在2018年全国教育大会上提出“要坚持把立德树人作为教育的根本任务”，课程思政则是落实这一根本任务的重要途径［1］。课程思政是指在各学科课程中，充分利用好课堂教学的主渠道作用，努力发掘课程本身所蕴含的思想政治教育元素，坚持有机融合的原则，在系统、科学地进行知识讲授的过程中，有意识地开展理论传播、思想引领、价值引导、精神塑造和情感激发的教育方式［2］。《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“课标”）［3］指出，要“有机融入社会主义核心价值观、中华优秀传统文化、革命文化和社会主义先进文化教育内容”，在化学课堂中如何呈现部分化学知识背后的中华意蕴，将合适的思政素材融入课堂教学是值得探索的问题。

2 融入课程思政的高中化学教学现状分析

近五年，课程思政理念逐步由高校渗透到中小学。通过文献检索、分析以及观摩优质课视频发现，课程思政的身影也更加频繁地出现在高中化学教学当中。从课程思政素材的来源来看，部分高中教师或借助教材中的栏目内容如“化学与职业”［4］，或结合中华优秀传统文化如酿酒［5］、化工生产如合成氨工业［6］来进行教学。但在众多课例中不乏出现思政板块与教学板块割裂以及思政素材挖掘深度不够的情况，使得课程思政只是浅层地浮于表面，未能真正发挥育人作用，主要原因在于教师对课程思政理念的理解程度不深、思政素材与教学的融合点难以把握［7］以及思政教学评价体系的欠缺［8］。其中，将思政素材与教学内容有效融合是构建学科育人课堂的关键。笔者将以人教版高中化学必修第二册“用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子”为例，进行设计、实践与反思。

3 “用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子”教学实例

3.1 教学主题分析

“用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子”作为学生必做的实验内容，“课标”要求能利用典型代表物的性质和反应，设计常见物质制备、分离、提纯、检验等简单任务的方案。在其他版本教材中，鲁科版将该内容纳入离子反应的应用，以“活动·探究”栏目“食盐的精制”呈现；苏教版则将其作为“海洋化学资源的综合利用”单元中的第一个板块，突出化学方法在资源利用中的价值。

文献分析发现，一线教师在教授该内容时大多注重除杂试剂的选择、添加量及顺序的确定，学生只能单一理解粗盐的分离提纯，无法对分离提纯模型进行系统性的学习、理解，遇到陌生情境存在分析以及迁移应用上的困难；或基于粗盐提纯构建多组分混合体系的除杂模型，未挖掘蕴含于粗盐提纯背后的思政意蕴。基于以上考量，将人教版中的内容进行梳理进阶并补充我国制盐发展历程，分析其学科核心素养的落脚点，见图1。

3.2 思政素材与育人价值的链接

在查阅书籍《范旭东企业集团历史资料汇编——久大精盐公司专辑（上下册）》《四川盐法志》、视频资料、文献后，选取我国千年盐都四749c35c8b37ad3a27d1d9fdb80055384川自贡的古法制盐，以及1914年在天津创办、1938年因战况迁址自贡的久大精盐公司近现代、当代制盐发展等历史资源为思政素材，构建古代、近现代、当代为时间线的制盐发展史，突出情境的整体性、衔接性以及课程思政要素的渗透，目的在于使设计实验方案、物质分离提纯的一般模型等知识结构化的同时，发挥学科的育人功能。具体思政素材及育人价值见表1。

3.3 教学设计与思考

3.3.1 教学目标

本课题适宜开设在硫酸根离子的检验学习完成后，或作为章末实验活动，此时学生已基本了解溶解、过滤、蒸发的操作要求，学习了元素及其化合物基本性质，具备运用已有知识检验常见离子的能力。教学目标如下：

（1）能够在古法制盐方法步骤基础上初步建立物质分离提纯模型，体会化学与生产的联系；

（2）能够在确定除杂方案基础上实施实验方案，熟悉溶解、过滤、蒸发实验操作，发展严谨的科学态度和动手操作的能力；

（3）能够在理解各步骤作用基础上修正、完善分离提纯模型并迁移应用，在思维结构化的同时发展证据推理与模型认知的核心素养；

（4）能够在了解工艺的更迭创新及实业家范旭东、技术家肖家干的事迹后，感受技术进步给国家带来的影响，体会科学家的贡献，培养家国情怀。

3.3.2 教学流程图

在确定教学情境后，依据教学目标设计了连续2课时的教学活动：第1课时任务为了解古、近现代制盐历程，设计粗盐提纯方案；第2课时任务为实施实验方案，完善一般模型。本文以林崇德“构建中国化的学生发展核心素养”［9］一文为参考，选取其中符合化学学科特色的描述为思政元素，结合表1设计教学流程如图2所示。

3.4 教学过程实录

3.4.1 走进古法制盐，初建一般模型

［课堂导入］请看图片：超市货架上摆放的盐，它有着“百味之首”的称号。

［教师讲授］对比当代与古代的盐，呈现《天工开物》对盐的描述：“口之于味也，辛酸甘苦经年绝一无恙，独食盐禁戒旬日，则缚鸡胜匹、倦怠俨然。”如何得到盐呢？

［学生交流］分析古文含义，感受盐对生活的重要性并提出想法：海水晒盐。

［教师评价］该方法更适合沿海城市。播放视频《自贡盐井——传承千年的采盐术》，请同学们注意千年盐都自贡古法制盐的原料及步骤。

［学生描述］盐水（原料）-煮-盐结晶过程；联想“煮”至“蒸发”的实验方法。初步建构物质分离提纯的一般模型：原料-提纯-产物。

［资料卡片］“自贡井盐含有Ba2+，食者会出现‘软病’；山西池盐含有Na2SO4、 MgSO4，食之则味苦；若粗盐中含有MgSO4·7H2O，即泻盐，会导致腹泻”。

［学生概括］粗盐不能直接食用，对健康有碍。

［教师讲授］古人也意识到这个问题，在《四川盐法志》中记载：当煮盐接近于饱和时，“即入豆汁澄之，又煮许时，渣滓皆浮聚於面，隨挹出，又入豆汁二三次，渣净水澄”［10］。古人借助豆汁的胶体性质及其成分蛋白质使盐水澄清、提高品质。

3.4.2 分析近现代制盐，修正一般模型

［教师引导］近代，为了满足人们对盐的需求量和品质要求，我国民族化工之父范旭东在了解欧美制盐方法后，1914年于天津创办了久大精盐公司。他夜以继日依靠简陋的设备反复实验，克服技术、条件的困难生产出了中国人的第一包精盐，氯化钠含量由50%升高到了90%，摘掉了中华民族“吃土民族”的帽子。下面我们来看看他是如何做的。

［资料卡片］久大创办最初两年的精盐制法：“使粗盐溶解成饱和之盐卤，再通过沙板数层，滤净泥渣流入澄清池。池内有石灰乳少许，可使铁化合物沉淀于池底。［11］”

［学生］将粗盐溶解后过滤，用Ca（OH）2溶液使杂质Fe3+沉淀除去：

Fe3++3OH－Fe（OH）3↓

［学生评价］但依据除杂原则“不增、不减、易分、复原”，增加了其他的杂质离子，需要改进。

［任务驱动］若你是粗盐提纯的工艺设计师，需对含Ca2+、 Mg2+、 SO2-4的粗盐进行除杂，请遵循除杂原则并以资料卡片所示实验流程图（见图3）表示。

［学生设计方案］独立思考后讨论，小组汇报分享见图4。

［教师评价］多数同学按图3框架设计了流程，但部分同学遗漏对原料的处理。随着我国纯碱工业的崛起，久大精盐公司在1934年改进了精盐制法：“利用纯碱溶液去其不纯物质Mg2+、 Ca2+，……导入沸卤锅内再导入烤盐机内，烘烤之”。正是这一改进使得久大精盐的NaCl含量达到了95%［12］，开启了中国盐业界的新纪元。请结合久大制盐方法，说说除杂想法。

［学生发言］除去Ca2+用Na2CO3溶液；除去Mg2+用Na2CO3溶液或NaOH溶液;除去SO2-4用BaCl2溶液。要添加适量、过量的除杂试剂。

［教师追问］除去Mg2+的试剂理论上都合适，是否有最优选？结合资料判断。

［资料卡片］当溶液中剩余离子浓度为1.0×10-5mol/L时，认为该离子沉淀完全。当Mg2+浓度为1.0×10-5mol/L时，所需CO2-3的浓度为0.68mol/L、 OH-的浓度为7.49×10-4mol/L。

［学生分析］Mg2+用NaOH溶液除去更合适，因为在溶液同浓度的情况下，用Na2CO3溶液来除去Mg2+需要更多试剂，会造成试剂的浪费。

［教师提问］这很符合“绿色化学”的理念，那么除杂试剂添加多少呢？

［学生讨论］过量，因为要确保杂质离子全部除去。为确定试剂添加过量，要在加入除杂试剂静置后向上层清液再滴加除杂试剂，若没有沉淀产生就是过量。

［学生反馈］书写除杂过程中反应的化学方程式。

［教师提问］由于杂质离子浓度未知，为确保全部去除要添加过量试剂。如何确定试剂添加过量呢？

［学生思考］加入除杂试剂后向上层清液再滴加除杂试剂，没有沉淀就是过量。

［数字化实验演示］借助电导率传感器来确定过量除杂溶液的体积。为使得电导率在可测范围内，将5g粗盐溶于20mL蒸馏水溶解过滤后稀释20倍，取40mL向其中滴加0.01mol/L BaCl2溶液。数据处理后溶液的电导率变化曲线见图5。

［教师引导］请从宏、微视角分析曲线成因。

［学生观察实验、分析说明］宏观现象：随着BaCl2溶液的滴加烧杯内溶液逐渐浑浊，电导率曲线先下降再上升；微观分析：Ba2+与SO2-4反应生成了BaSO4沉淀，降低了溶液中的离子浓度使得曲线下降，最低点是杂质离子SO2-4完全去除；随着除杂试剂过量，溶液中的离子浓度会增加，形成了升高的电导率曲线。

［教师讲解］久大是通过浓度关系来添加适量除杂试剂的，即“用适量石灰处理浓度相宜之盐卤，则因硫磺浓度间之关系……”［13］。现在制盐工业的做法是用离子分析仪确定杂质种类，依据杂质与除杂试剂分子量的比值、除杂试剂纯度、过剩系数Y、处理量G等精确计算、定量添加。

［教师提问］试剂的添加顺序如何？

［学生讨论］BaCl2溶液要先于Na2CO3溶液添加，否则会引入新杂质离子Ba2+；并且当除杂试剂均过量时会有CO2-3、 OH-剩余，因此过滤后再添加盐酸至无气泡冒出，且溶液为中性。

［教师评价］没错，同学们考虑得非常全面，但为保证OH-除尽，最好使pH≤6。

［资料卡片］补充久大制盐方法：1945年，久大利用晒卤台对盐水进行加速浓缩，并通过改良盐田使得产出的精盐NaCl含量达到了98%；再用洗涤方法，使纯度高达99%

［14］。

［教师讲解］讲解洗涤结晶/沉淀的目的、原则、选择洗涤剂的方法。为粗盐精制提供多种洗涤剂：蒸馏水、酸、饱和NaCl溶液、NaOH溶液。

［学生判断］洗涤杂质沉淀时用蒸馏水；洗涤结晶时用饱和NaCl溶液。

［归纳小结］完善粗盐提纯实验流程图，修正分离提纯一般模型见图6。

［教师提问］经历了粗盐除杂方案的设计、修改、完善，你有什么感受？

［学生分享］现在先进的仪器使得粗盐除杂更加简便、效率更高，而范旭东前辈在科技不发达情况下，付出许多艰辛将盐纯度提升到99%，非常不容易。而制盐方法一直都在改进，正是这种锲而不舍的精神给我们的生活带来了巨大的改变。

［教师归纳］此方案即为近现代久大制盐的缩影。

［粗盐提纯实验］实验用品：粗盐、0.1moL/L BaCl2溶液、20%NaOH溶液、饱和Na2CO3溶液、6moL/L盐酸、蒸馏水、pH试纸、电子天平、药匙、量筒、烧杯、玻璃杯、胶头滴管、漏斗、滤纸、蒸发皿、坩埚钳、铁架台、铁圈、陶土网、酒精灯、火柴。

［实验过程］学生按照上述经讨论较为完善的除杂方案进行分组实验，在实验过程中学生进一步熟悉溶解、过滤等操作，并在教师指导下完成蒸发、结晶，大部分学生得到的精盐产率为45%～60%。

［表现性评价］实验方案：选择按顺序加入过量除杂试剂后进行过滤，若依然浑浊则过滤第二次；实验操作：缺乏实验操作经历，对于溶解、过滤、蒸发操作需教师示范、讲解，大体上能够按规范完成实验；实验产率：少数学生出现过滤失误使产率较低或Na2CO3溶液、HCl溶液加入过多使产率极高的情况。

3.4.3 了解当代制盐，完善一般模型

［教师阐述］久大公司1938年因战况被迫迁址自贡，资料中记载“烧盐一担，用煤有多至四担以上者”［15］；在《中国工程师学会四川考察团报告》中提出“若改用真空锅，则烧煤一斤，可制盐五、六斤”［16］。

［学生评价］久大以往的制盐方法能耗非常大，需要改进。

［教师阐述］肖家干学者留学回国后，在我国制盐设备落后的情况下潜心钻研，在1939年于自贡试验出了“灶用制盐真空机”并于1942年取得专利，拉开了我国真空制盐的序幕。但由于资金、技术问题无法继续生产，到解放后才开始兴建真空制盐厂［17］，久大也逐渐应用真空装置制盐，发展到2017年，采用的是五效真空制盐。

［多媒体］观看视频了解当代真空制盐的原理，讨论真空制盐的优势。

［学生发言］利用真空制盐装置能够对二次蒸汽循环利用，更加环保；密闭的空间也能减少外来杂质，提升盐的品质。

［教师介绍］如今的久大公司能够日产1000吨食盐，因此我国人民不需要参与“食盐抢购潮”：以人均每日6g盐计算，仅久大公司自贡制盐区一个生产基地的产能就能满足1.6亿人的日常需求［18］。

［学生汇报］当前久大自贡基地产盐类型及用途——依据盐的来源、制盐技术不同，可分为精纯系列、绿标系列、自贡井盐系列、千米深井系列、盐当家系列、自流井贡盐；依据用途不同，可分为调味盐、理疗盐、身体护理盐。

［教师评价］随着时代的发展以及人们的需求变化，我国制盐技术一直在不断革新，每一次改进都实现了产能、节能等技术的进步，以及种类的丰富和品质的提升，给我们生活也带来了更大的改变，这一切都离不开盐业工作者的辛勤付出。

3.4.4 课堂总结

［课堂归纳］梳理教学思路，总结范旭东、肖家干的贡献及化学在盐业中的作用；回顾粗盐提纯中应用的预处理、提纯方法，在教师补充下逐渐完善完整的物质分离提纯一般模型，见图7。

［迁移应用］依据资料“果胶是一种天然、无毒的水溶性膳食纤维（多糖），在酸性溶液中较在碱性溶液中稳定，大量存在于苹果、柑橘等果皮中，呈白色至浅棕色粉状，无味。它具有较好的水溶性，温度越高，溶解度越大，但不溶于醇类等溶剂”设计从果皮中提取果胶的实验流程图。

［表现性评价］基本能够选择以酸作为溶解果胶试剂，并通过加热提高其溶解度，大多数学生可以想到把醇类试剂加入酸浸液中提取果胶，但个别学生会遗漏洗涤步骤。

4 教学实践反思

从课堂表现来看，学生对思政素材表现出极大的兴趣，能够较好地跟随思政线内化知识，能依据所学模型及资料卡片设计较为完整的果胶提取流程，较大程度上符合课前预设；从课后反馈来看，学生能够迁移所学知识分析试题中陌生情境下的物质分离、提纯流程，且通过主题小论文及访谈情况可以看出预设的思政素养目标基本达成，但讨论角度因人而异。综合教学实践过程，课程思政理念下的化学教学设计关键点如下：

4.1 寻找学科思政素材，深入挖掘育人价值

在国家“立德树人”根本任务的指引下，教师应立足于教材本身，寻找可利用的素材资源，先研究各版本教材及“课标”建议素材，再寻找课外素材如传统文化、地域特色非遗、时事等资料，挖掘其中的育人价值并链接课堂。

4.2 确定学科思政元素，明确素材价值指向

学科思政元素的确定是剖析素材教学价值的前提，需要充分考虑我国学生核心素养的发展要求、社会主义核心价值观、“课标”要求以及学科特点，有不少学者对化学学科思政元素进行了分类和概念界定，综合来看分为国家层面、社会层面、公民素质层面、学科素养层面四大维度。教师可借鉴或自行归纳思政元素对素材教学价值进行梳理，设计合适的教学活动引导学生体会思政意蕴，铺实育人路径，做到“润物无声”。

4.3 合理运用思政素材，贴合教学实际需求

为避免思政与教学“两张皮”现象，融合思政素材的化学课堂应是目标导向、与高考综合改革同向并行的，做到“教、学、考”有机衔接。如本课例中，特选取相关素材融合高考考点之一——沉淀的洗涤，在补充思政真实情境的同时学习化学知识，修正并完善好一般模型以解决真实的实际问题，从而发展学生模型认知的核心素养。教师对思政素材的了解和挖掘要足够深，才能找到合适的思政与教学的融合点，从而避免为了思政而“思政”。

参考文献：

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