制作藍色固體酒精基于項目式學習的初中化學復習課

劉瑤 李德前

摘要：在初三總復習時學生已經具備了一定的化學知識、實驗技能和探究能力，可以采用項目式學習進行復習。很多學生見過固體酒精，但并不知道那是什么，可以此激發(fā)學生的探究興趣，開展關于制作固體酒精的項目式學習。通過制作藍色固體酒精，復習鞏固相關基礎知識和基本技能，學會定量分析問題，形成元素觀、轉化觀、守恒觀等學科觀念。關鍵詞：項目式學習;初中化學復習;制作固體酒精;教學案例

文章編號：1008-0546（2021）05-0091-04中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.05.023

英國教育家懷特海在《教育的目的》一書中提出：教育只有一個主題，那就是各呈其貌的生活?！读x務教育化學課程標準（2011年版）》課程基本理念之一是“注意從學生已有的經驗出發(fā)，讓他們在熟悉的生活情景和社會實踐中感受化學的重要性，了解化學與日常生活的密切聯(lián)系，逐步學會分析和解決與化學有關的一些簡單的實際問題⑴。”如何讓生活走入化學課堂，讓學生用所學的知識解決真實的生活問題？項目式學習是一條比較有效的途徑。

項目式學習是指學生通過參與項目活動來解決問題，在建構自己的知識體系的同時將知識運用到實際中去⑵。傳統(tǒng)的學習方式雖然也立足于解決實際問題，但主要是學生講述如何去做，而沒有真正地去實踐。項目式學習要以真實并且符合學生知識水平的的問題為背景，學生圍繞這一問題，在教師的指導下， 小組合作，通過查閱資料、設計方案、進行實驗、交流討論等環(huán)節(jié)最終解決問題，獲得項目成果。在初三總復習時學生已經具備了一定的化學知識、實驗技能和探究能力，可以采用項目式學習進行復習。學生在參與項目的過程中，能提升對知識的理解和綜合運用能力，培養(yǎng)自主學習能力、合作能力、創(chuàng)新能力以及批判性思維，融合發(fā)展化學學科核心素養(yǎng)。

一、項目主題確立

生活中與化學有關的問題不勝枚舉，但由于初中化學知識水平的限制，適合學生探究解決的問題并不多。這就需要教師在平時的教學中，要善于挖掘生活資源，從中篩選、提煉、整合出適合初中化學課堂的內容。

固體酒精有方便運輸、燃燒時無刺激性氣味等優(yōu)點，是現(xiàn)在餐飲行業(yè)中常用的燃料，很多學生見過，但他們并不知道那種能點燃的固體是什么。學生有關于固體酒精的生活經驗，同時還存在疑惑，可以此激發(fā)學生的探究興趣，開展關于制作固體酒精的項目式學習。制作固體酒精的方法不一，固化劑的選擇也不同，常用的固化劑有硬脂酸鈉、醋酸鈣、硝化纖維等， 郝舊、李德前提出了一種新方法，即用油脂和氫氧化鈉為原料生成固化劑硬脂酸鈉⑶，筆者結合初中化學知識選擇用醋酸鈣作為固化劑。工業(yè)生產的固體酒精因加入了著色染料而有不同的顏色，筆者選用的“染料”是紫甘藍汁，利用醋酸鈣溶液顯弱堿性能使紫甘藍汁變藍的原理，制作藍色固體酒精。

“制作藍色固體酒精”項目式學習涵蓋的核心知識有：鹽的定義及生成方法、化學方程式的計算、溶液的配制、溶解度及溶解度曲線、影響物質溶解性的因素、溶液的酸堿性等。用到的基本操作有：托盤天平的使用、量筒的使用、過濾、蒸發(fā)結晶、溶解等。該項目用到的知識和技能涉及到多個章節(jié)，適合學生在進行中考總復習時實施，通過復習，鞏固相關基礎知識和基本技能，強化定量分析問題的思維，形成元素觀、轉化觀、守恒觀等學科觀念。

二、項目規(guī)劃方案

項目式學習包含內容多，需要時間長，制定好方案是順利實施的重要保障。規(guī)劃項目時，活動開展和任務安排要充分關注學生的學習基礎、認知發(fā)展和學習障礙，做到過程指導有的放矢⑷。本次項目式學習的規(guī)劃方案由教師事先起草好預案，課上學生交流討

論，師生共同優(yōu)化方案，如圖1所示。實施過程以學生小組合作形式展開，確定方案后進行分組，每組6人， 由小組長給組員分配任務，人人參與。項目需要兩課時完成，第一課時優(yōu)化方案和制取醋酸鈣，第二課時配制醋酸鈣的飽和溶液、制作藍色固體酒精和交流與評價。

三、項目實施過程

1.制取醋酸鈣

[情境]展示生活中固體酒精的圖片，固體酒精在餐飲行業(yè)中應用廣泛，攜帶方便、燃燒污染少、比液體酒精安全性高。固體酒精的成分是什么？

[學生]根據(jù)課前查閱的資料進行交流，固體酒精不是固態(tài)酒精。制作方法有多種，有的用酒精、硬脂酸和氫氧化鈉制作，有的用酒精和醋酸鈣制作。

[教師]根據(jù)初中化學所學的知識，我們選擇用酒精和醋酸鈣制作固體酒精。首先要制取醋酸鈣，醋酸鈣的化學式為，含有醋酸根和鈣離子， 它屬于酸堿鹽中的哪一類物質？

[學生]復習酸堿鹽的概念，判斷醋酸鈣屬于鹽。

[教師]哪兩種物質反應可以生成醋酸鈣？

[學生]回憶酸與堿、碳酸鹽、金屬氧化物反應能生成鹽，提出可以用醋酸與氫氧化鈣、碳酸鈣或氧化鈣反應生成醋酸鈣，書寫三個反應的化學方程式（教師告知學生醋酸的化學式為

[教師]根據(jù)化學方程式思考，從反應現(xiàn)象的角度看，哪一種方法更好？

[學生]醋酸和碳酸鈣反應有氣泡產生，現(xiàn)象明顯，便于判斷反應是否結束。

[教師]制取15.8g醋酸鈣，至少需要醋酸和碳酸鈣的質量分別是多少？

[學生]根據(jù)化學方程式計算，得出醋酸和碳酸鈣的質量，如圖2所示。

[教師]實驗中用的是溶質質量分數(shù)為20%的醋酸溶液，如何用冰醋酸（密度為1.050g/mL）和蒸餾水配制該濃度的醋酸溶液？

[學生]復習配制溶液的步驟，并進行計算，得出

冰醋酸和蒸餾水的體積，如圖3所示。

解：

[學生實驗]小組合作，用量筒量取H.4mL冰醋酸和48mL蒸璃水（注意量筒規(guī)格的選擇、正確的讀數(shù)方法），倒入燒杯中用玻璃棒攪拌混合均勻，配制得溶質質量分數(shù)為20%的醋酸溶液。用托盤天平稱量10g 碳酸鈣倒入450mL的燒杯中（由于反應產生氣泡，會形成很多泡沫，為了防止泡沫外溢，需用大一些的燒杯），再將配制好的醋酸溶液倒入其中進行反應，用玻璃棒不斷攪拌。

[教師]醋酸溶液和碳酸鈣反應比較慢，留出一天的時間讓反應充分進行。醋酸具有揮發(fā)性，且有刺激性氣味，把燒杯放在通風處。

2.配制醋酸鈣飽和溶液

[教師]請同學們觀察上一節(jié)課做的醋酸和碳酸鈣反應的實驗，反應是否結束了？

[學生]觀察到燒杯內仍有很少的氣泡緩慢地放出，反應還未完全結束。

[教師]該反應比較緩慢，完全結束還需一段時間?，F(xiàn)在燒杯中生成的醋酸鈣夠本實驗用的了，我們可以進行下一步。如何從溶液中獲得醋酸鈣固體？

[學生]觀察到燒杯內由于碳酸鈣未反應完，液體是渾濁的，應該先過濾再蒸發(fā)結晶。

[教師]引導學生復習過濾和蒸發(fā)所用的儀器、操作要點、玻璃棒的作用等，強調蒸發(fā)時防止溫度過高， 要間歇加熱。

[學生實驗]小組合作，過濾渾濁的液體，得到澄清的醋酸鈣溶液，再蒸發(fā)結晶，得到醋酸鈣固體（有的小組先過濾一部分液體進行蒸發(fā)，再過濾剩余部分， 過濾和蒸發(fā)同時進行，可以節(jié)省時間）。

[教師]用溫度計測得現(xiàn)在的溫度大概是3（rc，如何配制30龍時醋酸鈣的飽和溶液？

[學生]需要查閱30T時醋酸鈣的溶解度。

[教師]展示不同溫度下醋酸鈣的溶解度，如表1。

[教師]用酒精浸泡紫甘藍可以獲得其中的花青素，因為花青素易溶于酒精，同學們查閱資料可知醋酸鈣難溶于酒精，這說明影響物質溶解性的因素是什么？

[學生]溶質的性質。

[教師]醋酸鈣難溶于酒精，卻易溶于水，這說明影響物質溶解性的因素是什么？

[學生]溶劑的性質。

[教師]同學們將紫甘藍的葉子撕成碎片放入燒杯中，再倒入40mL酒精。

[學生實驗]小組合作，按照要求用酒精浸泡紫甘藍葉子，用玻璃棒攪拌一會，溶液變成紫色。

[教師]請同學們取25mL醋酸鈣的飽和溶液，將浸泡過紫甘藍的酒精緩緩倒入其中，觀察現(xiàn)象。

[學生實驗]小組合作，按照要求操作，觀察到有藍色的凝膠慢慢出現(xiàn)（如圖4所示）;靜置一會，燒杯中的溶液都變成了藍色的凝膠，用藥匙取出一小塊（如圖5所示）;放在石棉網上點燃（如圖6所示），觀察實驗現(xiàn)象。

[學生]復習溶解度的概念，說出“30°C時，醋酸鈣的溶解度為33.8g”的含義。

[教師]30℃時，25mL水中加入多少克醋酸鈣能形成飽和溶液？

[學生]通過簡單計算可知需要8.45g醋酸鈣。

[教師]觀察表1中的數(shù)據(jù)，醋酸鈣溶解度有什么特點？

[學生]與大多數(shù)物質不同，醋酸鈣的溶解度大體上隨溫度的升高而降低，且受溫度影響不大。

[教師]所以我們選擇蒸發(fā)結晶的方法使醋酸鈣從溶液中析出。

[學生實驗]小組合作，用托盤天平稱量8.5g醋酸鈣，倒入燒杯中，再用量筒量取25mL水倒入其中，用玻璃棒不斷攪拌，至固體充分溶解。

3.制作藍色固體酒精

[教師]我們用的“染料”是紫甘藍，紫甘藍中含有花青素，是一種酸堿指示劑，醋酸鈣溶液顯弱堿性，會使花青素變藍。

[教師實驗]取少量醋酸鈣溶液，滴加紫甘藍汁， 溶液變藍。

4.交流與評價

[學生]小組之間互相展示制作好的固體酒精，發(fā)現(xiàn)有差異，有的小組固體酒精沒有呈現(xiàn)藍色，而是紫色的，交流討論出現(xiàn)這種情況的原因，發(fā)現(xiàn)可能是溶液不顯弱堿性導致的。

[教師]我們配制的醋酸鈣溶液不顯弱堿性，說明溶液中混有其他雜質。

[學生]制取的醋酸鈣固體中殘留一些醋酸，使得配制的醋酸鈣溶液不顯弱堿性，可以把固體放在通風處，等醋酸揮發(fā)完了再進行實驗。

[教師]制作好的固體酒精應該如何保存？

[學生]酒精有揮發(fā)性，應該密封保存，要遠離火源，放在陰涼之處。

[教師]一些廠家為了節(jié)約成本，用甲醇制作固體酒精，這樣可行嗎？

[學生]甲醇對人體有害，會使人中毒，不能用甲醇生產固體酒精。

[教師]現(xiàn)在同學們觀察一下燒杯內的固體酒精， 發(fā)現(xiàn)有什么變化嗎？

[學生]之前是凝膠狀態(tài)，現(xiàn)在有些軟化變形了。

[教師]用醋酸鈣制作的固體酒精，容易軟化變形，不易長時間保存，氫氧化鈉和硬脂酸為固化劑性能比醋酸鈣好，更適宜生產固體酒精⑸。硬脂酸和氫氧化鈉的反應是高中化學學習的內容，學習完之后， 同學們就可以用硬脂酸和氫氧化鈉制作出質感更好， 能長期保存的固體酒精了。

四、項目教學反思

1.合理設計藥品用量，強化定量思維

本次項目式學習中藥品的用量是筆者經過查閱資料、反復實驗確定的，在確保項目成果的前提下，合理減少藥品的用量，可以培養(yǎng)學生的節(jié)約意識。

在實驗時，向25mL醋酸鈣飽和溶液中倒入大約30mL的酒精，既能觀察到明顯的實驗現(xiàn)象，形成固態(tài)凝膠的量又比較適宜。項目實施時的氣溫在30Y左右，根據(jù)該溫度下醋酸鈣的溶解度計算，25mL水中溶解8.45g醋酸鈣可以達到飽和狀態(tài)。由于在制取醋酸鈣的過程中，考慮到化學反應的限度問題，以及過濾、蒸發(fā)等操作中醋酸鈣會損失一部分，于是按照生成15.8g的醋酸鈣來確定碳酸鈣和醋酸的質量，最終能獲得醋酸鈣的質量大約在9g?10g之間，足夠制取固體酒精的用量。配制溶質質量分數(shù)為20%的醋酸溶液來與碳酸鈣反應，一是考慮到反應速率不能太慢，二是考慮到醋酸溶液中的水能把生成的醋酸鈣完全溶解，并且形成比較濃的醋酸鈣溶液，便于蒸發(fā)結晶。過濾未反應完的碳酸鈣后，濾液中剩余的醋酸可以在蒸發(fā)時起到抑制醋酸鈣水解的作用。

取材于生活的項目本身有一定的復雜性，尤其是涉及到定量問題，而課堂時間有限，教師在開發(fā)項目時要盡可能地簡化項目，符合初三學生的認知水平， 突出復習主題，多方面考慮合理設計藥品用量，讓學生在探究的過程中感受定量思想在化學學習中的重要作用，強化定量思維。

2.關注課堂生成性問題，培養(yǎng)批判性思維

教師在開發(fā)項目時要熟悉用到的每一種物質的性質，充分預設可能出現(xiàn)在課堂中的問題，以便及時給學生答疑解惑。比如，有的小組在蒸發(fā)結晶時發(fā)現(xiàn)白色固體中摻雜少量的黑色固體，便質疑黑色固體是什么，學生能根據(jù)醋酸鈣中含有碳元素推測黑色固體可能是碳;醋酸鈣在溫度較高時會發(fā)生炭化產生炭黑，應該是學生在蒸發(fā)時溫度過高導致的。有的小組在向飽和醋酸鈣溶液中倒入浸泡過紫甘藍的酒精時， 發(fā)現(xiàn)產生的藍色凝膠不如其他小組多，便尋找原因;經分析，可能的原因是醋酸鈣溶液沒有達到飽和狀態(tài)，或者紫甘藍在酒精中浸泡時間較長，水分也進入酒精中，把飽和醋酸鈣溶液變得不飽和了。有的小組制得的是紫色的固體酒精，經交流也找到了原因。

項目式學習中出現(xiàn)的課堂生成性問題，是培養(yǎng)學生質疑精神和批判性思維的契機。教師要多關注學生提出的疑問，先引導學生結合所學知識進行分析、猜想，再告訴他們原因，如果解答不了，可以課后師生共同查閱資料，這也是教學相長的一種體現(xiàn)。

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