課程思政理念下融合制鹽發展歷程的教學實踐

2024-12-05 00:00:00黃瑾汪秋英張小亮朱坤

化學教學 2024年11期

摘要：以“用化學沉淀法去除粗鹽中的雜質離子”教學為例，在課程思政理念下融合制鹽史的發展為情境線索，充分挖掘傳統文化的學科價值，引導學生在分析素材的同時初建、修正、完善物質分離提純的一般模型，通過任務驅動及實驗方案實施使學生切身體會除雜的過程，在數字化實驗定量視角下結合定性分析除雜過程中的宏微變化，使思政與教學同向并行。

關鍵詞：課程思政；教學設計；制鹽史；數字化實驗；傳統文化

文章編號： 1005-6629（2024）11-0036-07

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

1 問題的提出

習近平總書記在2018年全國教育大會上提出“要堅持把立德樹人作為教育的根本任務”，課程思政則是落實這一根本任務的重要途徑［1］。課程思政是指在各學科課程中，充分利用好課堂教學的主渠道作用，努力發掘課程本身所蘊含的思想政治教育元素，堅持有機融合的原則，在系統、科學地進行知識講授的過程中，有意識地開展理論傳播、思想引領、價值引導、精神塑造和情感激發的教育方式［2］。《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課標”）［3］指出，要“有機融入社會主義核心價值觀、中華優秀傳統文化、革命文化和社會主義先進文化教育內容”，在化學課堂中如何呈現部分化學知識背后的中華意蘊，將合適的思政素材融入課堂教學是值得探索的問題。

2 融入課程思政的高中化學教學現狀分析

近五年，課程思政理念逐步由高校滲透到中小學。通過文獻檢索、分析以及觀摩優質課視頻發現，課程思政的身影也更加頻繁地出現在高中化學教學當中。從課程思政素材的來源來看，部分高中教師或借助教材中的欄目內容如“化學與職業”［4］，或結合中華優秀傳統文化如釀酒［5］、化工生產如合成氨工業［6］來進行教學。但在眾多課例中不乏出現思政板塊與教學板塊割裂以及思政素材挖掘深度不夠的情況，使得課程思政只是淺層地浮于表面，未能真正發揮育人作用，主要原因在于教師對課程思政理念的理解程度不深、思政素材與教學的融合點難以把握［7］以及思政教學評價體系的欠缺［8］。其中，將思政素材與教學內容有效融合是構建學科育人課堂的關鍵。筆者將以人教版高中化學必修第二冊“用化學沉淀法去除粗鹽中的雜質離子”為例，進行設計、實踐與反思。

3 “用化學沉淀法去除粗鹽中的雜質離子”教學實例

3.1 教學主題分析

“用化學沉淀法去除粗鹽中的雜質離子”作為學生必做的實驗內容，“課標”要求能利用典型代表物的性質和反應，設計常見物質制備、分離、提純、檢驗等簡單任務的方案。在其他版本教材中，魯科版將該內容納入離子反應的應用，以“活動·探究”欄目“食鹽的精制”呈現；蘇教版則將其作為“海洋化學資源的綜合利用”單元中的第一個板塊，突出化學方法在資源利用中的價值。

文獻分析發現，一線教師在教授該內容時大多注重除雜試劑的選擇、添加量及順序的確定，學生只能單一理解粗鹽的分離提純，無法對分離提純模型進行系統性的學習、理解，遇到陌生情境存在分析以及遷移應用上的困難；或基于粗鹽提純構建多組分混合體系的除雜模型，未挖掘蘊含于粗鹽提純背后的思政意蘊。基于以上考量，將人教版中的內容進行梳理進階并補充我國制鹽發展歷程，分析其學科核心素養的落腳點，見圖1。

3.2 思政素材與育人價值的鏈接

在查閱書籍《范旭東企業集團歷史資料匯編——久大精鹽公司專輯（上下冊）》《四川鹽法志》、視頻資料、文獻后，選取我國千年鹽都四749c35c8b37ad3a27d1d9fdb80055384川自貢的古法制鹽，以及1914年在天津創辦、1938年因戰況遷址自貢的久大精鹽公司近現代、當代制鹽發展等歷史資源為思政素材，構建古代、近現代、當代為時間線的制鹽發展史，突出情境的整體性、銜接性以及課程思政要素的滲透，目的在于使設計實驗方案、物質分離提純的一般模型等知識結構化的同時，發揮學科的育人功能。具體思政素材及育人價值見表1。

3.3 教學設計與思考

3.3.1 教學目標

本課題適宜開設在硫酸根離子的檢驗學習完成后，或作為章末實驗活動，此時學生已基本了解溶解、過濾、蒸發的操作要求，學習了元素及其化合物基本性質，具備運用已有知識檢驗常見離子的能力。教學目標如下：

（1）能夠在古法制鹽方法步驟基礎上初步建立物質分離提純模型，體會化學與生產的聯系；

（2）能夠在確定除雜方案基礎上實施實驗方案，熟悉溶解、過濾、蒸發實驗操作，發展嚴謹的科學態度和動手操作的能力；

（3）能夠在理解各步驟作用基礎上修正、完善分離提純模型并遷移應用，在思維結構化的同時發展證據推理與模型認知的核心素養；

（4）能夠在了解工藝的更迭創新及實業家范旭東、技術家肖家干的事跡后，感受技術進步給國家帶來的影響，體會科學家的貢獻，培養家國情懷。

3.3.2 教學流程圖

在確定教學情境后，依據教學目標設計了連續2課時的教學活動：第1課時任務為了解古、近現代制鹽歷程，設計粗鹽提純方案；第2課時任務為實施實驗方案，完善一般模型。本文以林崇德“構建中國化的學生發展核心素養”［9］一文為參考，選取其中符合化學學科特色的描述為思政元素，結合表1設計教學流程如圖2所示。

3.4 教學過程實錄

3.4.1 走進古法制鹽，初建一般模型

［課堂導入］請看圖片：超市貨架上擺放的鹽，它有著“百味之首”的稱號。

［教師講授］對比當代與古代的鹽，呈現《天工開物》對鹽的描述：“口之于味也，辛酸甘苦經年絕一無恙，獨食鹽禁戒旬日，則縛雞勝匹、倦怠儼然。”如何得到鹽呢？

［學生交流］分析古文含義，感受鹽對生活的重要性并提出想法：海水曬鹽。

［教師評價］該方法更適合沿海城市。播放視頻《自貢鹽井——傳承千年的采鹽術》，請同學們注意千年鹽都自貢古法制鹽的原料及步驟。

［學生描述］鹽水（原料）-煮-鹽結晶過程；聯想“煮”至“蒸發”的實驗方法。初步建構物質分離提純的一般模型：原料-提純-產物。

［資料卡片］“自貢井鹽含有Ba2+，食者會出現‘軟病’；山西池鹽含有Na2SO4、 MgSO4，食之則味苦；若粗鹽中含有MgSO4·7H2O，即瀉鹽，會導致腹瀉”。

［學生概括］粗鹽不能直接食用，對健康有礙。

［教師講授］古人也意識到這個問題，在《四川鹽法志》中記載：當煮鹽接近于飽和時，“即入豆汁澄之，又煮許時，渣滓皆浮聚於面，隨挹出，又入豆汁二三次，渣凈水澄”［10］。古人借助豆汁的膠體性質及其成分蛋白質使鹽水澄清、提高品質。

3.4.2 分析近現代制鹽，修正一般模型

［教師引導］近代，為了滿足人們對鹽的需求量和品質要求，我國民族化工之父范旭東在了解歐美制鹽方法后，1914年于天津創辦了久大精鹽公司。他夜以繼日依靠簡陋的設備反復實驗，克服技術、條件的困難生產出了中國人的第一包精鹽，氯化鈉含量由50%升高到了90%，摘掉了中華民族“吃土民族”的帽子。下面我們來看看他是如何做的。

［資料卡片］久大創辦最初兩年的精鹽制法：“使粗鹽溶解成飽和之鹽鹵，再通過沙板數層，濾凈泥渣流入澄清池。池內有石灰乳少許，可使鐵化合物沉淀于池底。［11］”

［學生］將粗鹽溶解后過濾，用Ca（OH）2溶液使雜質Fe3+沉淀除去：

Fe3++3OH－Fe（OH）3↓

［學生評價］但依據除雜原則“不增、不減、易分、復原”，增加了其他的雜質離子，需要改進。

［任務驅動］若你是粗鹽提純的工藝設計師，需對含Ca2+、 Mg2+、 SO2-4的粗鹽進行除雜，請遵循除雜原則并以資料卡片所示實驗流程圖（見圖3）表示。

［學生設計方案］獨立思考后討論，小組匯報分享見圖4。

［教師評價］多數同學按圖3框架設計了流程，但部分同學遺漏對原料的處理。隨著我國純堿工業的崛起，久大精鹽公司在1934年改進了精鹽制法：“利用純堿溶液去其不純物質Mg2+、 Ca2+，……導入沸鹵鍋內再導入烤鹽機內，烘烤之”。正是這一改進使得久大精鹽的NaCl含量達到了95%［12］，開啟了中國鹽業界的新紀元。請結合久大制鹽方法，說說除雜想法。

［學生發言］除去Ca2+用Na2CO3溶液；除去Mg2+用Na2CO3溶液或NaOH溶液;除去SO2-4用BaCl2溶液。要添加適量、過量的除雜試劑。

［教師追問］除去Mg2+的試劑理論上都合適，是否有最優選？結合資料判斷。

［資料卡片］當溶液中剩余離子濃度為1.0×10-5mol/L時，認為該離子沉淀完全。當Mg2+濃度為1.0×10-5mol/L時，所需CO2-3的濃度為0.68mol/L、 OH-的濃度為7.49×10-4mol/L。

［學生分析］Mg2+用NaOH溶液除去更合適，因為在溶液同濃度的情況下，用Na2CO3溶液來除去Mg2+需要更多試劑，會造成試劑的浪費。

［教師提問］這很符合“綠色化學”的理念，那么除雜試劑添加多少呢？

［學生討論］過量，因為要確保雜質離子全部除去。為確定試劑添加過量，要在加入除雜試劑靜置后向上層清液再滴加除雜試劑，若沒有沉淀產生就是過量。

［學生反饋］書寫除雜過程中反應的化學方程式。

［教師提問］由于雜質離子濃度未知，為確保全部去除要添加過量試劑。如何確定試劑添加過量呢？

［學生思考］加入除雜試劑后向上層清液再滴加除雜試劑，沒有沉淀就是過量。

［數字化實驗演示］借助電導率傳感器來確定過量除雜溶液的體積。為使得電導率在可測范圍內，將5g粗鹽溶于20mL蒸餾水溶解過濾后稀釋20倍，取40mL向其中滴加0.01mol/L BaCl2溶液。數據處理后溶液的電導率變化曲線見圖5。

［教師引導］請從宏、微視角分析曲線成因。

［學生觀察實驗、分析說明］宏觀現象：隨著BaCl2溶液的滴加燒杯內溶液逐漸渾濁，電導率曲線先下降再上升；微觀分析：Ba2+與SO2-4反應生成了BaSO4沉淀，降低了溶液中的離子濃度使得曲線下降，最低點是雜質離子SO2-4完全去除；隨著除雜試劑過量，溶液中的離子濃度會增加，形成了升高的電導率曲線。

［教師講解］久大是通過濃度關系來添加適量除雜試劑的，即“用適量石灰處理濃度相宜之鹽鹵，則因硫磺濃度間之關系……”［13］。現在制鹽工業的做法是用離子分析儀確定雜質種類，依據雜質與除雜試劑分子量的比值、除雜試劑純度、過剩系數Y、處理量G等精確計算、定量添加。

［教師提問］試劑的添加順序如何？

［學生討論］BaCl2溶液要先于Na2CO3溶液添加，否則會引入新雜質離子Ba2+；并且當除雜試劑均過量時會有CO2-3、 OH-剩余，因此過濾后再添加鹽酸至無氣泡冒出，且溶液為中性。

［教師評價］沒錯，同學們考慮得非常全面，但為保證OH-除盡，最好使pH≤6。

［資料卡片］補充久大制鹽方法：1945年，久大利用曬鹵臺對鹽水進行加速濃縮，并通過改良鹽田使得產出的精鹽NaCl含量達到了98%；再用洗滌方法，使純度高達99%

［14］。

［教師講解］講解洗滌結晶/沉淀的目的、原則、選擇洗滌劑的方法。為粗鹽精制提供多種洗滌劑：蒸餾水、酸、飽和NaCl溶液、NaOH溶液。

［學生判斷］洗滌雜質沉淀時用蒸餾水；洗滌結晶時用飽和NaCl溶液。

［歸納小結］完善粗鹽提純實驗流程圖，修正分離提純一般模型見圖6。

［教師提問］經歷了粗鹽除雜方案的設計、修改、完善，你有什么感受？

［學生分享］現在先進的儀器使得粗鹽除雜更加簡便、效率更高，而范旭東前輩在科技不發達情況下，付出許多艱辛將鹽純度提升到99%，非常不容易。而制鹽方法一直都在改進，正是這種鍥而不舍的精神給我們的生活帶來了巨大的改變。

［教師歸納］此方案即為近現代久大制鹽的縮影。

［粗鹽提純實驗］實驗用品：粗鹽、0.1moL/L BaCl2溶液、20%NaOH溶液、飽和Na2CO3溶液、6moL/L鹽酸、蒸餾水、pH試紙、電子天平、藥匙、量筒、燒杯、玻璃杯、膠頭滴管、漏斗、濾紙、蒸發皿、坩堝鉗、鐵架臺、鐵圈、陶土網、酒精燈、火柴。

［實驗過程］學生按照上述經討論較為完善的除雜方案進行分組實驗，在實驗過程中學生進一步熟悉溶解、過濾等操作，并在教師指導下完成蒸發、結晶，大部分學生得到的精鹽產率為45%～60%。

［表現性評價］實驗方案：選擇按順序加入過量除雜試劑后進行過濾，若依然渾濁則過濾第二次；實驗操作：缺乏實驗操作經歷，對于溶解、過濾、蒸發操作需教師示范、講解，大體上能夠按規范完成實驗；實驗產率：少數學生出現過濾失誤使產率較低或Na2CO3溶液、HCl溶液加入過多使產率極高的情況。

3.4.3 了解當代制鹽，完善一般模型

［教師闡述］久大公司1938年因戰況被迫遷址自貢，資料中記載“燒鹽一擔，用煤有多至四擔以上者”［15］；在《中國工程師學會四川考察團報告》中提出“若改用真空鍋，則燒煤一斤，可制鹽五、六斤”［16］。

［學生評價］久大以往的制鹽方法能耗非常大，需要改進。

［教師闡述］肖家干學者留學回國后，在我國制鹽設備落后的情況下潛心鉆研，在1939年于自貢試驗出了“灶用制鹽真空機”并于1942年取得專利，拉開了我國真空制鹽的序幕。但由于資金、技術問題無法繼續生產，到解放后才開始興建真空制鹽廠［17］，久大也逐漸應用真空裝置制鹽，發展到2017年，采用的是五效真空制鹽。

［多媒體］觀看視頻了解當代真空制鹽的原理，討論真空制鹽的優勢。

［學生發言］利用真空制鹽裝置能夠對二次蒸汽循環利用，更加環保；密閉的空間也能減少外來雜質，提升鹽的品質。

［教師介紹］如今的久大公司能夠日產1000噸食鹽，因此我國人民不需要參與“食鹽搶購潮”：以人均每日6g鹽計算，僅久大公司自貢制鹽區一個生產基地的產能就能滿足1.6億人的日常需求［18］。

［學生匯報］當前久大自貢基地產鹽類型及用途——依據鹽的來源、制鹽技術不同，可分為精純系列、綠標系列、自貢井鹽系列、千米深井系列、鹽當家系列、自流井貢鹽；依據用途不同，可分為調味鹽、理療鹽、身體護理鹽。

［教師評價］隨著時代的發展以及人們的需求變化，我國制鹽技術一直在不斷革新，每一次改進都實現了產能、節能等技術的進步，以及種類的豐富和品質的提升，給我們生活也帶來了更大的改變，這一切都離不開鹽業工作者的辛勤付出。

3.4.4 課堂總結

［課堂歸納］梳理教學思路，總結范旭東、肖家干的貢獻及化學在鹽業中的作用；回顧粗鹽提純中應用的預處理、提純方法，在教師補充下逐漸完善完整的物質分離提純一般模型，見圖7。

［遷移應用］依據資料“果膠是一種天然、無毒的水溶性膳食纖維（多糖），在酸性溶液中較在堿性溶液中穩定，大量存在于蘋果、柑橘等果皮中，呈白色至淺棕色粉狀，無味。它具有較好的水溶性，溫度越高，溶解度越大，但不溶于醇類等溶劑”設計從果皮中提取果膠的實驗流程圖。

［表現性評價］基本能夠選擇以酸作為溶解果膠試劑，并通過加熱提高其溶解度，大多數學生可以想到把醇類試劑加入酸浸液中提取果膠，但個別學生會遺漏洗滌步驟。

4 教學實踐反思

從課堂表現來看，學生對思政素材表現出極大的興趣，能夠較好地跟隨思政線內化知識，能依據所學模型及資料卡片設計較為完整的果膠提取流程，較大程度上符合課前預設；從課后反饋來看，學生能夠遷移所學知識分析試題中陌生情境下的物質分離、提純流程，且通過主題小論文及訪談情況可以看出預設的思政素養目標基本達成，但討論角度因人而異。綜合教學實踐過程，課程思政理念下的化學教學設計關鍵點如下：

4.1 尋找學科思政素材，深入挖掘育人價值

在國家“立德樹人”根本任務的指引下，教師應立足于教材本身，尋找可利用的素材資源，先研究各版本教材及“課標”建議素材，再尋找課外素材如傳統文化、地域特色非遺、時事等資料，挖掘其中的育人價值并鏈接課堂。

4.2 確定學科思政元素，明確素材價值指向

學科思政元素的確定是剖析素材教學價值的前提，需要充分考慮我國學生核心素養的發展要求、社會主義核心價值觀、“課標”要求以及學科特點，有不少學者對化學學科思政元素進行了分類和概念界定，綜合來看分為國家層面、社會層面、公民素質層面、學科素養層面四大維度。教師可借鑒或自行歸納思政元素對素材教學價值進行梳理，設計合適的教學活動引導學生體會思政意蘊，鋪實育人路徑，做到“潤物無聲”。

4.3 合理運用思政素材，貼合教學實際需求

為避免思政與教學“兩張皮”現象，融合思政素材的化學課堂應是目標導向、與高考綜合改革同向并行的，做到“教、學、考”有機銜接。如本課例中，特選取相關素材融合高考考點之一——沉淀的洗滌，在補充思政真實情境的同時學習化學知識，修正并完善好一般模型以解決真實的實際問題，從而發展學生模型認知的核心素養。教師對思政素材的了解和挖掘要足夠深，才能找到合適的思政與教學的融合點，從而避免為了思政而“思政”。

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