余晨曦 周文榮

摘要：以“幾種常見的鹽”新授課教學設(shè)計為例，依托“制純堿化學史”的發(fā)展歷程為情境主線，通過對制堿史中原料、產(chǎn)物及工藝流程的認識，逐步建構(gòu)鹽的相關(guān)知識，同時以問題驅(qū)動為導向，實驗探究為載體，靈活建構(gòu)知識體系，體悟化學對人類生活的重要性，彰顯化學學科價值，培養(yǎng)文化自信。

關(guān)鍵詞：幾種常見的鹽；制純堿化學史；情境主線；問題驅(qū)動；實驗探究

文章編號：1008-0546（2021）10-0042-05中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.10.010

化學史是重要的化學教育資源，但初中教材涉及化學史的內(nèi)容較少，部分教師對于化學史的教育價值和學科價值認知不到位，缺少綜合利用相關(guān)資源的開發(fā)[1]。同時，學生對相關(guān)歷史及中國化學家的貢獻也知之甚少。因此，筆者以“幾種常見的鹽”為例，將“制堿工業(yè)”的發(fā)展和侯德榜的巨大貢獻作為教育資源，促進學生深度學習，激發(fā)學生的民族自豪感及愛國熱情。

一、基于化學史的教學設(shè)計結(jié)構(gòu)

基于化學史的教學設(shè)計以圍繞某個主題的化學史為主線，將化學史的發(fā)展歷程分為幾個板塊，每個板塊滲透1-2個核心知識。每個板塊設(shè)計都以化學史話作為情境引入，通過化學史話引出與初中化學學科知識對應(yīng)的核心問題，學生開展多種形式的活動解決問題，促進對知識的多元化理解，從而產(chǎn)生新的認知。

“幾種常見的鹽”位于滬教版九年級化學教材第7章第3節(jié)，主要內(nèi)容包括氯化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉和碳酸鈣[2]，要求學生了解四種常見的鹽在日常生活中的用途，掌握幾種常見的鹽的性質(zhì)，能解釋生活中的一些化學現(xiàn)象。筆者以“制純堿化學史”為主線，通過對化學史上幾種制堿工藝的產(chǎn)生、發(fā)展和改進的分析，有機地將制堿原料或產(chǎn)物中涉及的幾種常見鹽滲透其中，幫助學生了解常見的鹽的性質(zhì)及對人類生活與社會生產(chǎn)的重要性，并逐步建構(gòu)物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。同時，通過對“侯德榜聯(lián)合制堿法”的探尋，培養(yǎng)學生的文化自信，增強愛國意識。具體教學設(shè)計的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

二、課堂教學實錄與設(shè)計意圖

【情境】（投影圖片）18世紀60年代，第一次工業(yè)革命如火如荼地展開，棉紡織業(yè)興起，玻璃、肥皂、造紙等工業(yè)緊隨其后，一時間，原料天然碳酸鈉——純堿供不應(yīng)求[3]。因此，化學家們前仆后繼進行探索。你有什么方法獲得純堿？

【學生】氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)制純堿。

【追問】（展示：氫氧化鈉、碳酸鈉價格對比圖）這是同一批發(fā)平臺，等質(zhì)量的碳酸鈉、氫氧化鈉價格，請問你的方法可行嗎？

【學生】不可行，原料氫氧化鈉比產(chǎn)品純堿還要貴。

設(shè)計意圖：通過介紹第一次工業(yè)革命各類工業(yè)的蓬勃發(fā)展，激發(fā)學生的學習興趣，讓學生了解化學需要適應(yīng)社會發(fā)展，同時也可以推動社會的發(fā)展。通過對獲得純堿方法的討論，讓學生在運用知識的過程中進一步理解知識，通過原料和產(chǎn)物的價格對比，理解實際化工生產(chǎn)中需要考慮經(jīng)濟性。

板塊一：氯化鈉

【化學史話1】1789年，醫(yī)生路布蘭修改了前人將普通食鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榧儔A的方法，并在這之后獲得專利，被人資助建廠制堿，見圖2[4]。

【問題1】從組成上看，為什么普通食鹽能制得純堿？

【學生】元素守恒，都含有鈉元素。

【問題2】對于氯化鈉，你還了解多少？

【學生】白色固體；易溶于水；可制成生理鹽水；可以做調(diào)味品；可以通過海水曬鹽的方法獲得；……。

【歸納】氯化鈉的物理性質(zhì)、分布情況、用途。

【資料卡1】1800年，科學家發(fā)現(xiàn)電解飽和氯化鈉溶液可獲得燒堿、氯氣和另一氣體單質(zhì)。

【學生】板演方程式，并解釋生成氫氣的原因。

【問題3】路布蘭制堿法用我們化學的眼光來看，有什么缺點？

【學生】生成氯化氫和一氧化碳氣體，會污染環(huán)境。

設(shè)計意圖：以路布蘭制堿法為載體，通過對原料氯化鈉相關(guān)知識的回顧和分析，培養(yǎng)學生的發(fā)散性思維和分類的化學學科觀念。通過對路布蘭制堿工藝的初步認識，促進學生了解推動社會發(fā)展的科學家，堅定向科學家學習的信仰[5]。通過對路布蘭制堿工藝缺點的分析，體會綠色化學對人類社會的重要性，并為下一板塊引出索爾維制堿做好鋪墊。

板塊二：碳酸鈣

【化學史話2】直到1859年，比利時索爾維在飽和食鹽水中先通氨氣，形成氨鹽水，再通二氧化碳，經(jīng)過濾洗滌后得到碳酸氫鈉沉淀，對其加熱得到純堿，部分工藝流程簡圖見圖3[6]。

【問題4】索爾維制堿法用到哪些原料？

【學生】氯化鈉溶液、氨氣、二氧化碳。

【追問】氯化鈉廣泛分布于海水中，氨氣的制法會在今后深入學習，請問二氧化碳有什么方法制??？

【學生】用石灰石與稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳。

【過渡】工業(yè)上則以高溫煅燒石灰石的方式制取。

【實驗1】步驟見表1。

【問題5】實驗中觀察到什么現(xiàn)象？得出什么結(jié)論？能否寫出步驟5的化學方程式？

【學生】溶液變渾濁；書寫方程式Ca（OH）2+CO2= CaCO3↓+ H2O。

【追問1】你認為氫氧化鈣是碳酸鈣高溫煅燒后的產(chǎn)物嗎？為什么？

【學生】不是。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，CaCO3無H元素。

【追問2】那你認為氫氧化鈣是如何產(chǎn)生的？

【學生】氧化鈣與水反應(yīng)生成氫氧化鈣。

【追問3】碳酸鈣高溫分解的產(chǎn)物是什么，你能寫出方程式嗎？

【學生】板演方程式。

【追問4】請嘗試畫出碳酸鈣、氫氧化鈣、生石灰之間相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系圖。

【學生】板演完善鈣三角轉(zhuǎn)化關(guān)系圖。

【分析】如圖4所示，鈣三角轉(zhuǎn)化關(guān)系圖中涉及的兩個反應(yīng)在索爾維制堿法中也有所體現(xiàn)。

【資料卡2】石灰石用途的一些圖片。

【問題6】你能說說生活中接觸到的含有碳酸鈣的物質(zhì)嗎？

【學生】水垢、雞蛋殼、珍珠。

【資料卡3】碳酸鈣的存在情況。

【問題7】圖4生成的濾液能否加以利用？

【學生】氯化鈉可循環(huán)使用。

【追問】其中氯化銨也可加以利用，具體知識將在后續(xù)深入學習，它能與氫氧化鈣反應(yīng)生成氨氣等，那么氨氣便也可循環(huán)使用。索爾維制堿法有哪些優(yōu)點？

【學生】環(huán)保；多種物質(zhì)能循環(huán)使用；原料成本低。

設(shè)計意圖：通過索爾維制堿中的原料之一——二氧化碳引出工業(yè)制取方法，并利用實驗，探究高溫煅燒石灰石的產(chǎn)物，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，并在此過程中逐步構(gòu)建鈣三角知識網(wǎng)絡(luò)。通過鏈接生活，引出碳酸鈣的存在和用途，深刻體會化學來源于生活，服務(wù)于生活。通過分析化學史的發(fā)展，讓學生感受化學家改良制堿法的不易，體會化工工藝發(fā)展的曲折，從而促進學生更加尊重影響和改變?nèi)藗兩a(chǎn)生活方式的化學[7]。

板塊三：碳酸氫鈉

【化學史話3】掌握氨堿法的資本家封鎖技術(shù)方法和成果，卻被我國化學家侯德榜揭開氨堿法奧秘，并在天津永利堿廠投入使用，創(chuàng)建品牌紅三角，且將氨堿法公之于眾，但這一制堿法的缺點也隨之顯露[8]。

【問題8】你能根據(jù)提供的資料歸納氨堿法的缺點嗎？

【學生】食鹽利用率低；處理氯化鈣成為負擔。

【過渡】氨堿法缺點暴露，可此時的中國卻內(nèi)憂外患。

【視頻1】日本侵華，侯德榜遷廠至四川。（筆者剪輯、配音，可用微信或QQ掃圖5二維碼觀看，密碼：123456，下同）。

【化學史話4】20世紀30年代，德國施賴布直接將氯化銨用作化肥，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，侯德榜大受啟發(fā)[9]。

【視頻2】侯德榜創(chuàng)建聯(lián)合制堿法（掃圖6二維碼）。

【過渡】改良后的聯(lián)合制堿法大大提高食鹽利用率；不用處理廢棄氯化鈣；得到化肥，解決國人吃飯問題；不用高溫煅燒，節(jié)約成本和能源[10]。

【實驗2】實驗室模擬侯氏聯(lián)合制堿法（掃圖7二維碼）。

【問題9】生成的白色固體是什么？

【學生】碳酸氫鈉。

【問題10】碳酸氫鈉和碳酸鈣在物質(zhì)組成上有何共同點？

【學生】都有碳酸根。

【追問】組成決定性質(zhì)，你能否對碳酸氫鈉的化學性質(zhì)作出合理的猜想？

【學生】都能與酸反應(yīng)。

【實驗3】碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)的創(chuàng)新實驗。（原裝置見圖8（A），傾倒反應(yīng)見圖8（B））。

【問題11】碳酸氫鈉這一性質(zhì)決定了它有什么用途？

【學生】能制成滅火器。

【學生】板演方程式。

【實驗4】碳酸氫鈉受熱分解。

【問題12】你觀察到什么現(xiàn)象？得出什么結(jié)論？嘗試寫出化學方程式。

【歸納】碳酸氫鈉的性質(zhì)及用途（制滅火器、治療胃酸過多、做發(fā)酵粉等）。

設(shè)計意圖：通過侯德榜破解奧秘，深刻體會前人在國家水深火熱時不斷探索的艱辛。通過視頻和敘述兩種形式，深入挖掘化學家的貢獻和成就，樹立家國情懷和民族文化自信心。通過碳酸鹽組成結(jié)構(gòu)的相同點，培養(yǎng)學生知識遷移能力，樹立性質(zhì)決定用途的學科思想。

板塊四：碳酸鈉及碳酸鹽檢驗

【問題13】生成的純堿用途頗多，可制成肥皂、洗滌劑、用于紡織。這些用途利用了它的哪一性質(zhì)？

【學生】堿性。

【問題14】三酸兩堿是化學工業(yè)的基本原料，只生產(chǎn)出純堿是遠遠不夠的，你能用純堿制燒堿嗎？

【學生】板演方程式。

【問題15】除此以外，人們常在做饅頭時用純堿除去酸味，使饅頭多孔松軟，這體現(xiàn)了碳酸鈉的哪一化學性質(zhì)？能寫出方程式嗎？

【學生】能與酸反應(yīng)；板演方程式。

【問題16】根據(jù)今日所學，碳酸鹽有哪一共同性質(zhì)？

【學生】都能與酸反應(yīng)，生成二氧化碳和水。

【實驗5】碳酸鹽的檢驗。

【歸納】碳酸鹽的檢驗方法。

【總結(jié)】邊總結(jié)邊形成板書，見圖9。

設(shè)計意圖：根據(jù)工業(yè)制出純堿的用途逐漸梳理完善碳酸鈉的性質(zhì)，使學生體會用途體現(xiàn)性質(zhì)的學科思想。同時，從碳酸鈉一種物質(zhì)拓展到碳酸鹽一類物質(zhì)的檢驗，體悟化學中特殊與普遍的關(guān)系。通過總結(jié)，利用板書幫助學生系統(tǒng)建構(gòu)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，體現(xiàn)化學學科的本質(zhì)。

三、基于化學史的課堂教學思考

1.以化學史激發(fā)學生情感

“以銅為鏡，可以正衣冠；以史為鏡，可以知興替；以人為鏡，可以明得失。”[11]以化學史為主線，能激發(fā)學生的情感，開發(fā)學生的情意。第一，能讓學生充分了解某一領(lǐng)域化學工藝的產(chǎn)生、發(fā)展的過程，銘記化學家的重要貢獻，培養(yǎng)文化自信；第二，通過化學史引發(fā)出真實的問題情境，以此為驅(qū)動，激發(fā)學生學習興趣和探究意識，逐步建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)；第三，讓學生體悟化學服務(wù)于生產(chǎn)生活，促進人類社會的發(fā)展。

2.以化學史建構(gòu)知識體系

將化學史引入課堂教學有利于培養(yǎng)學生發(fā)散性思維，并將知識重構(gòu)于一體，形成系統(tǒng)知識網(wǎng)絡(luò)。本節(jié)課將路布蘭、索爾維、施賴布、侯德榜的相關(guān)制堿改良方法引入其中，該歷史真實、有意義，且具有一定邏輯性和承接性，每個環(huán)節(jié)通過發(fā)現(xiàn)問題后進行不斷改良，因此有助于學生在制堿歷史中了解化學與生產(chǎn)生活的聯(lián)系，掌握與原料和產(chǎn)物有關(guān)知識，以問題為驅(qū)動，逐步建構(gòu)知識框架。

3.以化學史激發(fā)探究欲望

通過化學史的介紹，讓學生體悟化學家的思考和實踐。學生可以親眼見證化學家的實驗過程，親身體驗獲得相關(guān)知識的感受，學習到化學實驗探究的基本方法[12]?！皫追N常見的鹽”新授課中有三個探究實驗且探究方法不完全相同，一是工業(yè)制取二氧化碳的方法及產(chǎn)物探究——通過一步步實驗，倒推得知高溫煅燒石灰石的產(chǎn)物；二是碳酸氫鈉相關(guān)性質(zhì)探究——通過組成結(jié)構(gòu)對比碳酸氫鈉與碳酸鈣的相同點，對其化學性質(zhì)作出合理猜想，教師演示實驗并得出結(jié)論；三是碳酸鹽的檢驗探究——通過知識歸納及遷移，得出碳酸鹽的檢驗，提出實驗方案，并以小組為單位進行陌生物質(zhì)檢驗。在三個實驗探究過程中深入掌握碳酸鹽的相關(guān)知識，潛移默化地培養(yǎng)學生科學探究的基本意識和素養(yǎng)，深化探究的意義。

4.以化學史提升應(yīng)用能力

化學是一門實用的學科，化學的學習最終是為生產(chǎn)生活服務(wù)。初中化學的學習就是培養(yǎng)學生用化學眼光看待生活現(xiàn)象的意識，并提升化學在實際生活中的應(yīng)用能力?！皫追N常見的鹽”涉及的四種鹽在生活中應(yīng)用廣泛，組成體現(xiàn)了它們不同的性質(zhì)，而每一種性質(zhì)又決定了相應(yīng)的生產(chǎn)生活用途，學生可以將學到的化學知識解釋日常生活中所涉及到的一系列化學現(xiàn)象，并能運用所學知識以及課堂中學習到的方法去分析和解決實際的問題[13]。

參考文獻

[1]吳晗清，陳豆，任麗娟.中國化學史教學資源的開發(fā)與利用[J].化學教育（中英文），2020，41（21）：97-102

[2]王祖浩.義務(wù)教育教科書·化學（九年級下冊）[M].上海：上海教育出版社，2012

[3][4][6]凌永樂.世界化學史簡編[M].沈陽：遼寧教育出版社，1989

[5][7][9][10]黃丹.以問題驅(qū)動讓深度思維真正發(fā)生——幾種常見的鹽的復習課教學設(shè)計[J].化學教與學，2019（12）：54-56，65

[8]劉懷樂.對“侯氏制堿法”史料的補充及研究[J].中學化學教學參考，2011（9）：36-38

[11]劉煦.舊唐書·第一冊[M].北京：中華書局，1975

[12][13]張鳳英，劉子忠.化學史融入中學化學課程“四線式”教學模式的構(gòu)建[J].化學教育（中英文），2019，40（17）：50-57