同一情境下“混合物的分離和提純”的主題式教學(xué)設(shè)計(jì)

高 杰

（北京四中 北京 100034）

一、背景分析和設(shè)計(jì)意圖

人教版第一章第一節(jié)的“混合物的分離和提純”中，通過(guò)“粗鹽的提純”實(shí)驗(yàn)，復(fù)習(xí)過(guò)濾和蒸發(fā)等操作。對(duì)于蒸餾，則是在初中簡(jiǎn)易操作的基礎(chǔ)上，引入使用冷凝管這一較正規(guī)的操作。在復(fù)習(xí)拓寬的基礎(chǔ)上又介紹一種新的分離和提純方法——萃取。作為檢驗(yàn)分離提純的效果，本部分還結(jié)合實(shí)際操作引入物質(zhì)檢驗(yàn)的知識(shí)。這樣由已知到未知，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，逐步深入［1］。

本主題的教學(xué)設(shè)計(jì)以“海洋資源的利用”為情境主題，以人教版化學(xué)1 “混合物的分離和提純” 為知識(shí)內(nèi)容主題（如圖1），整個(gè)教學(xué)過(guò)程在3 課時(shí)內(nèi)完成。通過(guò)創(chuàng)設(shè)具有鮮明主題的情境氛圍，使得教學(xué)情境與知識(shí)主題一脈貫通，使學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與教師的主導(dǎo)作用產(chǎn)生共振，從而有效地實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)，是主題式教學(xué)在創(chuàng)設(shè)良好的知識(shí)建構(gòu)學(xué)習(xí)情境方面的延伸［2］。

圖1

二、教學(xué)案例描述

1．從海水中獲取食鹽——蒸發(fā)、過(guò)濾

教師通過(guò)投影片呈現(xiàn)魅力海洋及海水中的化學(xué)組成示意圖，給出任務(wù)主題：如何從海水中獲取食鹽？ 學(xué)生結(jié)合初中所學(xué)知識(shí)想到通過(guò)蒸發(fā)獲得粗鹽，通過(guò)過(guò)濾除去粗鹽中的泥沙，并在實(shí)驗(yàn)室模擬蒸發(fā)和過(guò)濾的操作，復(fù)習(xí)蒸發(fā)和過(guò)濾的實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)并鞏固實(shí)驗(yàn)緒言課中的規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作。

核心問(wèn)題1：為獲得粗鹽，同學(xué)們選擇用蒸發(fā)的方式；為除去粗鹽中的泥沙，同學(xué)們選擇過(guò)濾操作。你為什么選擇這些操作，而不是其他的方法呢？ 對(duì)于一份需要分離提純的混合物，我們選擇分離提純方法的原則是什么呢？

學(xué)生活動(dòng)：獨(dú)立思考。

學(xué)生1：這些操作都是初中學(xué)過(guò)的，初中用的方法就是這樣的。

學(xué)生2： 是根據(jù)我們要獲得的物質(zhì)跟要去除的物質(zhì)比較，根據(jù)它們性質(zhì)上有什么差異，再去選擇方法。

師生總結(jié)：選擇分離提純方法的原則是根據(jù)混合物中各組分物質(zhì)性質(zhì)（物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)）上的差異，如沸點(diǎn)、溶解度等，選擇合適的操作以除去雜質(zhì)。

核心問(wèn)題2：通過(guò)以上蒸發(fā)和過(guò)濾操作，我們獲得的是純凈的NaCl 嗎？ 如何檢驗(yàn)？ 如果要獲得純凈的NaCl還需要哪些操作？ 請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)方案。

學(xué)生活動(dòng)：分組討論。

學(xué)生1：根據(jù)“海水中的化學(xué)組成示意圖”，得到的NaCl 不純凈，還含有SO42－、Ca2＋、Mg2＋。可以檢驗(yàn)三種離子中的任意一種。

學(xué)生2：我們小組選擇用適量的BaCl2、NaCO3、NaOH來(lái)除掉SO42－、Ca2＋、Mg2＋。

學(xué)生3：在實(shí)際加試劑時(shí)，很難控制適量，要加過(guò)量試劑然后再除去。我們?cè)O(shè)計(jì)的方案中，只要保證NaCO3在BaCl2之后加入就可以了。（學(xué)生實(shí)物投影展示流程圖）

師生總結(jié)：SO42－的檢驗(yàn)。用化學(xué)方法除雜，除了考慮所加試劑外，還要考慮加入試劑的先后順序、試劑用量及過(guò)量后除去的問(wèn)題。

演示實(shí)驗(yàn)：SO42－的檢驗(yàn)

2．從海水中獲取淡水——蒸餾

素材：魅力海洋圖片、沙特淡水工廠和北京四中畢業(yè)學(xué)生捐建的母親水窖圖片。

核心問(wèn)題1：為了更高效地制取蒸餾水，請(qǐng)同學(xué)們討論簡(jiǎn)易蒸餾裝置中的哪些部分還可以再改進(jìn)？ 如何改進(jìn)？

學(xué)生活動(dòng)：分組討論。

學(xué)生1： 我們組討論主要是水蒸氣從圓底燒瓶中出來(lái)后，冷凝部分的效果不好。可以考慮用冰之類的降溫效果更好的物質(zhì)包裹出來(lái)的水蒸氣，或者吹風(fēng)降溫。

學(xué)生2：我們組討論也是改進(jìn)冷凝部分，在實(shí)驗(yàn)室的條件下，可以向冷凝部分不斷澆水的方式降溫。還有如果冷凝部分效果好了，接收部分就改用大一些的容器來(lái)接收。

師生總結(jié)：將冷凝部分改進(jìn)為冷凝管，并討論冷凝管的進(jìn)出水問(wèn)題。

核心問(wèn)題2： 通過(guò)將海水蒸餾獲得的蒸餾水是純凈的H2O 嗎？ 如何檢驗(yàn)?zāi)兀?/p>

學(xué)生活動(dòng)：獨(dú)立思考。

學(xué)生1：檢驗(yàn)還有沒(méi)有NaCl 存在，可以加入AgNO3檢驗(yàn)Cl－。

學(xué)生2：檢驗(yàn)Cl－是不是也要像SO42－的檢驗(yàn)一樣酸化防止其他離子干擾，可以加HNO3。

師生總結(jié)：Cl－的檢驗(yàn)。

演示實(shí)驗(yàn)：Cl－的檢驗(yàn)。

核心問(wèn)題3：如果分離對(duì)象是酒精和水，那么這套冷凝裝置還可以怎樣改進(jìn)呢？ （因授課對(duì)象為北京四中實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生，可以進(jìn)行必要的延伸和拓展）

資料：酒精和蒸餾水的沸點(diǎn)。

學(xué)生活動(dòng)：分組討論。

學(xué)生1：要考慮先出來(lái)的是酒精，酒精不能和后出來(lái)的水混合了，所以要注意控制好加熱溫度。可以考慮用水浴加熱之類的，把加熱溫度控制在酒精的沸點(diǎn)處。

學(xué)生2：可以在蒸汽出口處加一個(gè)溫度計(jì)，只收集達(dá)到酒精沸點(diǎn)的液體。

師生總結(jié)：增加溫度計(jì)以及對(duì)原有的圓底燒瓶改進(jìn)為蒸餾燒瓶。

3．從海洋中的海藻類植物中獲取碘——萃取

資料：魅力海洋、海藻、海帶圖片及從海帶中提取碘的工藝流程圖（圖2）、I2、H2O 的沸點(diǎn)、I2在H2O、C2H5OH、CCl4中的溶解度

圖2 從海帶中提取碘的工藝流程圖

核心問(wèn)題1：根據(jù)老師提供的資料和數(shù)據(jù)信息，如何從含I2水溶液中獲得I2呢？

學(xué)生活動(dòng)：分組討論

學(xué)生1：可以考慮蒸餾，因?yàn)閮烧叩姆悬c(diǎn)相差很大。

學(xué)生2：我覺(jué)得不合適，因?yàn)檫@樣獲得的碘水溶液應(yīng)該是很稀的，I2的濃度很小，而且碘容易升華。可以先用C2H5OH 和CCl4將碘水濃縮一些，加大I2的濃度，然后再想辦法處理。

學(xué)生3： 用C2H5OH 不能達(dá)到濃縮的目的，因?yàn)镃2H5OH 與H2O 是互溶的，應(yīng)該用CCl4。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：I2的提取初體驗(yàn)（用試管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）。

師生總結(jié)：萃取及萃取劑的選擇。

核心問(wèn)題2：回顧剛才的萃取過(guò)程，有哪些環(huán)節(jié)或者裝置需要改進(jìn)？

學(xué)生1：液體分層后怎么取出來(lái)呢？ 用試管很費(fèi)勁。

學(xué)生2：試管的體積太小了，碘水中的I2與CCl4不能充分接觸，換一個(gè)容積大一些的。

學(xué)生3：找一個(gè)容積大一些上下都開(kāi)口的儀器，這樣就解決了兩位同學(xué)所說(shuō)的問(wèn)題。

師生總結(jié)：萃取所用儀器——分液漏斗的特點(diǎn)及使用要點(diǎn)。

分組實(shí)驗(yàn)：I2萃取的再體驗(yàn)（用容量瓶）。

三、教學(xué)反思

化學(xué)新課程追求的主旨和根本性目標(biāo)是促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展，使學(xué)生在知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀等各方面都得到不斷提高。要達(dá)成這三個(gè)維度的目標(biāo)，必須通過(guò)一定的載體或活動(dòng)來(lái)體現(xiàn)，同一情境下的主題式教學(xué)設(shè)計(jì)就是一種非常有效的教學(xué)設(shè)計(jì)方式。

本教學(xué)設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)是將三課時(shí)的教學(xué)內(nèi)容以主題的形式在同一情境素材下完整呈現(xiàn)出來(lái)。這種設(shè)計(jì)是在充分分析“混合物的分離和提純” 的操作——蒸發(fā)、過(guò)濾、蒸餾、萃取本身的邏輯性及對(duì)于學(xué)生已有知識(shí)儲(chǔ)備來(lái)說(shuō)的陌生程度，按照由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的順序呈現(xiàn)的。情境素材與每一項(xiàng)分離提純操作的融合是自然的，不是為了統(tǒng)一在一起而強(qiáng)拉硬拽的組合。在完成四項(xiàng)分離提純操作的教學(xué)任務(wù)的同時(shí)，教師還引導(dǎo)學(xué)生將分離提純方法的選擇原則、離子檢驗(yàn)等問(wèn)題在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)自然引入，實(shí)現(xiàn)了主干知識(shí)與相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的完整統(tǒng)一。

另外，以海洋資源的利用為情境素材，也不是純粹為了講解知識(shí)而設(shè)計(jì)的美麗外衣，而是將知識(shí)直接指向了應(yīng)用。更為化學(xué)2 第四章第一節(jié)海水資源的開(kāi)發(fā)和利用做了鋪墊并留下了空間。

［1］ 王晶等主編．普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)：化學(xué)1 教師教學(xué)用書(shū)（第3 版）［M］．北京：人民教育出版社，2007．1

［2］ 由佳．主題式情境教學(xué)在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用 ［J］．化學(xué)教育，2009，（5）：18－19