融入優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的初中化學(xué)學(xué)科實踐活動設(shè)計

摘 要： 以“自制西瓜霜”為項目主題，在教學(xué)過程中融入《本草綱目》、灘田法制芒硝、古法制作西瓜霜等中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，通過“西瓜霜的制作體驗”“西瓜霜制作原料的鑒別”“西瓜霜原料獲取原理的探究”“西瓜霜產(chǎn)品的展示”等環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生小組合作開展探究實驗，測出西瓜霜的原料成分，感知西瓜霜形成過程中的物理變化和化學(xué)變化，在鍛煉實踐探究能力的同時增強(qiáng)了文化認(rèn)同感。

關(guān)鍵詞： 優(yōu)秀傳統(tǒng)文化； 項目化學(xué)習(xí)； 西瓜霜； 物質(zhì)檢驗

文章編號： 10056629（2024）10005806

中圖分類號： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

1 問題的提出

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》提出要“傳承中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，挖掘其中蘊(yùn)含的古老技術(shù)和人文精神，增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任感和民族認(rèn)同感”［1］。中藥是中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的典范，其制作方法和提取工藝蘊(yùn)含豐富的化學(xué)知識與技能，可以作為情境素材融入化學(xué)教學(xué)中。項目化學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者以小組為單位合作解決基于課程的、主題式的、挑戰(zhàn)性的情境問題的活動，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在真實情境下進(jìn)行有意義的科學(xué)探究［2］。以傳統(tǒng)中藥西瓜霜的制作為項目化學(xué)習(xí)主題，采用實驗探究的方式檢驗西瓜霜的原料成分，并親手實踐制備項目成果西瓜霜，實現(xiàn)優(yōu)秀傳統(tǒng)工藝和項目化學(xué)習(xí)的充分融合。

物質(zhì)的檢驗和制備是中學(xué)化學(xué)重要的教學(xué)內(nèi)容。初中化學(xué)各種離子的檢驗方法比較瑣碎，分布在教材的不同章節(jié)，往往成為學(xué)生記憶的難點。本節(jié)課在學(xué)生學(xué)習(xí)了常見的酸、堿、鹽后，以“自制西瓜霜”的學(xué)科實踐活動為基礎(chǔ)，融入“制作原料的鑒別”問題，讓學(xué)生通過實驗探究的方式，應(yīng)用離子檢驗的方法解決實際問題，有利于鞏固學(xué)生所學(xué)知識，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維。鹽類提純，尤其是工藝流程圖也是初中化學(xué)的重點之一，傳統(tǒng)教學(xué)通常由教師直接給出工藝流程，而且情境比較單一（多為海水制鹽），本節(jié)課讓學(xué)生從古籍文本和芒硝的性質(zhì)推理并畫出工藝流程，有利于豐富教學(xué)情境素材，培養(yǎng)學(xué)生解決真實問題的能力。

2 教學(xué)目標(biāo)

（1） 能夠綜合運用離子檢驗、物質(zhì)分離提純、溶解度、滲析等知識解決“西瓜霜原料鑒別”和“芒硝提取工藝”等實際問題，培養(yǎng)科學(xué)探究與實踐素養(yǎng)、工程思維和問題解決能力［3］。

（2） 能夠運用探究性實驗的一般流程，設(shè)計實驗方案，增強(qiáng)與他人分工協(xié)作解決問題的能力。

（3） 在解決問題的學(xué)科實踐過程中，感悟民族智慧，增強(qiáng)文化自信。

3 教學(xué)流程

“自制西瓜霜”項目的教學(xué)流程如圖1所示，其中“西瓜霜的制作體驗”是課前實踐，其余環(huán)節(jié)是課中探究。

4 教學(xué)實錄

4.1 課前實踐：西瓜霜的制作體驗

［課前任務(wù)］提前2～3周布置實踐性作業(yè)，讓學(xué)生在家親自體驗西瓜霜的制作過程。

［制作步驟］西瓜霜的制作主要分為如下幾步（參考圖2）：

（1） 準(zhǔn)備原料：學(xué)生自備新鮮西瓜、菜刀、瓦罐，教師提供一包“鹽”。

（2） 瓜瓤切片：把西瓜瓤切成片狀，不用去皮。

（3） 放入瓦罐：一層西瓜片、一層“鹽”交替著把原料放入瓦罐，西瓜片與“鹽”的質(zhì)量比為7∶1。

_{SPpHGzBKF2VQH+Nbq1OQIQ==}（4） 封閉瓦罐：用紗布包裹瓦罐蓋子，蓋上瓦罐，放在陰涼通風(fēng)處2～3周。

（5） 收集白霜：瓦罐外會自然產(chǎn)生白色結(jié)晶，將其輕輕刮落，幾天后重復(fù)，直到?jīng)]有更多白霜析出。

4.2 課中探究

［情境導(dǎo)入］西瓜霜是我們家中的常備藥，如“西瓜霜噴劑”和“西瓜霜含片”等，我們口腔潰瘍、喉嚨疼、牙齦腫痛時都會用它。其實，西瓜霜是一味中藥，古籍記載西瓜霜的功效有“治咽喉口齒、雙蛾喉痹、喉痹久嗽”等。同學(xué)們在課前已根據(jù)老師提供的操作步驟和原料進(jìn)行了制作。這節(jié)課主要探究提供給大家的原料成分及其制作過程的化學(xué)原理。

4.2.1 西瓜霜制作原料的鑒別

［引出問題］老師之前發(fā)給同學(xué)們的那包“鹽”，是直接向藥材鋪購買的“制作西瓜霜的原料”。古籍中也有記載，西瓜霜的制作原料是新鮮西瓜和一種“鹽”（圖3）。這到底是一種什么“鹽”呢？讓我們一起從《本草綱目》中尋找線索。

［資料卡片］李時珍在《本草綱目》中寫道：“此物見水即消……，生于鹽鹵之地，狀似末鹽?！保ㄗⅲ骸澳}”指細(xì)末狀的鹽）

［問題］根據(jù)以上性質(zhì)猜測，它可能是什么“鹽”？

［學(xué)生］“見水即消”說明這種鹽可以溶解于水，又“生于鹽鹵之地”，因此可能是：氯化鈉、碳酸鈉、硫酸鈉、硝酸鈉、氯化鎂、氯化鈣、氯化鉀、硫酸鎂等。

［追問］如何證明？請小組討論后回答。

［學(xué)生1］這些鹽都由陰離子和陽離子構(gòu)成，可以用沉淀的方法來檢驗，比如陽離子的檢驗：鎂離子可以與氫氧化鈉生成沉淀。但如果沒有生成沉淀，可能沒法確定是鈉離子還是鉀離子了。

［學(xué)生2］對于陰離子的檢驗：氯離子可以用硝酸銀檢驗，硫酸根可以用氯化鋇檢驗，碳酸根可以用過量稀鹽酸檢驗，但是硝酸根離子的檢驗方法我們還不知道。

［演示實驗1］同學(xué)們的思考有理有據(jù)，生1提到用氫氧化鈉檢驗鎂離子，下面我們就來試一試，請同學(xué)們觀察現(xiàn)象并填寫表1。

［資料］鈉、鉀離子的鑒別大家還沒學(xué)過，所以老師補(bǔ)充了“焰色反應(yīng)”資料卡片：焰色反應(yīng)指的是某些金屬或它們的化合物在無色火焰中灼燒時，使火焰呈現(xiàn)特征顏色的反應(yīng)：鈉及其化合物的焰色反應(yīng)呈現(xiàn)黃色，鉀及其化合物的焰色反應(yīng)呈現(xiàn)紫色。

［演示實驗2］進(jìn)行焰色反應(yīng)演示實驗，請同學(xué)們觀察演示實驗的現(xiàn)象，繼續(xù)填寫表1。

［教師］通過剛才的實驗，我們已經(jīng)知道陽離子是鈉離子了，這種實驗方法就是“提出假設(shè)→實驗檢驗”的科學(xué)方法，同學(xué)們馬上就要自己用這種方法來檢驗陰離子。生2提到硝酸根離子的檢驗方法沒有學(xué)過，為此我們可以采取先檢驗其他陰離子，若檢驗出來，則可排除；若未檢驗出來，我們再查資料如何檢驗硝酸根。

［學(xué)生實驗］學(xué)生分組進(jìn)行實驗，可以任選一種進(jìn)行檢驗，實驗完成后需要展示結(jié)果，匯報“實驗方案（步驟）”“實驗現(xiàn)象”和“實驗結(jié)論”。

提供的材料：西瓜霜原料（鹽）、蒸餾水、稀硝酸、稀鹽酸、硝酸銀溶液、硝酸鋇溶液、澄清石灰水等。

［小組展示］三個不同小組的實驗記錄如表2所示。

［教師］經(jīng)過同學(xué)們的實驗探究后，我們得出該鹽中的陰離子是硫酸根。結(jié)合我們前面發(fā)現(xiàn)的陽離子是鈉離子，我們就成功地探究出了這種“鹽”的真正成分——硫酸鈉。

［總結(jié)］今天的探究過程遵循的思路，對大家以后的物質(zhì)檢驗也是適用的。請同學(xué)們總結(jié)出由陰離子、陽離子組成的物質(zhì)的檢驗方法。

［學(xué)生］思路圖展示（圖4）。

4.2.2 西瓜霜原料獲取原理的探究

［情境深入］《本草綱目》記載硫酸鈉“生于鹽鹵之地”，與食鹽（氯化鈉）等混合在一起，古人如何提取硫酸鈉呢？

［資料卡片1］古人采用“灘田法”制取芒硝，巧妙利用自然界不同季節(jié)的溫度變化使原料液中的水分蒸發(fā)，將粗芒硝結(jié)晶出來，因而流傳著“夏產(chǎn)鹽，冬產(chǎn)硝”的諺語。如圖5所示，夏季將含有硫酸鈉、氯化鈉、硫酸鎂、氯化鎂等成分的天然鹵水灌入灘田，經(jīng)日曬蒸發(fā)和降溫冷凍，冬季析出粗芒硝結(jié)晶。此后，還要對粗芒硝結(jié)晶進(jìn)一步提純，得到可以制作西瓜霜的精制芒硝。

［任務(wù)］請同學(xué)們根據(jù)資料，將灘田法制備芒硝的過程用簡化的工藝流程圖來表示。

［學(xué)生展示］學(xué)生繪制的工藝流程如圖6所示。

［問題思考］結(jié)合工藝流程圖和天然鹽鹵水中不同鹽的溶解度曲線圖（如圖7所示），思考下列問題。

問題1：為什么芒硝在冬天結(jié)晶？采用的哪種結(jié)晶方式？

問題2：粗芒硝中含有哪些雜質(zhì)？

［學(xué)生1］對于問題1，從溶解度曲線圖中可以得出芒硝在冬天的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于夏天，適合采用降溫結(jié)晶的方式，在夏天濃縮鹽鹵水，冬天降溫析出大量芒硝晶體。

［學(xué)生2］對于問題2，我覺得粗芒硝中含有少量不溶物泥沙和可溶性的Mg2+、 Cl-雜質(zhì)，因為灘田法制備是在地里肯定混有泥沙且天然鹽鹵水中除了硫酸鈉外還含有氯化鈉、硫酸鎂、氯化鎂等鹽類雜質(zhì)。

［追問］那如何除去這些雜質(zhì)呢？

［學(xué)生2］對于不溶物泥沙可以采取過濾的L4kpvwpweS1mcz9A+uiZZ+EttkNwjeonFQTSbF3O1YI=方式除去，對于Mg2+、 Cl-可以加入氫氧化鈉溶液和絮凝劑分別除去。

［教師］灘田法是加工天然鹽鹵水和人工鹽鹵水最經(jīng)濟(jì)的方法，從工業(yè)角度思考，灘田法經(jīng)濟(jì)性在哪？

［學(xué)生］充分利用太陽能蒸發(fā)水分，利用冬季溫度降低使芒硝降溫結(jié)晶析出，耗能少，工藝簡單。

［小結(jié)］這種灘田法往往適用于氣候干燥、有沉積芒硝類礦層、干鹽湖或存在地下鹽鹵水的地區(qū)。山西運城鹽湖是世界三大硫酸鈉型內(nèi)陸鹽湖之一，因此這里的人們使用灘田法來制備芒硝。

［補(bǔ)充科普］硫酸鈉在古代被稱為“芒硝”，這樣的稱呼其實體現(xiàn)了硫酸鈉的性質(zhì)。“芒”指細(xì)刺，說明硫酸鈉是類似針尖狀的晶體；“硝”通“消”，指硫酸鈉易溶于水，遇水即溶解。

4.2.3 西瓜霜產(chǎn)品的展示

［過渡］在探究了西瓜霜的制作原料及其提取方法后，同學(xué)們將課前實踐活動制作的產(chǎn)品展示出來，注意觀察自己的產(chǎn)品性狀與其他小組的差異。

［學(xué)生1］我們小組只制出了很少的西瓜霜，原因應(yīng)該是我們用的瓦罐不太透氣，而且我們發(fā)現(xiàn)瓦罐有釉彩的地方就完全不會生成西瓜霜。

［學(xué)生2］我們的瓦罐一開始外面濕漉漉的，完全風(fēng)干后生成的西瓜霜都結(jié)塊了。所以我們覺得應(yīng)該把瓦罐放在通風(fēng)的地方，讓硫酸鈉飽和溶液盡快蒸發(fā)結(jié)晶，防止結(jié)塊。

［教師］很好，現(xiàn)在我們對西瓜霜的工藝有了更深的理解。請大家分析、思考課前制作的各個步驟中蘊(yùn)含的變化原理。

［學(xué)生］第一步，西瓜汁液滲出來，使硫酸鈉粉末溶解，形成西瓜汁——硫酸鈉溶液；第二步，西瓜汁——硫酸鈉溶液從瓦罐內(nèi)壁滲透到外表面；第三步，瓦罐外的溶液蒸發(fā)結(jié)晶，西瓜汁中的溶質(zhì)（包括硫酸鈉）一起析出，形成白霜狀混合物——西瓜霜。

［問題］剛剛這位同學(xué)提到了西瓜汁液會“滲出來”，那西瓜為什么會自動“滲出”西瓜汁呢？

［提示］一時間沒有學(xué)生能夠回答。因此教師播放生物學(xué)中細(xì)胞“質(zhì)壁分離”的視頻動畫：植物細(xì)胞的細(xì)胞膜是半透膜，當(dāng)細(xì)胞外的液體濃度高時，細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞液會向外滲出，導(dǎo)致細(xì)胞收縮，與細(xì)胞壁分離。

［學(xué)生回答］西瓜上撒了硫酸鈉粉末后，西瓜表面的硫酸鈉濃度是很高的，比細(xì)胞液（西瓜汁）濃度高，所以細(xì)胞液（西瓜汁）就能滲出了。

［教師］這位同學(xué)說的很有道理，我們解決實際問題時要調(diào)用多個學(xué)科的知識，這也是為什么我們要進(jìn)行跨學(xué)科學(xué)習(xí)。

［總結(jié)］今天這節(jié)課我們借助了《本草綱目》等古籍，幫助我們了解西瓜霜的制作原料，并深入理解了西瓜霜制作過程的化學(xué)奧秘。中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化中蘊(yùn)含著豐富的化學(xué)知識，而化學(xué)技術(shù)幫我們更好地感受傳統(tǒng)文化的魅力，并將這份古老技藝傳承下去。

4.3 課后優(yōu)化

［課后作業(yè)］同學(xué)們課前制作西瓜霜是比較盲目的，所以品質(zhì)不一。但現(xiàn)在就可以結(jié)合硫酸鈉的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，思考如何優(yōu)化改進(jìn)西瓜霜的制作工藝，制作出品質(zhì)優(yōu)良且可控的西瓜霜。

［學(xué)生成果］優(yōu)化西瓜霜的制作工藝的方法（見表3）。

5 教學(xué)反思

在化學(xué)教學(xué)中將中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化和項目化教學(xué)方式相融合，既可以弘揚民族文化，還可以讓學(xué)生通過“做中學(xué)”“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”解決真實情境中的問題，發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。但在教學(xué)素材的選取與教學(xué)過程中需處理好如下關(guān)系：

（1） 傳統(tǒng)文化情境的選取要與化學(xué)教學(xué)內(nèi)容相適配。傳統(tǒng)文化情境素材不只是作為一個引子，或只是走過場，而是需要與化學(xué)學(xué)科核心知識緊密結(jié)合，從情境中能衍生出學(xué)生利用已有知識去解決的問題。本節(jié)課以自制西瓜霜為主題，不是一個簡單的動手活動，而是融入了物質(zhì)檢驗、工藝流程、實驗探究、跨學(xué)科思維的科學(xué)實踐，不僅讓學(xué)生感受到傳統(tǒng)文化的魅力，也具有一定的知識容量。

（2） 傳統(tǒng)文化情境素材的閱讀與化學(xué)信息的提取相結(jié)合。傳統(tǒng)文化情境素材通常是古籍文言文，學(xué)生既需讀懂文言文，還需提取其中所含的化學(xué)信息。這時需要教師針對具體的文本審時度勢地處理：簡單信息讓學(xué)生自取提取，復(fù)雜信息給予學(xué)生提示與幫助。比如“生于鹽鹵之地，狀似末鹽”，教師首先對學(xué)生感覺困惑的“末鹽”一詞給予注釋，然后在理解文言文的基礎(chǔ)上思考這種“鹽”的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。此外，本節(jié)課讓學(xué)生從“灘田法”文本中概括出古人制取芒硝的工藝流程圖，也是訓(xùn)練學(xué)生閱讀文本的一種有效做法。

（3） 把握好學(xué)生探究與已有知識基礎(chǔ)的關(guān)系。如傳統(tǒng)文化情境中所蘊(yùn)含的有些問題學(xué)生并不具備相關(guān)的化學(xué)知識。在探究活動中教師應(yīng)提供腳手架，既給學(xué)生明確問題解決的方法，也給學(xué)生示范問題解決的思路，使學(xué)生沿著正確的方向繼續(xù)探索，逐步掌握實驗

探究的“一般思路”。又如基于學(xué)生對“可溶性鹽”的假設(shè)，教師先提供學(xué)生知識范圍內(nèi)沒有的金屬陽離子的檢驗方法，形成實驗假設(shè)實驗原理實驗方案實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論的探究思路，再讓學(xué)生用規(guī)范的思路檢驗陰離子，再形成物質(zhì)鑒別的一般方法與思路，這對學(xué)生而言是一種從基礎(chǔ)知識到問題解決方法的升華。

參考文獻(xiàn)：

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