基于模型认知的初中化学项目式学习

徐立堂　张贤金　郑婷婷

摘要：以“从粗盐到餐桌上食用盐”为项目主题，开展基于模型认知的初中化学项目式教学实践。学生通过完成“粗盐中难溶性杂质的去除（粗提）”“食盐的精制（精提）”“营养盐”三个子项目任务，促进知识迁移，培养学科核心素养。

关键词：项目式教学;物质提纯;认知模型;初中化学

文章编号：1008-0546（2022）06x-0007-05   中图分类号：G632.41   文献标识码： B

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

一、项目意义

《义务教育化学课程标准（2011年版）》明确提出学生“至少要完成的化学实验活动”包括“粗盐中难溶性杂质的去除”[1]。《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》指出“初步学会物质的检验、分离、提纯和溶液配制等化学实验基础知识和基本技能”;“学生必做实验”包含“用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子”[2]。初中阶段主要以粗盐中难溶性物质的去除为例，学会溶解、过滤、蒸发等方法，引导学生从固液分离的视角，分析从混合物中提纯物质的化学思想。而高中阶段则以除去粗盐中难溶性杂质后的滤液中可溶性微粒（如： Ca2+，Mg2+，SO -等）的去除为载体，使学生学会使可溶性杂质转化为沉淀或气体等方式达到与溶液分离的物质提纯方法。

宋心琦认为，当条件具备时，还是完成粗盐提纯实验的全过程为好[3]。基于此，本项目以“从粗盐到餐桌上食用盐”这一真实情境开展研究，通过“粗盐中难溶性杂质的去除（粗提）”“食盐的精制（精提）”“营养盐”等三个子项目展开教学，将初高中相关知识进行有效融合，通过方案设计、实验探究、认识标签中化学知识等研究对象的相互关联，通过教师导引、学生合作探究，形成解决“物质分离和提纯”及“认识标签中化学知识”的认知模型，使学生在遇到真实情境时能迁移这种思路和方法解决问题，促进学生科学探究、创新意识等学科核心素养的培育。

二、教学目标

本项目以“从粗盐到餐桌上食用盐”这一真实情境作为项目开展研究，承载混合物分离，实验基本操作，酸、碱、盐性质，认识标签中的化学知识。教学目标如下：

1.通过复习溶解、过滤和蒸发的基本实验操作技能，学会用这些技能对混合物进行分离。

2.根据复分解反应的条件，学会选择粗盐中可溶性杂质的去除试剂，设计“滤液中可溶性杂质的去除”实验方案，构建去除可溶性杂质的认知模型，培养学生知识迁移能力。

3.认识食盐包装袋标签中各项数据的含义，了解标签中的化学知识，培养学生获取信息能力及应用化学知识解决现实问题的能力，彰显学科社会价值。

三、项目分解及教学流程

1.项目分解

图1是“从粗盐到餐桌上食用盐”的项目分解。

2.教学流程

表1是“从粗盐到餐桌上食用盐”的教学流程。

四、教学过程

项目一：粗提——构建除去粗盐中不溶性杂质的认知模型

[演示实验]教师引导学生回顾“粗盐中难溶性杂质的去除”实验（人教版九年级化学下册“实验活动8”），并进行演示。结合演示实验，教师从化学实验的“三要素”提出以下问题。

[问题1]混合物分离的思路是什么？

[学生1]用过滤的方法可以实现不溶性杂质与氯化钠的分离。

[学生2]先把混合物溶于水，根据不溶性杂质不溶于水，氯化钠可溶于水，然后再过滤、蒸发、结晶。

[追问]两位同学的思路是正确的。那为什么滤液通过蒸发、结晶后可分离出食盐？其依据又是什么呢？

[学生3]温度变化对氯化钠的溶解度影响很小。

[教师]不溶性杂质与可溶性物质分离的基本思路：使混合物通过某种介质（实验室常用滤纸），其中一种物质可以通过而另一种被阻挡下来，从而达到分离的目的。而可溶性物质要从溶剂中分离出来则应考虑温度变化对物质溶解度的影响。

[问题2]“粗盐中难溶性杂质的去除”实验中选择仪器设备的依据是什么？

[学生]根据粗盐的性质，包括物理性质和化学性质进行选择。

[教师]回答不够完整。依据不溶性杂质与可溶性物质分离基本思路，即粗盐中不溶性杂质和氯化钠的性质以及实验所应达到的目的来选择仪器设备。

[问题3]用这种方法制得的盐是否为纯净物？

[学生]不是纯净物，粗盐去除不溶性杂质后还含有可溶性杂质。

[教师]对，得到的精盐中还含有钙、镁盐等可溶性杂质，属于混合物。

[归纳]操作流程如图2。

[迁移应用]如何除去实验室用氯酸钾和二氧化锰加热制氧气后固体混合物中的二氧化锰。

学生以小组为单位合作设计方案。

[资料]二氧化锰不溶于水。氯化钾在不同温度时的溶解度（表2）。

[学生小组1]固体混合物先溶于水，然后过滤便可。

[学生小组2]1组同学说得不完整，过滤后得到的是氯化钾溶液，还要蒸发、结晶才可以。

[教师]2组同学补充得很好。氯酸钾和二氧化锰加热制氧氣后固体混合物中含有二氧化锰和氯化钾，

其中氯化钾可溶于水，而二氧化锰不溶于水，所以可以把固体混合物先溶于足量的水，然后过滤除去二氧化锰。根据资料，温度变化对氯化钾溶解度影响小，所以滤液再通过蒸发、结晶便可得到氯化钾。

设计意图：化学研究对象为纯净物，义务教育课程标准选择学生熟悉的“粗盐中难溶性杂质的去除”为必做实验，旨在使学生学会从混合物中分离出纯净物的实验技能。通过演示实验和设置实验“三要素”递进逻辑关系的问题链，培养学生实验操作能力，创新意识与科学精神、证据推理与模型认知素养，体会可溶与不溶混合物分离的认知模型思路，实现深度学习。D6BAEDCC-6FC5-43C4-8731-BF345EBEEE52

项目二：精提——构建除去可溶性杂质的认知模型

[提出问题]除杂的原则是什么？

[学生活动]学生分为八组，以组为单位进行讨论，总结如下。

除杂的原则：（1）不增：不增加新杂质。（2）不减：不减少主要成分。（3）易分：杂质转化为气体、沉淀等，易分离出去。[资料]曹葵等研究发现，在粗盐提纯实验操作步骤中必须确保 SO -首先去除，否则就会因盐效应而使部分BaSO4溶解，造成 SO -不能去除干净[4]。刘志红等认为加入盐酸后滤液pH控制在2-3之间，基本可以除尽 CO 不会残留 HCO