指向实践创新的“手工皂制作与改进”微项目

刘辉

摘要：介绍了指向实践创新素养下让学生利用皂化反应原理，不断优化制备肥皂的实验方案，制得不同样态的肥皂。实验中学生充分体验，小组合作，在原有实验基础上层层优化创新，学生收获成品的同时激发了兴趣，也体会了科研探究的全过程，培养了创新能力。

关键词：创新素养;实践能力;手工皂;实验优化;微项目

文章编号：1008-0546（ 2019）09-0091-03

中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi： 10.3969/j.issn. 1008-0546.2019.09.029

一、项目背景

为进一步促进课程建设的提升，培养学生注重实践与多元思考的能力，引導学生重视客观，理性辨析，提升创新力、实践力等核心能力，2017年南菁高级中学成功申报了江苏省“微科技课程基地”。微科技倡导的“微”强调课程的“创新实践”部分要基于学生兴趣、贴近学生实际，源于生产生活，源于课堂学习，在“小微”的系统实践中，激发学生的实践创新素养[1，2]。那么选用什么样的“小微”内容作为切入点，促进学生实践创新素养的提升，是在项目实施中摆在一线教师面前的主要难题。

苏教版教材中很多实验是与工业生产.生活密切联系的，现行的教材中出现的实验很多是用实验器材和试剂，模拟工业设计来体现化学反应原理，很多够直观但不够实际，有理性但不够感性，在实际教学中也很难提高学生学习此类原理性质的兴趣。在教学中将知识、原理与实际生活相结合，以学生已有知识结构为载体，借助小微项目理念，构建基于项目教学的普通高中化学实践教学[3]。采取层层递进优化，把学科知识系统融合，开发出跨学科的微项目，培养能够运用多学科知识解决问题的复合型人才，具有一定的现实意义，符合我国基础科学教育发展的需要。

基于以上思考，以苏教版教材为蓝本，遴选出必修2中专题3.2《酯油脂》涉及到的皂化反应，该部分内容，原理很简单，就是利用了油脂在碱性条件下水解成高级脂肪酸钠和甘油。然而出于应试，在实际教学中这个实验往往被忽视，而更着重的是掌握油脂水解的原理。其实手工皂目前被赋予了很多新的功能和功效，造型也是越做越漂亮，价格也越来越昂贵，试想如果学生在化学课上亲手用油脂制得一块漂亮的肥皂，那应该是多么令人兴奋的一件事。在深入研究皂化反应实验操作要点的基础上，对实验配方进行整合，从简单到复杂，将该实验制作进行项目化设计，运用于南菁高中校本课程中（4课时），学生在进行相关实验的研究、体验、合作中丰富了化学实验知识的内涵，激发了学习化学的兴趣，培养了学生运用多学科知识解决实际问题的能力，亲手制作体验了不含化学添加剂而富含甘油的手工皂，成品深受学生喜爱，取得了良好的教学效果。

二、项目内容

l.项目目的

（1）理解手工皂的制作原理。（2）对手工皂的制作工艺改进优化。（3）培养学生科研和创新能力。

2.项目原理

该项目实施主要依托皂化反应原理。皂化反应狭义上讲，仅限于油脂与氢氧化钠或氢氧化钾混合，得到高级脂肪酸的钠，钾盐和甘油的反应。这个反应是制造肥皂流程中的一步，因此而得名。它的化学反应机制于1823年被法国科学家Eugene Chevreul发现。

油脂的皂化值是不同的[4]，在制备肥皂的时候，我们要根据需要计算实验中所需氢氧化钠与水的量，另外还要考虑肥皂的硬度，将肥皂的硬度控制在120-170之间[5]，如果硬度值较小，则做出来的肥皂比较软（常见油脂的皂化值，硬度值见表1）。

例：花生油的皂化值是0.136，则1009的花生油需要13.6g的氢氧化钠来完全皂化。

有棕桐油lOOg，椰子油1009，菜籽油1009，棕桐油的皂化值是0.141，椰子油是0.19，菜籽油是0.124、则需要氢氧化钠45.5g （100×0.141+ 100×0.19+ 100×0.124=45.5g）。水的质量一般为氢氧化钠质量的2.33-2.35倍。

3.项目实施过程

（1）试剂和仪器

酒精灯、三角架、石棉网、烧杯、打火机、温度计、玻璃棒、电子称、模具若干、油、氢氧化钠、蒸馏水。

（2）项目步骤

①称量试剂：家用食用油（花生油或菜籽油）1009、氢氧化钠13.6g/12.4g、水31.7/28.9g;

②配制氢氧化钠溶液：将氢氧化钠缓缓倒入水中，用玻璃棒搅拌至完全溶解，等待降至合适温度;

③混合氢氧化钠和油脂：将氢氧化钠溶液和油脂混合，搅拌至沙拉酱状，整个过程中保持混合物温度45℃左右;

④入模：把皂液倒入模具，放入泡沫盒保温24小时;

⑤脱模：将皂置于通风干燥处，有一定的硬度即可脱模，一般约4周后成熟;

⑥验皂：将制得的肥皂放在水龙头下搓出泡沫，测其pH值，若为8-9则可以放心使用。

（3）注意事项

①把氢氧化钠倒入水中，不要颠倒了次序;

②测量温度时不要把温度计的头置于烧杯底部;

③搅拌时速度要快，持续搅拌时长约30分钟左右。

（4）成品及优缺点

用单一的家用油制得的肥皂质地较软，用玻璃棒取少许试验洗涤效果，能产生较多泡沫，洗涤效果也不错。缺点是果冻壳较硬，基本无法脱模（成品如图1、图2）。

三、工艺优化

1.优化方案1

前期制得的肥皂成品功效还可以，但与市场销售的相差较大，如何顺利脱模，使得制得的肥皂起泡度、硬度、滋润度有所改进，学生们通过查阅相关资料了解到，一般制手工皂都是采用多种油按一定比例混合制备的，于是在原先基础上进行配方改良，根据油脂的皂化值和硬度值计算各组分所需的量，具体操作同上。

试剂配比：蓖麻油30g、椰子油30g、棕榈油40g.氢氧化钠15.2g、水35.4g，硅胶模具（来自网购）。

按此配方制得的肥皂软硬度合适，起泡多，滋润，洗涤效果好（成品如图3）。使用有造型的硅胶模具，加上色素，成品漂亮又可爱，就像一块块可口的巧克力，学生爱不释手，是一次成功的制手工皂体验。

2.优化方案2

想到曾经在商场多次拿到手工皂的试用样品，都是有色透明的，那我们能不能在实验室也制得透明香皂呢？孩子们网上查阅资料，小组系统对比讨论研究，在原先配料方案中，添加乙醇、甘油和砂糖，尝试以下配比方案。

试剂配比：棕榈油40g、椰子油30g、蓖麻油30g、乙醇50g、甘油23g、砂糖22g、氢氧化钠15g，水32g。

实验步骤：

（1）混合氢氧化钠与乙醇。将15g氢氧化钠和329水混合，待温度降至70℃时加乙醇50g混匀备用。

（2）混合油脂。将棕榈油40g、椰子油30g，蓖麻油30g混合，控制温度在70℃左右。

（3）混合油脂与氢氧化钠。将步骤1与步骤2所得混合液混合，温度维持在70℃左右，均匀搅拌至皂化反应完成。

（4）混合甘油、砂糖。取烧杯，将甘油23g，砂糖22g，水22g混合，搅拌均匀，预热至70℃呈透明状。

（5）混合皂化液与甘油混合液。将步骤4与步骤3中的物料加入到大烧杯中，搅匀直到满意的透明度。

（6）搅拌结束后即可装入模具内，用冰水浴迅速凝固，得透明皂（图4）。

3.优化方案3

肥皂做到这里，受到超市售卖的花式肥皂启发，能不能在细节方面创新一下，利用前面课程中得到的大量皂基，制得更加富有藝术气息的花式手工皂呢？孩子们经过商讨研究，充分发挥了他们的想象力，开始了进一步优化操作。

（1）对色素的优化

把皂基熔化后加入色素，对皂基进行调色，可得到各种颜色的肥皂。若把色素滴在模具的不同区域，把皂液缓缓冲入模具中，让颜色自然流动，可得到颇具琉璃感的肥皂（图5）。

（2）对造型的优化

取出在模具中成型的肥皂，用小刀或一些有造型的工具在肥皂上切角，镂空等，再把处理过的肥皂放回模具，在缺角镂空处倒入其他颜色的皂液，成型后可得各种花样的肥皂（图6）。

在实际操作中，更有同学将两种方式配合使用，充分发挥创造力和想象力，得到各式各样的花式肥皂。

四、结束语

制作手工皂的活动前后开展了4个课时，制皂原理是简单的，但实际操作过程却不是想象的那么简单。从配方的改良优化，到透明皂基的改良，再到花式手工皂的改良，学生查阅资料的科研素养、不断螺旋进阶上升的工艺认知、小组合作探究的协作能力都得到了锻炼，实验方案的设计能力，解决问题的能力，动手能力、创新能力都有了极大的提高，为他们以后的化学研究打下了坚实的基础。

参考文献

[1]凌一洲，程鹏.有价值的异常现象“微科技”课题的教学实施[J].化学教学，2018（3）：34-37

[2]凌一洲，陈静，陈鹏文，等.“银树镀铜”微科技项目的设计与教学[J].化学教学，2018（11）：70-72

[3]赵玉泉，于乃佳，于“项目教学”的普通高中化学实践教学[J].中学化学教学参考，2019（2）：12

[4]毕艳兰，油脂化学[M].北京：化学工业出版社，2005

[5] 陆启玉.油脂化工产品生产技术[M].北京：化学工业出版社.2004