基于真实情境的主题式复习课教学实践与反思——以“造纸中的化学”为例
时间：2023-03-11 10:15:06 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
王胜男
（新桥初级中学 江苏 常州 213100）
高质量的复习课应该具有以下三个作用：给学生再次学习的机会、给学生方法的指导以及能够让学生的能力和素养得到发展。有效课堂要让学生体会化学学习的价值和意义，感受化学知识的确是与日常生活是息息相关的。［1］与传统的教师讲授、学生练习的复习方式不同，基于真实情境的主题式复习课，由教师选取恰当的素材，对素材进行加工处理，设计多层次的问题和多元化的活动，将知识学习、能力发展、观念建构、素养发展融合在解决问题和实验探究中。
造纸是我国四大发明之一，这是学生小学就学习过的知识，但是造纸具体涉及的步骤，及这些步骤中包含的化学知识是学生所不了解的。因此，本节课选取“造纸”为主题情境，带领同学们探秘造纸中涉及到的化学知识，具体设计思路如图1所示。
图1 “造纸中的化学”教学设计流程图
环节一：废液成分分析
【导语】中国是一个拥有五千年悠久历史文化的文明古国，四大发明促进了人类文明的进步与社会的发展。今天老师就带着大家一起探秘四大发明之一——造纸中的化学。在明代宋应星所著的《天工开物》中，就已经详细记载了古法造纸的工序，人们将采集好的树皮进行浸泡、蒸煮、抄纸、烘干，最终得到了纸张。［2］
【情境】古法造纸视频（笔者剪辑，可用微信或QQ扫图2二维码观看）
图2 古法造纸流程
【问题1】通过视频，可以获知造纸原料的主要成分是什么？加入的蒸煮试剂是什么？
【学生】造纸原料的主要成分是纤维素；
加入的蒸煮试剂是石灰乳。
【资料卡1】造纸原料主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，蒸煮过程加入碱性物质主要目的是腐蚀、溶解木质素。［3］
【资料卡2】蒸煮试剂碱性强弱与纸张质量、蒸煮时间关系；
石灰法制浆的缺点。
【讲述】因此现代造纸对蒸煮试剂进行了改良，使用碱性更强的NaOH。
【资料卡3】加NaOH溶液蒸煮后的废液，主要成分是NaOH和木质素，木质素是有机物。
【问题2】如何证明蒸煮后的废液Ⅰ中有NaOH？
【学生】可以使用酸碱指示剂；
可以向废液Ⅰ中加入硫酸铜溶液，若产生蓝色沉淀即可证明；
可以向废液Ⅰ中加入硫酸铵溶液混合加热，若产生刺激性气味气体即可证明。
【归纳】碱的化学性质。
【问题3】碱具有这些通性的原因是什么？
【学生】溶液中具有大量OH-。
【过渡】工业上处理该废液一般采取先蒸发浓缩，然后对其中的木质素进行燃烧处理。
【问题4】木质素燃烧会产生什么？由此推测燃烧处理后的废液Ⅱ的主要成分可能是什么？作出合理猜想。
【学生】木质素燃烧生成CO2，与NaOH溶液反应生成Na2CO3，因此废液Ⅱ的成分猜想：①NaOH、Na2CO3；
②Na2CO3。
【活动】设计实验证明猜想。
【学生】先加过量的氯化钙溶液，将产生的白色沉淀过滤掉，再向过滤液中加入无色酚酞试液。若溶液变红，则猜想①成立；
若溶液不变色，则猜想②成立。
【追问】还有其他的实验方法吗？
【学生】也可以先加无色酚酞试液，再加过量的氯化钙溶液。
【问题5】如何判断氯化钙溶液加过量？
【学生】向过滤液中加碳酸钠溶液，若产生白色沉淀，则氯化钙溶液过量。
【追问】是否有其他方法？
【学生】向过滤液中继续加入氯化钙溶液，若不产生白色沉淀，则氯化钙溶液过量。
【实验】验证实验盒中模拟废液Ⅱ的成分（分组实验后小组代表描述实验现象和结论）。
设计意图：学生对造纸术有一些简单了解，但是不清楚造纸中所包含的化学相关学科知识。以古法造纸的流程图引入，让学生对造纸工序有个大概了解，激发学生的学习兴趣，引发学生的学习欲望。通过对古法造纸和现代造纸中蒸煮试剂的讲述，复习了常见的两种碱。让学生设计实验方案证明蒸煮后的废液Ⅰ中含有NaOH，复习了碱的通性。对废液Ⅰ蒸发浓缩得到废液Ⅱ，进一步让学生猜想废液Ⅱ的成分，从自主设计实验方案并进行实验验证，帮助学生复习科学探究的一般步骤，培养学生科学探究的能力与思维，并通过该流程复习了氢氧化钠部分变质和全部变质的检验方法；
在学生说出实验方案后，进一步提问如何判断氯化钙过量，因为在平时上课的讲解中我们只是强调了过量，但是学生并没有意识到底什么时候就是过量的，这里就进一步复习了钙离子的一个特征检验方法。
环节二：废液成分含量测定
【问题6】前面我们对模拟废液Ⅱ的成分进行了定性检验，那么如何对混合物中的某一成分进行定量测定？
【活动】根据提供的实验药品和实验仪器设计实验方案，并搭建出合适的装置图测定废液Ⅱ中Na2CO3的含量。
【学生】方案一：碳酸钠能与稀硫酸反应生成二氧化碳气体，测定二氧化碳质量即可求出碳酸钠质量。设计的实验装置如图3所示。
图3 测定CO2气体质量的装置示意图
【追问】使用该装置测定二氧化碳质量是否存在误差？如何改进减少误差？
【学生】反应生成的二氧化碳有部分会残留在锥形瓶中，使测定二氧化碳质量偏低。装置可做如图4所示的改进。通过反应前后通入氮气，可减少实验误差。
图4 改进后测定CO2气体质量的装置示意图
【追问】是否还有其他测定方法？
【学生】方案二：碳酸钠能与稀硫酸反应生成二氧化碳气体，也可以通过测定二氧化碳体积来求碳酸钠质量。设计的实验装置如图5所示。
图5 测定CO2气体体积的装置示意图
【追问】使用该装置测定二氧化碳体积是否存在误差？如何改进减少误差？
【学生】分液漏斗中滴加的液体有一定体积，使测定二氧化碳体积偏大，因此可将分液漏斗改为恒压分液漏斗。
【分析】恒压分液漏斗的优点。
【追问】是否还有其他测定方法？
【学生】碳酸钠能与氯化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀，可以通过两者反应后测定沉淀的质量计算得到碳酸钠质量。
【归纳】间接测定混合物中成分含量的一般思路：依据成分性质确定实验原理、基于原理搭建实验装置、力求精确进行实验操作、收集数据代入方程式计算。
设计意图：从学生自主实验进行定性分析废液成分后，进一步要求学生能设计实验方案并选择仪器搭建合适的装置测定出废液Ⅱ中Na2CO3的含量。在学生讨论完搭建好装置图后再让学生进行误差分析，不断地进行装置改进。在这个过程中，所有同学都能参与课堂，共同合作解决问题。讨论后，教师归纳出混合物中成分测定的一般方法，对今后的解题具有指导作用。通过该环节的学习，学生们在讨论中进步，在质疑中突破，提升了解决问题的能力。
环节三：废液循环利用
【问题7】含NaOH、Na2CO3的废液Ⅱ如何处理？
【学生】加适量的酸将废液调节至中性后排放。
【追问】废液加酸直接排放会浪费资源，仿照下列废液Ⅰ处理流程（图6），是否可以在废液Ⅱ中添加某种试剂实现废液Ⅱ的循环利用？
图6 废液Ⅰ处理流程
【学生】可通过加入氢氧化钙或者氢氧化钡将Na2CO3转化为NaOH，NaOH可作为蒸煮试剂重新利用。
【问题8】根据资料卡4判断，在实际的工业流程处理中选择氢氧化钙还是氢氧化钡？
【资料卡4】氢氧化钙和氢氧化钡的价格和安全性对比分析。
【学生】氢氧化钙更便宜且安全性高，故在实际工业流程处理中应选择氢氧化钙。
【问题9】废液Ⅱ处理得到的CaCO3能否在整个流程中实现循环利用？
【学生】碳酸钙高温煅烧可以得到氧化钙，氧化钙和水反应得到氢氧化钙，氢氧化钙进一步可以加入到废液Ⅱ中进行循环利用。
【讲述】整个流程的物质循环、能量循环（图7）。
图7 物质和能量循环
【追问】你能尝试写出整个流程图中涉及到的化学方程式吗？
【学生】板书方程式。
【视频】再生纸的拓展（笔者剪辑，可用微信或QQ扫图8二维码观看）。
图8 再生纸的拓展
【回顾】这节课关于“造纸”我们复习了哪些知识？
【归纳】由古法造纸和现代造纸的蒸煮试剂引出两种常见的碱——氢氧化钙和氢氧化钠，继而复习了碱的通性，进一步对造纸废液的成分进行了定性分析和定量测定。最后，通过对废液进行循环处理，渗透了物质循环和能量循环的理念。总结形成板书（图9）。
图9 “造纸中的化学”板书设计
设计意图：让学生想方法对废液中氢氧化钠和碳酸钠进行处理，学生一般只能简单地想到加酸处理至中性后再排放，这里教师引导学生加酸处理其实会浪费资源，然后引导学生仿照流程图，让学生选择合适的试剂使碳酸钠转化成氢氧化钠进行循环利用；
并从使用试剂的价格和危险性方面进行比较，选择合适的试剂，同时对反应后产生的碳酸钙进行处理，实现循环利用。教师进一步讲述该流程中不仅物质可以循环使用，能量也可以循环使用，最后通过再生纸视频的播放，让学生认识到无论是在工业生产还是我们的生活中，都要有绿色循环发展的意识。
1.基于真实情境，打造有效课堂
社会在不断发展，科技在不断革新，学生的认知在不断深化。传统的讲授练习的教学模式早已被摈弃，寻求能被学生喜爱且课堂效率高的授课模式成了一线教师的首要任务。近来，基于真实情境的主题式授课广受一线教师的青睐，但是，如何将合适的情境与新授课以及复习课的知识相结合，需要教师精心设计课堂。
本节课从真实情境造纸出发，既激发了学生的学习兴趣和欲望，又将涉及碱的性质、盐的性质、混合物中物质成分含量的测定、废液的处理等学科知识融入情境。同时，注重学生的自主发展，积极开展合作学习、创新实践等活动，让学生积极参与课堂，发挥他们的主观能动性。
2.注重学习细节，提升学习质量
学生通过新授课的学习，脑海中的知识是零散的，是一个个的点，如何将点与点串联起来，形成知识线和知识面，需要教师引导和学生的主动建构。在复习课中，不只是要做到知识的重现，更重要的是知识的应用、转移和升华。强调学习的细节，就能为学生开阔思维、自主建构搭建脚手架。
例如，关于氢氧化钠的变质程度检验实验中，部分学生只机械地记忆加入过量的氯化钙溶液，如何让学生真正知道在进行实验时加入的量就是过量呢，通过学生设计实验方案验证氯化钙溶液过量促进学生深入思考，从而加深理解。因此，教师应抓住每一个学生容易忽视的细节，提升每一节课的学习质量。
3.通过问题解决，发展核心素养
化学来源于生活，化学的学习有利于解决生活中的问题，促进生活质量的提升。在复习课学习中，注重将生活问题转化为学科问题，通过真实问题的解决促进素养的发展。
本节课将学科知识巧妙地融合在真实情境中，从造纸流程中的废液出发，设计三个教学环节，环节中又设计了一系列问题，让学生通过多元化的活动解决了问题，培养学生用化学知识解决实际问题的能力和科学探究的思维。让学生在解决问题中树立起保护环境的可持续发展意识，培养科学态度与责任素养，深刻理解绿色化学的重要性。
猜你喜欢 氯化钙废液试剂 氯化钙抑尘技术在司家营露天采场道路的研究与应用现代矿业(2022年5期)2022-06-28国产新型冠状病毒检测试剂注册数据分析现代仪器与医疗(2021年1期)2021-06-09制作奇幻的“水晶球”科学大众·小诺贝尔(2021年6期)2021-01-21浅析药用氯化钙中氯化钙含量分析方法天津化工(2020年3期)2020-06-24含碱废液焚烧炉耐火材料研究进展中国特种设备安全(2020年11期)2020-06-09结晶法脱硫废液提盐技术的应用与实践山东冶金(2019年6期)2020-01-06环境监测实验中有害试剂的使用与处理中国资源综合利用(2017年4期)2018-01-22油套管钢在氯化钙溶液中腐蚀及缓蚀性能研究西南石油大学学报(自然科学版)(2016年6期)2017-01-15非配套脂蛋白试剂的使用性能验证现代检验医学杂志(2016年1期)2016-11-12MVR技术在化机浆废液处理中的应用中国造纸(2015年7期)2015-12-16
