科學·技術·文化的有機融合

一、項目緣起

鹽是人類每日飲食中不可或缺的物質，對維持細胞滲透壓，保持體內電解質平衡有重要作用。古代人類曾為獲得鹽而發生戰爭，也為得到更多的鹽而設立鹽神；包拯、歐陽修、范仲淹等許多歷史名人都做過鹽業的主管官員，鹽成為推動社會文化發展的重要元素。學生對鹽并不陌生，絕大多數學生知道鹽的主要成分是氯化鈉，且以海水為資源可以獲得鹽。但是從海水到餐桌上的鹽到底經過了多少步驟？其中蘊含著哪些科學原理，使用了怎樣的關鍵技術呢？很多學生都沒有想過這些問題。通過本項目的學習，我們希望可以讓學生感受到科學、技術、文化的融合，感受到三者互相促進、融合發展的基本規律。

選擇鹽的獲取作為本項目主題，主要有以下幾方面的考慮：

1.義務教育階段化學課程標準在“科學探究”主題下要求學生初步學習使用過濾、蒸發的方法對混合物進行分離，要求學生能夠完成粗鹽中難溶雜質去除的實驗。同時，混合物、純凈物是化學學科的重要概念，對二者的區分是學生明確化學研究對象、建立物質觀的基礎。自然界中的鹽到餐桌上的鹽這一話題，恰好滿足了從自然界中的混合物中提取純凈物，然后再對純凈物進行加工，形成人類所需的混合物的過程，既幫助學生認識到什么是混合物、純凈物，又促使學生思考研究混合物、純凈物的意義，以及人類在利用天然物質資源時的思路方法。在從混合物中提取純凈物的過程中，又自然運用到分離的思路和方法，由于是真實的工業生產過程，所以從實驗室分離方法到工業化過程的技術思維也會呈現出來。

2.義務教育階段化學課程標準“身邊的化學物質”主題下有“水和常見的溶液”二級主題，其中溶解現象、溶液在生產生活中的重要意義，溶液濃度的表達和意義，溶質和溶劑的關系以及溶解度對溶質和溶劑定量關系的影響等都是重要的學習內容。在從海水、井鹽、礦鹽中提取鹽時，其實都是讓原料以溶液形式存在，通過對溶液的過濾、蒸發、重結晶等操作實現物質的分離，獲得所需的產品。一定量的原料溶液可以獲得多少鹽？原料溶液溶質成分復雜，如何保證沉淀下來的是氯化鈉？將氯化鈉加工成餐桌上的含碘鹽、富硒鹽時又如何保證添加劑與鹽混合均勻？這一系列問題都需要利用溶液知識進行解答。

3.鹽是生活中必需的物質，有著深厚的歷史和文化背景。在古代，爭奪鹽的控制權是國家大事，至今鹽業生產也是以國有產業為主。在從古至今的鹽業發展中，人們從靠天吃鹽，到增大產量的規模生產，再到根據特殊需求形成多種多樣的產品，這其中蘊含的物質分離、提純的基本原理和分離思路始終沒有改變，但是技術的進步卻使得生產過程有了巨大變化。引領學生體會原理與技術的整合，體會科技對人類生活的改變是科學教育不可推卸的責任。

4.鹽是學生熟悉的物質，對于鹽的來源學生也有所了解，但是真的走進鹽的生產過程，其中的原理看似簡單實則豐富，不斷更新的技術又總讓學生有柳暗花明的感覺，對自己熟悉的事物突然有了全新而深刻的了解，這會是一種多么奇妙的學習感受。

二、項目特征

本項目除了具有一般項目的真實性、活動性、有顯性成果等特點外，還有如下幾個特征：

1.關注核心知識和思路方法的落實。圖1是對本項目學習內容的概括整合，包括核心知識和思路方法。從中可以看出項目承載的核心知識包括純凈物、混合物、分離方法、溶液等內容。項目承載的思路方法主要體現在圖中的橫縱兩軸。圖中橫軸展現了人類從自然界中的混合物提取純凈物再制造成符合自己功能需求的混合物的物質轉化利用的基本思路，縱軸則體現了物質分離的基本思路、分離方法以及分離方法的適用任務類型。

2.關注歷史文化與科學的融合。鹽是生活中不可或缺的物質，有著深厚的歷史和文化背景。教材中呈現了鹽在歷史進步中的社會價值，還通過分析“天日映成”“熬煮海水”等古代制鹽法的共同特征及優勢與不足，引發學生思考設計現代制鹽技術，使歷史文化與科學技術自然地融合在一起。不僅如此，教材中的習題也注意引導學生用科學的視角分析歷史文化現象。比如，歷史上，最早被稱為“中國”的地方在現在山西運城一帶，黃帝、蚩尤大戰于此，夏、商、周三代建都于此。在古代這個地方發達的原因之一是有被稱為“鹽池”的湖，可以產鹽。舜在統治這個地方時曾創作《南風歌》一首，描述了舜對鹽業生產的重視，也說明了天氣對鹽業生產的影響很大：“南風之熏兮，可以解吾民之慍兮；南風之時兮，可以阜吾民之財兮。”此歌大意是：南風溫暖地吹來，可以解除老百姓內心的憂愁；南風及時地吹來，可以給老百姓帶來更多的財富。自南向北吹的風一般都比較溫暖，且運城鹽湖南邊有一座中條山，南風經過這座山，風力就會加大。請分析：

（1）為什么南風一來，古人就會得到更多的鹽呢？

（2）你能推斷出每年的什么時候是運城產鹽的季節嗎？

（3）運城鹽池北岸有河東鹽業博物館，這里原來是“池神廟”，是人們為了獲得鹽業豐收而供奉神靈的地方。人們從影響鹽產量的自然界因素中抽提出三種重要因素幻化為神靈，供奉在寺院里，其中一位神靈是池神，猜猜另外兩位神靈是什么神。

3.展現技術與知識的融合、技術與社會發展的關系。技術始終是將知識應用于生活的重要途徑，是社會發展的重要推動力。本項目始終強調技術在解決生產問題中的重要價值。比如，教材中介紹了被稱為中國古代技術活化石的“墾畦澆曬”制鹽法如何實現鹽和水的分離，還介紹了離心機、流化床等現代技術對生產工藝的促進，通過“食鹽加碘技術的改進”這樣的專欄描述，幫助學生了解技術發展線索，體會技術對社會發展的推動。項目中還留有問題空間，讓學生分析、解釋生產工藝，發展學生的技術意識。比如，在古代，得鹽者得天下，戰爭中圍城禁鹽，使城內人因缺鹽而投降是常用的手段。為了更多地獲得鹽，在春秋戰國時期，運城鹽池地區的老百姓就開始使用“墾畦澆曬”法制鹽，英國科學家李約瑟在他的著作《中國科學技術史》中把這種生產工藝稱為中國古代技術史的活化石。請思考：

（1）“墾畦澆曬”就是在鹽池旁邊開辟一片一片的鹽田，把鹽池水引入鹽田，然后經過一系列工序獲得食鹽。鹽田的功能是什么？

（2）工人們在鹽田中收鹽時并不等鹽田水曬干，而是讓鹽田中還留有一些溶液就收鹽，這是為什么呢？

（3）鹽池自古是鹽的主要產地，但是我國解放后就以出產硫酸鈉為主了。你認為這可能是什么原因呢？

4.緊密貼近學生生活，并引導學生發現生活中的秘密。學以致用是產生深度學習的路徑。項目中設計了多個與學生生活有關的問題，啟發學生用化學的視角看生活，在生活中發現化學的奧秘。比如，一根沒吃完的冰棍放在碗里部分融化，此時再吃是冰棍更甜呢，還是融化出的水更甜？

能回答這個問題嗎？先做個實驗試試。要想解釋清楚，來學習這個項目吧。

三、項目學習線索

項目以生產鹽過程中從原料加工到形成產品需要解決的幾個問題為任務線索推進展開，學生在完成各項任務的過程中完成知識技能的學習并提煉思路方法，形成學科能力。與此同時，體會技術進步的價值，并展現科學、技術與社會文化的相互推動。本項目的學習過程是任務活動、知識技能、方法能力、技術理解、社會文化等多條線索并進的學習過程，如圖2所示。

任務活動線索是本項目外顯的線索，是學生要面對的系列問題。首先在項目導引環節通過對“自然界的鹽”和“餐桌上的鹽”的成分分析，明確要獲得餐桌上的鹽需要解決的三個問題：如何從自然界（如海水中）得到粗鹽？如何從粗鹽中提純氯化鈉？如何把氯化鈉加工為餐桌上有功能的食用鹽（如含碘鹽）？

知識技能線索伴隨著任務活動線而發展。在進行“自然界的鹽”和“餐桌上的鹽”成分分析時引入混合物與純凈物的概念。在從自然界中的海水蒸發獲得粗鹽時，學生明確了溶質、溶劑和溶液的關系，知道溶液的濃度會影響溶液的性質，能夠用溶質的質量分數表達溶液的濃度，發現溶液的飽和狀態，并掌握了蒸發操作技能。在從粗鹽中提純氯化鈉的過程中，學生利用溶解度知識分析不同溶質的溶解結晶問題，并掌握過濾的實驗操作。通過將氯化鈉轉變成有功能的營養鹽，學生體會了溶液均一穩定的性質。

方法能力線索是本項目的核心線索。本項目的方法能力包含兩個子主題：一個是認識物質分離，一個是解決溶液問題。伴隨著一個個任務活動的完成，學生對溶液的問題解決能力也不斷發展著。對于物質分離，學生的能力發展脈絡是：明確從混合物中得到純凈物需要物質分離操作→建立物質分離的基本思路——利用要分離物質的性質差異將其轉變為不同狀態的物質→應用物質分離的思路結合溶液相關知識解決與溶液有關的分離問題。對于溶液，學生能力發展的脈絡是：認識溶質、溶劑是溶液的組成成分→在一定條件下，調節溶質、溶劑關系可以改變溶液濃度，但是溶質在溶劑中的溶解有極限→理解溶解度是溶質在溶劑中溶解極限的定量描述，根據溶解度，調節溶質、溶劑關系，實現溶質的溶解和結晶。

技術理解線索和社會文化線索是對學生方法能力線索發展的補充。如，能力線索中學生根據水和鹽的性質差異選擇用蒸發的方法從鹽水中分離出鹽，教材就從技術角度給學生補充了分離鹽和水的多種技術方法；能力線索中學生利用溶解度調節溶質的溶解和結晶，技術角度則指導學生解釋“墾畦澆曬”留少量母液的原理；相應的，社會文化線索引導學生關注了鹽生產與社會發展的關系、鹽場選址與資源的綜合利用、鹽類資源的合理開發與利用、個性化食鹽產品開發等。技術理解線索和社會文化線索是在學生學科能力發展的基礎上，幫助學生體會科學與技術、科學與社會的關系，發展學生的科學素養。

四、項目活動設計

在項目導引中，教材設計了項目策劃活動，引導學生明確完成項目需解決的核心問題，確定各項任務及目標。除此之外，對于項目的3項任務，教材設計了6個活動12項子活動任務支撐學生的學習。活動內容及活動目標如表1所示。

加上項目導引中的活動，12個具體活動主要以實驗探究、交流研討為主，還有合作學習、自主學習和調查分析等活動類型。其中實驗探究活動強調學生動手進行實驗操作，從中發現知識、訓練技能、概括方法，或者利用獲得的知識方法在實驗操作中解決問題。交流研討活動針對不需要通過實驗解決的問題，但是也需要學生通過合作活動完成知識、技能、方法的學習或者相關內容的遷移應用。實驗探究活動和交流研討活動是學生發現新知、應用新知，獲得學科能力發展的主要活動。合作學習活動中學生的學習任務難度相對較小，且由多個并行的小任務組成，學生通過先分工后整合的方式達成有效學習的目的。本項目中的合作學習任務是對多項鹽水分離技術手段的分析和比較。調研分析活動則把學生的視角引向社會，促使他們在社會背景下理解學習內容，發現真實問題，體會科學、技術與社會的關系。自主學習則要求學生自主梳理和反思學習內容，并將其創造性地應用于陌生問題的解決。