基于“同屏互動和校園網平臺”的“萃取”教學設計

王濤

摘要：以“萃取”一課為例，分別介紹了利用校園網平臺進行資源瀏覽和學習的設計思路，以及融合iPad記錄實驗影像和同屏推送進行交流分享的隨堂分組實驗設計。

關鍵詞：iPad；同屏互動；萃取；教學設計

文章編號：1008-0546（2018）11-0074-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2018.11.024

一、教學目標

理解萃取原理及適用；掌握分液漏斗的使用；簡單區分溶解過濾與萃取、蒸餾與萃取。

二、學情分析

1.知識儲備

通過對過濾、蒸發、蒸餾的學習，學生已經初步掌握了通過分析雜質特點來選擇分離方式的化學視角，這為理解萃取原理奠定了基礎。

2.生活儲備

已有的生活經驗，學生已經大量接觸到了萃取，例如洗化用品中天然植物萃取成分、泡茶等，只是缺少建立生活經驗與學科知識關聯的意識與能力。

三、教學重難點

萃取原理、現象及操作，以及萃取微觀過程的想象。

四、教學用品

1.學生分組實驗

碘水、CCl4、石油醚（沸程90℃—120℃）、試管、30mL梨形漏斗、微型鐵架臺。

2.信息技術支持

iPad、無線投屏硬件、無線網絡、校園網平臺“萃取”實驗操作微課程。

五、教學流程

1.設計思路

本節課的設計力圖從學生的角度出發，在學生原有的認知結構和生活經驗的基礎上來尋找知識增長點，盡可能使每個學生在自己原有的基礎上有所發展，見圖2。

教學中突出“原理性”、“過程性”：注重原理分析，“耳聽為虛，眼見為實”，通過隨堂分組實驗的設計、iPad記錄實驗細節和同屏推送、交流討論，進而明晰萃取的原理和操作；注重化學知識應用，通過問題解決讓學生學會用化學原理解釋某些生活現象，解決實際問題。

2.教學流程

【活動1】導入：課前校園網推送閱讀”如何制備無因咖啡 [1]”，隨堂播放“生活中的萃取片段——炸辣椒、煮茶”。

【教師】這兩個過程，就是萃取。

【活動2】講授：從字面意思看，什么是萃取？

【教師】從字面意思看，什么是“萃取”？

【學生】薈萃、聚集、精華。

【教師】同時，“萃取”的英文extraction還有“提出，抽出”的意思。剛才視頻片段中的花生油和水都起了什么作用？

【學生】溶劑。

【教師】花生油和水利用溶解提取出了辣椒、茶葉中的芳香和顏色。

【活動3】活動：感受什么是萃取。

【教師】辣椒、茶葉的成分太多，作為萃取對象有些復雜。我們選擇了2種簡單的溶液，碘水和碘的CCl4溶液，請大家從托盤中找出它們。碘水盛裝在棕色瓶中，你可以取2滴管加入試管中，觀察碘溶解在水中的顏色。碘的CCl4溶液，呈現出美麗的紫色。我還提供了2種溶劑，H2O和CCl4。閱讀實驗報告單的內容，完成實驗。

【學生】分組實驗、拍照記錄現象、交流討論。

【教師】大家都做完了吧，第1組同學，和大家交流一下你們的實驗成果吧。

【學生1】（手機推送，投影同屏）我們組做了碘水的相關實驗，發現碘水中加入CCl4后有分層現象，下層紫色，上層淺黃色。

【教師】剛加入CCl4時是什么現象？

【學生1】分層，CCl4在下層，接近無色；碘水在上層，黃色。

【教師】振蕩后，下層CCl4顯紫色，上層碘水黃色變淺，說明了什么？

【學生1】CCl4層顯紫色，說明有I2溶解在里面，說明CCl4把碘水中的I2萃取了過來。

【教師】非常好，會用“萃取”了。你能再解釋下水和碘的四氯化碳溶液的那一組是不是萃取呢？

【學生1】這個組合不是萃取，也有分層現象，但是沒有看到碘被水提取的過程。

【教師】不錯，非常棒。那么，為什么水沒能完成萃取呢？

【學生】因為碘在水中的溶解度小于在CCl4中的溶解度。

【教師】結合剛才的炸辣椒和煮茶片段，能不能談談你心中認為的“萃取”？

【學生2】利用溶解能力的差別把某些成分提取出來。

【活動4】活動：什么試劑適合做萃取劑。

【教師】是不是只要溶解能力更強的溶劑，就能作為萃取劑來使用呢？我們也通過實驗來驗證。這里提供給大家的有無水乙醇和石油醚，利用它們來看看能否萃取出碘水中的碘。閱讀實驗報告單，完成實驗。

【學生】分組實驗，拍照記錄現象，交流討論。

【教師】大家有結果了嗎？這兩種溶劑都能完成萃取嗎？

【學生】酒精不能。石油醚能完成萃取。

【學生3】剛加入石油醚時，石油醚在碘水上層，無色；振蕩后，石油醚層顯紫色，也是有I2溶解在里面，說明石油醚萃取了碘水中的I2。

【教師】為什么石油醚在碘水的上層，而且能完成萃取呢？

【學生3】因為石油醚密度小于水，分層，且石油醚對碘的溶解能力大于水。

【教師】對的，解釋的很好啊，補全了溶解表格中內容。

【活動5】歸納整理：什么是萃取？

【教師】你認為，實現萃取的條件都有哪些？

【學生】互不相溶、溶解能力不同。

【教師】請給萃取下個定義。

【學生】利用物質在互不相溶的溶劑中溶解度的不同，用一種溶劑把物質從它與另一種溶劑所組成的溶液里提取出來，這種方法叫做萃取。

【教師】非常好。我們還要注意，一般來說，有機溶劑之間互溶性很好，與水一般是難溶分層的，當然無水乙醇是個例外啦。所以常見的萃取都是有機溶劑萃取水溶液中的成分。同時，由于溶解能力更好，所以少量的萃取劑就可以完成對大量溶液中成分的萃取，可以起到提高成分濃度，富集的作用，所以是“萃”啊。

【活動5】活動：利用分液漏斗完成萃取與分液。

【教師】萃取后，如何分離兩層液體呢？

【學生】分液。

【教師】大家預習的很認真啊。分液操作用到了一個新的儀器，分液漏斗。我們一起來認識一下它的結構。它與漏斗有什么不同？

【學生】有蓋、有一個閥門。

【教師】對，“它帶了個帽，扎了個圍脖”。我們把它們分別叫做玻璃塞、活塞。先看，玻璃塞，有些漏斗在這個地方，有孔和凹槽。再來看活塞部分，豎直時上下貫通，液體可以流出；垂直時關閉，液體流不下來。所以，分液漏斗可以通過活塞控制液體流出的速度。認識完儀器，請大家仔細觀察我的操作。

【教師】iPad同屏傳送操作，大家也可以結合校園網上的“萃取”微視頻來指導我們的操作。

【學生】觀察教師操作，完成實驗，錄像操作，同屏推送與討論。

【教師】這就是我們今天學習的內容，萃取原理和萃取劑的特點，分液漏斗的使用。

【活動6】練習，請完成“作業盒子”app中的隨堂練習。

1.下列物質不能從碘水中萃取出碘的是（D）

A.汽油 B.四氯化碳 C.石油醚 D.酒精

2.下列各組混合物中，能用分液漏斗進行分離的是（C）

A.酒精和水 B.碘和四氯化碳

C.水和四氯化碳 D.汽油和植物油

【活動7】拓展延伸：更好的“萃取”。

【教師】蒸餾，也可以用于分離多組分天然混合物。與之相比，萃取可能具有什么優勢？

【學生4】蒸餾是利用沸點不同分離各個成分，萃取是利用溶解度來進行提取分離。蒸餾需要加熱，消耗能源，還可能會破壞成分的。

【教師】回答的真好。你說的，讓我想起了2015年的諾貝爾醫學獎其中一位獲獎者，屠呦呦。她的獲獎原因是發現了青蒿素，能有效降低瘧疾患者的死亡率。不過，當時的研究是全國多個團隊一起推動完成的，爭議就在于是否應該授予屠呦呦一人。

美國科學院院士瘧疾專家路易斯·米勒，屠呦呦的推薦人，指出了4個理由，其中有一條就提到，“她突破性的采用乙醚（沸點36℃）低溫萃取青蒿素，保持了其藥理活性”。屠呦呦在諾獎致辭時，也說這是古老中醫和西醫、科學技術的完美結合。

而我們也在不斷地追求更加安全、無殘留的萃取方法，就如大家閱讀的超臨界CO2萃取過程，由于其特殊的流體性能，減壓后幾乎無殘留且無毒的優良性能，正在工業提取中越來越多地采用。

六、幾點說明

（1）分組實驗一般都會有“交流互動”環節，學生經常會因為觀察不到位或者記錄不全面而影響效果，引入iPad和“同屏互動”技術，可以比較全面準確記錄實驗現象；甚至在本節這種操作型實驗中，通過觀看iPad影像，對比“萃取”操作微課，能夠幫助學生迅速發現問題動作，及時反饋。

（2）實驗中采用的“同屏傳送”硬件，在各大購物平臺都有銷售，價位便宜，可以實現沒有wifi的教室內的手機、平板與投影間的無線互聯，便攜性好。

（3）校園網平臺資源，雖然從外網無法訪問，但在適用環境內網速快，幾乎無延遲，可以較好地解決網絡資源無法連接的問題。當然，校園網資源也要不斷充實補充才能滿足學生查閱的需求。

參考文獻

[1] 云無心.想知道如何得到一杯無因咖啡嗎.[EB/OL]

http：//songshuhui.net/archives/93418，2015-10-27