基于模型認知的初中化學項目式學習

徐立堂　張賢金　鄭婷婷

摘要：以“從粗鹽到餐桌上食用鹽”為項目主題，開展基于模型認知的初中化學項目式教學實踐。學生通過完成“粗鹽中難溶性雜質(zhì)的去除（粗提）”“食鹽的精制（精提）”“營養(yǎng)鹽”三個子項目任務(wù)，促進知識遷移，培養(yǎng)學科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：項目式教學;物質(zhì)提純;認知模型;初中化學

文章編號：1008-0546（2022）06x-0007-05?? 中圖分類號：G632.41?? 文獻標識碼： B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.06x.002

一、項目意義

《義務(wù)教育化學課程標準（2011年版）》明確提出學生“至少要完成的化學實驗活動”包括“粗鹽中難溶性雜質(zhì)的去除”[1]?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（2017年版2020年修訂）》指出“初步學會物質(zhì)的檢驗、分離、提純和溶液配制等化學實驗基礎(chǔ)知識和基本技能”;“學生必做實驗”包含“用化學沉淀法去除粗鹽中的雜質(zhì)離子”[2]。初中階段主要以粗鹽中難溶性物質(zhì)的去除為例，學會溶解、過濾、蒸發(fā)等方法，引導(dǎo)學生從固液分離的視角，分析從混合物中提純物質(zhì)的化學思想。而高中階段則以除去粗鹽中難溶性雜質(zhì)后的濾液中可溶性微粒（如： Ca2+，Mg2+，SO -等）的去除為載體，使學生學會使可溶性雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為沉淀或氣體等方式達到與溶液分離的物質(zhì)提純方法。

宋心琦認為，當條件具備時，還是完成粗鹽提純實驗的全過程為好[3]?；诖耍卷椖恳浴皬拇蛀}到餐桌上食用鹽”這一真實情境開展研究，通過“粗鹽中難溶性雜質(zhì)的去除（粗提）”“食鹽的精制（精提）”“營養(yǎng)鹽”等三個子項目展開教學，將初高中相關(guān)知識進行有效融合，通過方案設(shè)計、實驗探究、認識標簽中化學知識等研究對象的相互關(guān)聯(lián)，通過教師導(dǎo)引、學生合作探究，形成解決“物質(zhì)分離和提純”及“認識標簽中化學知識”的認知模型，使學生在遇到真實情境時能遷移這種思路和方法解決問題，促進學生科學探究、創(chuàng)新意識等學科核心素養(yǎng)的培育。

二、教學目標

本項目以“從粗鹽到餐桌上食用鹽”這一真實情境作為項目開展研究，承載混合物分離，實驗基本操作，酸、堿、鹽性質(zhì)，認識標簽中的化學知識。教學目標如下：

1.通過復(fù)習溶解、過濾和蒸發(fā)的基本實驗操作技能，學會用這些技能對混合物進行分離。

2.根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)的條件，學會選擇粗鹽中可溶性雜質(zhì)的去除試劑，設(shè)計“濾液中可溶性雜質(zhì)的去除”實驗方案，構(gòu)建去除可溶性雜質(zhì)的認知模型，培養(yǎng)學生知識遷移能力。

3.認識食鹽包裝袋標簽中各項數(shù)據(jù)的含義，了解標簽中的化學知識，培養(yǎng)學生獲取信息能力及應(yīng)用化學知識解決現(xiàn)實問題的能力，彰顯學科社會價值。

三、項目分解及教學流程

1.項目分解

圖1是“從粗鹽到餐桌上食用鹽”的項目分解。

2.教學流程

表1是“從粗鹽到餐桌上食用鹽”的教學流程。

四、教學過程

項目一：粗提——構(gòu)建除去粗鹽中不溶性雜質(zhì)的認知模型

[演示實驗]教師引導(dǎo)學生回顧“粗鹽中難溶性雜質(zhì)的去除”實驗（人教版九年級化學下冊“實驗活動8”），并進行演示。結(jié)合演示實驗，教師從化學實驗的“三要素”提出以下問題。

[問題1]混合物分離的思路是什么？

[學生1]用過濾的方法可以實現(xiàn)不溶性雜質(zhì)與氯化鈉的分離。

[學生2]先把混合物溶于水，根據(jù)不溶性雜質(zhì)不溶于水，氯化鈉可溶于水，然后再過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶。

[追問]兩位同學的思路是正確的。那為什么濾液通過蒸發(fā)、結(jié)晶后可分離出食鹽？其依據(jù)又是什么呢？

[學生3]溫度變化對氯化鈉的溶解度影響很小。

[教師]不溶性雜質(zhì)與可溶性物質(zhì)分離的基本思路：使混合物通過某種介質(zhì)（實驗室常用濾紙），其中一種物質(zhì)可以通過而另一種被阻擋下來，從而達到分離的目的。而可溶性物質(zhì)要從溶劑中分離出來則應(yīng)考慮溫度變化對物質(zhì)溶解度的影響。

[問題2]“粗鹽中難溶性雜質(zhì)的去除”實驗中選擇儀器設(shè)備的依據(jù)是什么？

[學生]根據(jù)粗鹽的性質(zhì)，包括物理性質(zhì)和化學性質(zhì)進行選擇。

[教師]回答不夠完整。依據(jù)不溶性雜質(zhì)與可溶性物質(zhì)分離基本思路，即粗鹽中不溶性雜質(zhì)和氯化鈉的性質(zhì)以及實驗所應(yīng)達到的目的來選擇儀器設(shè)備。

[問題3]用這種方法制得的鹽是否為純凈物？

[學生]不是純凈物，粗鹽去除不溶性雜質(zhì)后還含有可溶性雜質(zhì)。

[教師]對，得到的精鹽中還含有鈣、鎂鹽等可溶性雜質(zhì)，屬于混合物。

[歸納]操作流程如圖2。

[遷移應(yīng)用]如何除去實驗室用氯酸鉀和二氧化錳加熱制氧氣后固體混合物中的二氧化錳。

學生以小組為單位合作設(shè)計方案。

[資料]二氧化錳不溶于水。氯化鉀在不同溫度時的溶解度（表2）。

[學生小組1]固體混合物先溶于水，然后過濾便可。

[學生小組2]1組同學說得不完整，過濾后得到的是氯化鉀溶液，還要蒸發(fā)、結(jié)晶才可以。

[教師]2組同學補充得很好。氯酸鉀和二氧化錳加熱制氧氣后固體混合物中含有二氧化錳和氯化鉀，

其中氯化鉀可溶于水，而二氧化錳不溶于水，所以可以把固體混合物先溶于足量的水，然后過濾除去二氧化錳。根據(jù)資料，溫度變化對氯化鉀溶解度影響小，所以濾液再通過蒸發(fā)、結(jié)晶便可得到氯化鉀。

設(shè)計意圖：化學研究對象為純凈物，義務(wù)教育課程標準選擇學生熟悉的“粗鹽中難溶性雜質(zhì)的去除”為必做實驗，旨在使學生學會從混合物中分離出純凈物的實驗技能。通過演示實驗和設(shè)置實驗“三要素”遞進邏輯關(guān)系的問題鏈，培養(yǎng)學生實驗操作能力，創(chuàng)新意識與科學精神、證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)，體會可溶與不溶混合物分離的認知模型思路，實現(xiàn)深度學習。D6BAEDCC-6FC5-43C4-8731-BF345EBEEE52

項目二：精提——構(gòu)建除去可溶性雜質(zhì)的認知模型

[提出問題]除雜的原則是什么？

[學生活動]學生分為八組，以組為單位進行討論，總結(jié)如下。

除雜的原則：（1）不增：不增加新雜質(zhì)。（2）不減：不減少主要成分。（3）易分：雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體、沉淀等，易分離出去。[資料]曹葵等研究發(fā)現(xiàn)，在粗鹽提純實驗操作步驟中必須確保 SO -首先去除，否則就會因鹽效應(yīng)而使部分BaSO4溶解，造成 SO -不能去除干凈[4]。劉志紅等認為加入鹽酸后濾液pH控制在2-3之間，基本可以除盡 CO 不會殘留 HCO