指向實踐創新的“手工皂制作與改進”微項目

劉輝

摘要：介紹了指向實踐創新素養下讓學生利用皂化反應原理，不斷優化制備肥皂的實驗方案，制得不同樣態的肥皂。實驗中學生充分體驗，小組合作，在原有實驗基礎上層層優化創新，學生收獲成品的同時激發了興趣，也體會了科研探究的全過程，培養了創新能力。

關鍵詞：創新素養;實踐能力;手工皂;實驗優化;微項目

文章編號：1008-0546（ 2019）09-0091-03

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j.issn. 1008-0546.2019.09.029

一、項目背景

為進一步促進課程建設的提升，培養學生注重實踐與多元思考的能力，引導學生重視客觀，理性辨析，提升創新力、實踐力等核心能力，2017年南菁高級中學成功申報了江蘇省“微科技課程基地”。微科技倡導的“微”強調課程的“創新實踐”部分要基于學生興趣、貼近學生實際，源于生產生活，源于課堂學習，在“小微”的系統實踐中，激發學生的實踐創新素養[1，2]。那么選用什么樣的“小微”內容作為切入點，促進學生實踐創新素養的提升，是在項目實施中擺在一線教師面前的主要難題。

蘇教版教材中很多實驗是與工業生產.生活密切聯系的，現行的教材中出現的實驗很多是用實驗器材和試劑，模擬工業設計來體現化學反應原理，很多夠直觀但不夠實際，有理性但不夠感性，在實際教學中也很難提高學生學習此類原理性質的興趣。在教學中將知識、原理與實際生活相結合，以學生已有知識結構為載體，借助小微項目理念，構建基于項目教學的普通高中化學實踐教學[3]。采取層層遞進優化，把學科知識系統融合，開發出跨學科的微項目，培養能夠運用多學科知識解決問題的復合型人才，具有一定的現實意義，符合我國基礎科學教育發展的需要。

基于以上思考，以蘇教版教材為藍本，遴選出必修2中專題3.2《酯油脂》涉及到的皂化反應，該部分內容，原理很簡單，就是利用了油脂在堿性條件下水解成高級脂肪酸鈉和甘油。然而出于應試，在實際教學中這個實驗往往被忽視，而更著重的是掌握油脂水解的原理。其實手工皂目前被賦予了很多新的功能和功效，造型也是越做越漂亮，價格也越來越昂貴，試想如果學生在化學課上親手用油脂制得一塊漂亮的肥皂，那應該是多么令人興奮的一件事。在深入研究皂化反應實驗操作要點的基礎上，對實驗配方進行整合，從簡單到復雜，將該實驗制作進行項目化設計，運用于南菁高中校本課程中（4課時），學生在進行相關實驗的研究、體驗、合作中豐富了化學實驗知識的內涵，激發了學習化學的興趣，培養了學生運用多學科知識解決實際問題的能力，親手制作體驗了不含化學添加劑而富含甘油的手工皂，成品深受學生喜愛，取得了良好的教學效果。

二、項目內容

l.項目目的

（1）理解手工皂的制作原理。（2）對手工皂的制作工藝改進優化。（3）培養學生科研和創新能力。

2.項目原理

該項目實施主要依托皂化反應原理。皂化反應狹義上講，僅限于油脂與氫氧化鈉或氫氧化鉀混合，得到高級脂肪酸的鈉，鉀鹽和甘油的反應。這個反應是制造肥皂流程中的一步，因此而得名。它的化學反應機制于1823年被法國科學家Eugene Chevreul發現。

油脂的皂化值是不同的[4]，在制備肥皂的時候，我們要根據需要計算實驗中所需氫氧化鈉與水的量，另外還要考慮肥皂的硬度，將肥皂的硬度控制在120-170之間[5]，如果硬度值較小，則做出來的肥皂比較軟（常見油脂的皂化值，硬度值見表1）。

例：花生油的皂化值是0.136，則1009的花生油需要13.6g的氫氧化鈉來完全皂化。

有棕桐油lOOg，椰子油1009，菜籽油1009，棕桐油的皂化值是0.141，椰子油是0.19，菜籽油是0.124、則需要氫氧化鈉45.5g （100×0.141+ 100×0.19+ 100×0.124=45.5g）。水的質量一般為氫氧化鈉質量的2.33-2.35倍。

3.項目實施過程

（1）試劑和儀器

酒精燈、三角架、石棉網、燒杯、打火機、溫度計、玻璃棒、電子稱、模具若干、油、氫氧化鈉、蒸餾水。

（2）項目步驟

①稱量試劑：家用食用油（花生油或菜籽油）1009、氫氧化鈉13.6g/12.4g、水31.7/28.9g;

②配制氫氧化鈉溶液：將氫氧化鈉緩緩倒入水中，用玻璃棒攪拌至完全溶解，等待降至合適溫度;

③混合氫氧化鈉和油脂：將氫氧化鈉溶液和油脂混合，攪拌至沙拉醬狀，整個過程中保持混合物溫度45℃左右;

④入模：把皂液倒入模具，放入泡沫盒保溫24小時;

⑤脫模：將皂置于通風干燥處，有一定的硬度即可脫模，一般約4周后成熟;

⑥驗皂：將制得的肥皂放在水龍頭下搓出泡沫，測其pH值，若為8-9則可以放心使用。

（3）注意事項

①把氫氧化鈉倒入水中，不要顛倒了次序;

②測量溫度時不要把溫度計的頭置于燒杯底部;

③攪拌時速度要快，持續攪拌時長約30分鐘左右。

（4）成品及優缺點

用單一的家用油制得的肥皂質地較軟，用玻璃棒取少許試驗洗滌效果，能產生較多泡沫，洗滌效果也不錯。缺點是果凍殼較硬，基本無法脫模（成品如圖1、圖2）。

三、工藝優化

1.優化方案1

前期制得的肥皂成品功效還可以，但與市場銷售的相差較大，如何順利脫模，使得制得的肥皂起泡度、硬度、滋潤度有所改進，學生們通過查閱相關資料了解到，一般制手工皂都是采用多種油按一定比例混合制備的，于是在原先基礎上進行配方改良，根據油脂的皂化值和硬度值計算各組分所需的量，具體操作同上。

試劑配比：蓖麻油30g、椰子油30g、棕櫚油40g.氫氧化鈉15.2g、水35.4g，硅膠模具（來自網購）。

按此配方制得的肥皂軟硬度合適，起泡多，滋潤，洗滌效果好（成品如圖3）。使用有造型的硅膠模具，加上色素，成品漂亮又可愛，就像一塊塊可口的巧克力，學生愛不釋手，是一次成功的制手工皂體驗。

2.優化方案2

想到曾經在商場多次拿到手工皂的試用樣品，都是有色透明的，那我們能不能在實驗室也制得透明香皂呢？孩子們網上查閱資料，小組系統對比討論研究，在原先配料方案中，添加乙醇、甘油和砂糖，嘗試以下配比方案。

試劑配比：棕櫚油40g、椰子油30g、蓖麻油30g、乙醇50g、甘油23g、砂糖22g、氫氧化鈉15g，水32g。

實驗步驟：

（1）混合氫氧化鈉與乙醇。將15g氫氧化鈉和329水混合，待溫度降至70℃時加乙醇50g混勻備用。

（2）混合油脂。將棕櫚油40g、椰子油30g，蓖麻油30g混合，控制溫度在70℃左右。

（3）混合油脂與氫氧化鈉。將步驟1與步驟2所得混合液混合，溫度維持在70℃左右，均勻攪拌至皂化反應完成。

（4）混合甘油、砂糖。取燒杯，將甘油23g，砂糖22g，水22g混合，攪拌均勻，預熱至70℃呈透明狀。

（5）混合皂化液與甘油混合液。將步驟4與步驟3中的物料加入到大燒杯中，攪勻直到滿意的透明度。

（6）攪拌結束后即可裝入模具內，用冰水浴迅速凝固，得透明皂（圖4）。

3.優化方案3

肥皂做到這里，受到超市售賣的花式肥皂啟發，能不能在細節方面創新一下，利用前面課程中得到的大量皂基，制得更加富有藝術氣息的花式手工皂呢？孩子們經過商討研究，充分發揮了他們的想象力，開始了進一步優化操作。

（1）對色素的優化

把皂基熔化后加入色素，對皂基進行調色，可得到各種顏色的肥皂。若把色素滴在模具的不同區域，把皂液緩緩沖入模具中，讓顏色自然流動，可得到頗具琉璃感的肥皂（圖5）。

（2）對造型的優化

取出在模具中成型的肥皂，用小刀或一些有造型的工具在肥皂上切角，鏤空等，再把處理過的肥皂放回模具，在缺角鏤空處倒入其他顏色的皂液，成型后可得各種花樣的肥皂（圖6）。

在實際操作中，更有同學將兩種方式配合使用，充分發揮創造力和想象力，得到各式各樣的花式肥皂。

四、結束語

制作手工皂的活動前后開展了4個課時，制皂原理是簡單的，但實際操作過程卻不是想象的那么簡單。從配方的改良優化，到透明皂基的改良，再到花式手工皂的改良，學生查閱資料的科研素養、不斷螺旋進階上升的工藝認知、小組合作探究的協作能力都得到了鍛煉，實驗方案的設計能力，解決問題的能力，動手能力、創新能力都有了極大的提高，為他們以后的化學研究打下了堅實的基礎。

參考文獻

[1]凌一洲，程鵬.有價值的異常現象“微科技”課題的教學實施[J].化學教學，2018（3）：34-37

[2]凌一洲，陳靜，陳鵬文，等.“銀樹鍍銅”微科技項目的設計與教學[J].化學教學，2018（11）：70-72

[3]趙玉泉，于乃佳，于“項目教學”的普通高中化學實踐教學[J].中學化學教學參考，2019（2）：12

[4]畢艷蘭，油脂化學[M].北京：化學工業出版社，2005

[5] 陸啟玉.油脂化工產品生產技術[M].北京：化學工業出版社.2004