化工情境素材的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用

摘要：

以“染織工業(yè)中的酸和堿”為例，探討如何開(kāi)發(fā)和應(yīng)用化工情境素材，提出篩選化工情境素材的思路方法，梳理將化工情境素材轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的教學(xué)情境的加工流程，總結(jié)了開(kāi)發(fā)和應(yīng)用化工情境素材的注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；化工情境素材；染織工業(yè)；酸和堿1

問(wèn)題提出《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下稱(chēng)“新課標(biāo)”）指出，教師要大力開(kāi)展核心素養(yǎng)導(dǎo)向教學(xué)，通過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)、生動(dòng)、直觀且富有啟迪性的學(xué)習(xí)情境，激發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)生的思考，幫助學(xué)生建構(gòu)大概念和核心概念，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展［1］。新課標(biāo)在五個(gè)學(xué)習(xí)主題下，共列出96點(diǎn)情境素材建議，并鼓勵(lì)教師創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)新的情境素材。化工情境作為化學(xué)學(xué)科典型的真實(shí)情境，承載著化學(xué)學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)操作技能的實(shí)踐［2］，化學(xué)學(xué)科的性質(zhì)決定了化學(xué)教學(xué)要重視化工情境的再現(xiàn)與深化，使學(xué)生熟悉工業(yè)生產(chǎn)背景與流程，養(yǎng)成應(yīng)用化學(xué)知識(shí)辨析、解釋真實(shí)復(fù)雜問(wèn)題的習(xí)慣，促進(jìn)學(xué)生工程思維的形成和綜合實(shí)踐、創(chuàng)新能力的提高［3］。在中國(guó)知網(wǎng)上以“初中化學(xué)+情境+化工”為關(guān)鍵詞進(jìn)行相關(guān)主題的檢索，有45條結(jié)果，其中34篇來(lái)自碩士或博士論文數(shù)據(jù)庫(kù)?？梢?jiàn)，初中一線教師對(duì)化工情境素材的開(kāi)發(fā)和使用率較低，究其原因可能是因?yàn)槌踔薪處煂?duì)化工生產(chǎn)實(shí)際接觸較少，知識(shí)儲(chǔ)備不夠。如何找到適宜教學(xué)的化工情境素材并將其加工成有價(jià)值的教學(xué)情境，是教師面臨的一大難題。“常見(jiàn)的酸和堿”是初中化學(xué)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)，也是學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)的性質(zhì)、探討物質(zhì)化學(xué)變化規(guī)律的基礎(chǔ)。在新課標(biāo)中有關(guān)酸堿的要求為：以鹽酸、硫酸、氫氧化鈉和氫氧化鈣為例，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究認(rèn)識(shí)酸、堿的主要性質(zhì)和用途；知道酸堿性對(duì)人體健康和農(nóng)作物生長(zhǎng)的影響［4］。通過(guò)對(duì)酸、堿性質(zhì)的學(xué)習(xí)可以為鹽類(lèi)性質(zhì)的學(xué)習(xí)打下知識(shí)基礎(chǔ)，完善無(wú)機(jī)物之間的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。探究酸堿性質(zhì)的思維方法，可以為探索鹽的性質(zhì)提供學(xué)法指導(dǎo)。在初中化學(xué)滬教版（2021版）教材中涉及常見(jiàn)酸、堿應(yīng)用的表述有：鹽酸常用于金屬表面除銹、制藥等。硫酸常用于制化肥、農(nóng)藥、火藥、染料、冶煉金屬、精煉石油和金屬表面除銹。燒堿常用于制人造絲、造紙、煉油、紡織、印染與橡膠工業(yè)。熟石灰常用于建筑業(yè)、改良酸性土壤和配制農(nóng)藥波爾多液［5］。硫酸和氫氧化鈉的用途中都提到了染織，因此，研究以“染織工業(yè)中的酸和堿”為例，將碎片化的酸堿鹽知識(shí)串聯(lián)起來(lái)，在復(fù)習(xí)酸堿相關(guān)知識(shí)的同時(shí)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)工藝生產(chǎn)全貌、成本利潤(rùn)考量、環(huán)評(píng)機(jī)制等方面的感受，同時(shí)給出化工情境素材具體的開(kāi)發(fā)策略和應(yīng)用思路。2

化工情境素材的開(kāi)發(fā)策略2.1

化工情境素材的選取選取化工情境素材時(shí)，要充分考慮素材內(nèi)容、形式、真實(shí)性和難度。情境內(nèi)容要有助于教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成，涵蓋教學(xué)知識(shí)點(diǎn)。呈現(xiàn)形式能體現(xiàn)概念間的邏輯關(guān)系和順序，體現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)。既要體現(xiàn)真實(shí)生產(chǎn)流程也要兼顧素材難度，應(yīng)與學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)建立起聯(lián)系，引起學(xué)生的興趣和共鳴，體現(xiàn)化學(xué)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。想要從紛繁的化工產(chǎn)品、復(fù)雜的生產(chǎn)流程中高效地選擇合適的情境素材，要求教師平時(shí)對(duì)化學(xué)發(fā)展史有所了解，閱讀積累化學(xué)家的生平事跡和研究，熟悉常見(jiàn)化工產(chǎn)品的用途，生活中多關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)及業(yè)內(nèi)最新研究成果。具體可從以下三個(gè)方向篩選。（1）從傳統(tǒng)化工工藝切入挖掘化工情境。例如中國(guó)傳統(tǒng)造紙工藝將竹子放入“徨”桶內(nèi)與石灰一道蒸煮，用石灰的堿性除脂；古代紡織工藝，酸和堿被用來(lái)處理纖維，使其質(zhì)感柔軟和耐用。非遺染色技藝——草木染也利用各種酸堿性媒染劑，來(lái)調(diào)節(jié)織物色彩。這些古法化學(xué)工藝都可作為酸堿學(xué)習(xí)的情境素材；以“史”為“境”能傳承和弘揚(yáng)民族文化，但值得提醒的是中國(guó)古代化學(xué)史料深澀難懂，需要教師進(jìn)行提煉和解釋。（2）從化工產(chǎn)品用途切入挖掘化工情境。酸和堿是重要的化工原料，常用于生產(chǎn)各種化學(xué)品，比如制備硫酸亞鐵。農(nóng)業(yè)上，鐵肥可調(diào)節(jié)土壤的酸堿度，促使葉綠素形成；醫(yī)藥上，硫酸亞鐵是常用補(bǔ)鐵劑，此外，硫酸亞鐵還可對(duì)印染污水進(jìn)行脫色處理，因此在復(fù)習(xí)階段，我們可從硫酸亞鐵產(chǎn)品出發(fā)探討其制備工藝，復(fù)習(xí)酸堿鹽的性質(zhì)。再如硫酸常用于石油精煉、冶煉金屬，燒堿在造紙、紡織工業(yè)的應(yīng)用，以及氫氧化鐵用作顏料等，都是很好的化工情境切入點(diǎn)。（3）從社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題切入挖掘化工情境。當(dāng)今時(shí)代，人類(lèi)面臨生態(tài)環(huán)境、衛(wèi)生醫(yī)療、能源資源等危機(jī)。環(huán)境方面可選取如碳中和、煙氣脫硫脫氮、廢金屬回收和水資源處理及循環(huán)利用工藝；能源方面可以選取圍繞氫能等綠色新能源的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用工藝；在疫情常態(tài)化下的醫(yī)療衛(wèi)生用品生產(chǎn)工藝等等。以社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題為化工情境能讓學(xué)生體會(huì)化學(xué)是推動(dòng)人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要力量，培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)陌生、不確定性挑戰(zhàn)的勇氣和理性思維。2.2

化工情境素材的加工新課標(biāo)中提出試題命制時(shí)改編原始素材為問(wèn)題情境的加工流程，試題情境素材加工注重的是問(wèn)題的設(shè)計(jì)和問(wèn)題的呈現(xiàn)方式，而教學(xué)情境素材的加工強(qiáng)調(diào)基于問(wèn)題的活動(dòng)和任務(wù)設(shè)計(jì)，不僅涉及知識(shí)，還涉及活動(dòng)環(huán)境、具體任務(wù)、連接素材和任務(wù)的“問(wèn)題”，使情境具有教學(xué)敘事的背景屬性、引發(fā)參與的活動(dòng)屬性及承載核心知識(shí)的屬性［6］。綜合化工情境素材步驟流程化、情境復(fù)雜化、學(xué)生經(jīng)驗(yàn)間接化的特點(diǎn)，研究提出化工情境素材加工流程。2.2.1

確定關(guān)鍵詞，精選主素材根據(jù)課標(biāo)要求，確定一至兩個(gè)與教學(xué)內(nèi)容有關(guān)的關(guān)鍵詞，再根據(jù)與教學(xué)內(nèi)容的關(guān)聯(lián)度選擇一至兩個(gè)化工行業(yè)作為關(guān)鍵詞，常見(jiàn)化工行業(yè)有冶金、煉油、染織、醫(yī)藥、化肥與農(nóng)藥、能源等。組合兩組關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，在綜合考慮學(xué)生學(xué)情及可發(fā)展進(jìn)階空間的基礎(chǔ)上，精選切合教學(xué)目標(biāo)的化工生產(chǎn)主素材。2.2.2

提煉流程，簡(jiǎn)化素材非理想化的宏觀過(guò)程決定了化工情境相較于一般生活情境更為復(fù)雜［7］，因此，加工素材時(shí)要先提煉核心工藝流程，根據(jù)核心素養(yǎng)目標(biāo)對(duì)工藝流程進(jìn)行簡(jiǎn)化和取舍，不要在生產(chǎn)過(guò)程中細(xì)枝末節(jié)的問(wèn)題上過(guò)多耗費(fèi)學(xué)生的精力和時(shí)間［8］。通過(guò)信息技術(shù)手段如圖像、視頻和動(dòng)畫(huà)等形式簡(jiǎn)化情境素材，必要時(shí)直接呈現(xiàn)化工生產(chǎn)背景、重要流程和關(guān)鍵技術(shù)等，將工藝和知識(shí)具體化、簡(jiǎn)單化和生動(dòng)化，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，克服畏難情緒。簡(jiǎn)化素材是順利進(jìn)行化工情境教學(xué)的首要任務(wù)。2.2.3

設(shè)計(jì)問(wèn)題，任務(wù)驅(qū)動(dòng)巧妙設(shè)計(jì)情境問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)從情境素材到有價(jià)值的教學(xué)情境的關(guān)鍵?；で榫车谋举|(zhì)屬性是蘊(yùn)含學(xué)科問(wèn)題，核心內(nèi)涵是引導(dǎo)知識(shí)建構(gòu)［9］。緊密聯(lián)系學(xué)生能力素養(yǎng)水平，通過(guò)數(shù)據(jù)、圖表等形式進(jìn)行問(wèn)題表征，提出有連貫性、啟發(fā)性、遞進(jìn)性的學(xué)科問(wèn)題，并設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)?？紤]到化工生產(chǎn)并非是孤立存在的，總是在特定的歷史或社會(huì)環(huán)境中發(fā)生和實(shí)現(xiàn)，因此，教學(xué)活動(dòng)任務(wù)的設(shè)計(jì)要統(tǒng)籌化工發(fā)展史、經(jīng)濟(jì)效益、綠色化學(xué)、社會(huì)責(zé)任等更多角度的問(wèn)題［10］，落實(shí)對(duì)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培育，形成質(zhì)疑反思、概括綜合等思維品質(zhì)。以“染織工業(yè)中的酸和堿”為例，化工情境素材具體的加工流程如圖1所示。3

基于化工情境素材的教學(xué)案例3.1

教學(xué)目標(biāo)（1）通過(guò)對(duì)比現(xiàn)代與古代煮練布匹方法的不同，欣賞古人的智慧，認(rèn)識(shí)化學(xué)能促進(jìn)人類(lèi)文明進(jìn)步和科技發(fā)展，提高對(duì)化學(xué)學(xué)科價(jià)值的認(rèn)同感。（2）通過(guò)探索古代堿煮的原理以及推測(cè)堿煮液的使用和保存方法，自主構(gòu)建堿性物質(zhì)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖，發(fā)展物質(zhì)轉(zhuǎn)化的學(xué)科觀念。（3）通過(guò)閱讀文獻(xiàn)并計(jì)算不同酸洗劑成本，提升提取關(guān)鍵信息的能力，以及處理數(shù)據(jù)并基于計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行推測(cè)的思維能力。（4）通過(guò)理解和分析實(shí)驗(yàn)圖像，能合理正確地選擇酸度調(diào)節(jié)劑，建立從價(jià)格、設(shè)備要求、操作可行性等維度研究化工反應(yīng)的思維模型，發(fā)展批判和系統(tǒng)的科學(xué)思維。3.2

教學(xué)設(shè)計(jì)思路本節(jié)復(fù)習(xí)課基于酸和堿在古今染織業(yè)中的應(yīng)用，復(fù)習(xí)并利用酸堿的性質(zhì)解決相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題，對(duì)物質(zhì)用途進(jìn)行分析和解釋?zhuān)瑥亩纬珊侠砝梦镔|(zhì)的化學(xué)觀念。引導(dǎo)學(xué)生從辯證的角度評(píng)價(jià)物質(zhì)的實(shí)際應(yīng)用，發(fā)展科學(xué)思維和大膽質(zhì)疑、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。具體的教學(xué)流程如圖2所示。3.3

情境教學(xué)實(shí)例3.3.1

環(huán)節(jié)一：真實(shí)情境，引出工藝［情境1］草木染是利用天然植物汁液染色，其取彩自然，染色柔和。經(jīng)過(guò)草木汁液浸染后的織物還可以借助不同的酸、堿性溶液進(jìn)行調(diào)色。問(wèn)題：酸、堿性溶液對(duì)草木染后的衣物進(jìn)行調(diào)色的原理是什么？為什么不同酸堿溶液噴染后的顏色以及深淺不盡相同？學(xué)生：酸、堿溶液能使指示劑呈現(xiàn)不同的顏色變化，溶液酸堿性不同，酸堿性的強(qiáng)弱程度不同，噴染后的顏色也不同。教師：草木染的色譜正是由于染液酸堿性和酸堿度的不同而變得豐富多彩起來(lái)。［設(shè)計(jì)意圖］創(chuàng)設(shè)情境引入課題，讓學(xué)生了解草木染這一古代染織技術(shù)?；仡櫵?、堿的定義，認(rèn)識(shí)可以利用溶液的酸堿性以及酸堿度的變化對(duì)布匹進(jìn)行調(diào)色，感受我國(guó)古代輝煌的化學(xué)工藝，同時(shí)，形成物質(zhì)之間可以相互轉(zhuǎn)化且化學(xué)反應(yīng)是遵循一定規(guī)律的化學(xué)觀念。3.3.2

環(huán)節(jié)二：探究古代“堿煮”原理［情境2］染色之前，布料需要先經(jīng)過(guò)堿煮等預(yù)處理，利用燒堿除去原布坯表面的油污，腐蝕布坯表面的細(xì)小纖維，使布料表面變得光滑、有光澤。燒堿是現(xiàn)代制堿工業(yè)的產(chǎn)物，古代人們精練絲綢方法為：（1）絲綢放入草木灰水中浸潤(rùn)透；（2）向其中加入蚌殼灼燒而成的灰燼一起浸泡。問(wèn)題1：草木灰和蚌殼灼燒而成的灰燼遇水后均呈堿性，為什么古人卻要將兩者混合之后再煮練布匹？煮練時(shí)混合石灰水還是石灰乳的效果更好？學(xué)生：小組交流討論提出猜想并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，蚌殼煅燒后的灰燼主要成分是氧化鈣，遇水后生成氫氧化鈣，會(huì)和碳酸鉀反應(yīng)生成堿性更強(qiáng)的氫氧化鉀，因此煮練效果更好。A組學(xué)生實(shí)驗(yàn)：用pH計(jì)測(cè)定飽和碳酸鉀溶液的pH為11.2，澄清石灰水的pH為12.0，將兩者混合后溶液的pH為11.7。B組學(xué)生實(shí)驗(yàn)：用pH計(jì)測(cè)定飽和碳酸鉀溶液的pH為11.2，石灰乳的pH為12.1，將兩者混合后上層清液的pH為12.8。追問(wèn)：為什么A組實(shí)驗(yàn)中，混合后生成了堿性更強(qiáng)的氫氧化鉀，溶液的pH卻略微下降，B組石灰乳和碳酸鉀溶液混合后上層清液的pH較混合前增大？學(xué)生：氫氧化鈣微溶于水，石灰乳中隨著溶解的氫氧化鈣被反應(yīng)消耗，原來(lái)不能溶解的氫氧化鈣可以繼續(xù)溶解，持續(xù)反應(yīng)生成更多的強(qiáng)堿氫氧化鉀，所以pH較反應(yīng)前增大。而澄清石灰水中含有的氫氧化鈣很少，生成的氫氧化鉀也很少，溶液中大量水反而起到稀釋作用，所以混合后溶液的pH減小。想要使煮練效果更好，應(yīng)選石灰乳。問(wèn)題2：為了保持氫氧化鉀較好的煮練布坯的效果，請(qǐng)大家對(duì)它的使用或保存提出建議？學(xué)生：提出猜想，氫氧化鉀是堿，可能會(huì)和空氣中的二氧化碳反應(yīng)而容易變質(zhì)，所以應(yīng)該密封保存。演示實(shí)驗(yàn)：向充滿(mǎn)二氧化碳的兩個(gè)集氣瓶中分別加入10mL氫氧化鉀溶液和10mL蒸餾水，充分振蕩后倒扣集氣瓶，觀察“玻璃片”掉落情況?？偨Y(jié)：氫氧化鉀能和二氧化碳反應(yīng)而變質(zhì)，故應(yīng)密封保存或者現(xiàn)配現(xiàn)用。［設(shè)計(jì)意圖］堿煮是染織工業(yè)的第一個(gè)重要流程，通過(guò)對(duì)比現(xiàn)代與古代煮練布匹方法的不同，既欣賞古人的智慧，又認(rèn)識(shí)到化學(xué)能促進(jìn)人類(lèi)文明進(jìn)步和科技發(fā)展。探究古法堿煮原理時(shí)，設(shè)計(jì)分別采用石灰水和石灰乳進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出了與學(xué)生的預(yù)測(cè)和認(rèn)知相矛盾的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，激起學(xué)生的好奇心和求知欲，促進(jìn)學(xué)生的深度思考和學(xué)習(xí)。在深度思考中認(rèn)識(shí)到石灰乳中氫氧化鈣的反應(yīng)歷程是不斷溶解、轉(zhuǎn)化，再溶解、再轉(zhuǎn)化的過(guò)程，新的認(rèn)知為高中學(xué)習(xí)物質(zhì)沉淀溶解平衡埋下伏筆，該實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)突破了“預(yù)設(shè)”的樊籬，變“預(yù)設(shè)”為“生成”。通過(guò)推測(cè)堿煮液的使用和保存方法，引導(dǎo)學(xué)生從熟悉的氫氧化鈉預(yù)測(cè)氫氧化鉀的性質(zhì)，進(jìn)一步通過(guò)倒扣集氣瓶后“玻璃片”不斷掉下的對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證氫氧化鉀能和二氧化碳反應(yīng)，視覺(jué)和心理上的沖擊加深學(xué)生對(duì)氫氧化鉀性質(zhì)的認(rèn)識(shí)，構(gòu)建堿的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖，促進(jìn)學(xué)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化觀的發(fā)展，養(yǎng)成學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究精神。3.3.3

環(huán)節(jié)三：探索現(xiàn)代“酸洗”工藝［情境3］堿煮之后布料不能直接用于染色制衣，布料表面殘留的堿液、金屬銹斑會(huì)影響布料的手感和后續(xù)工藝，需要經(jīng)過(guò)酸洗工藝。酸洗劑常用硫酸或鹽酸，選擇時(shí)很大程度上取決于價(jià)格。需要提醒的是，稀硫酸酸洗后織物必須充分水洗至呈中性才能烘干，稀鹽酸則無(wú)此嚴(yán)格要求。問(wèn)題3：已知31%鹽酸的市場(chǎng)價(jià)為230元/噸；98%硫酸的市場(chǎng)價(jià)為650元/噸。若堿煮后，每千噸布料上殘留NaOH的質(zhì)量為4噸（不考慮其他雜質(zhì)）。請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明該選擇哪種酸洗劑？學(xué)生：根據(jù)方程式計(jì)算得到：中和等量的氫氧化鈉，鹽酸酸洗需花2714元，若采用硫酸酸洗需花3250元，故選稀鹽酸更合適。追問(wèn)1：為什么稀硫酸酸洗后織物必須充分水洗至呈中性才能烘干，稀鹽酸則無(wú)此嚴(yán)格要求？學(xué)生：提出猜想，鹽酸有揮發(fā)性而硫酸沒(méi)有，烘干時(shí)隨著布料上的水分蒸發(fā)稀硫酸濃度增大，濃硫酸會(huì)腐蝕衣物使其脫水炭化而變黑。追問(wèn)2：工業(yè)上酸洗溫度常控制在45℃，不宜過(guò)高也不適合太低的原因是什么？學(xué)生：溫度過(guò)高，布條的強(qiáng)度和韌性會(huì)受損嚴(yán)重；溫度過(guò)低，酸洗的反應(yīng)速率慢會(huì)導(dǎo)致除雜不充分。［設(shè)計(jì)意圖］通過(guò)閱讀理解文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)提取數(shù)據(jù)和信息的能力。酸洗劑的選擇問(wèn)題讓學(xué)生自然而然從定性分析過(guò)渡到定量計(jì)算，在基于數(shù)據(jù)事實(shí)的基礎(chǔ)上再進(jìn)行分析決策，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度。在探究酸洗工藝條件過(guò)程中，通過(guò)兩個(gè)追問(wèn)巧妙回憶濃鹽酸和濃硫酸不同的特性，理解溫度等條件會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)速率，促進(jìn)養(yǎng)成多角度（反應(yīng)限度、快慢、經(jīng)濟(jì)效率）選取、優(yōu)化化學(xué)反應(yīng)條件的科學(xué)意識(shí)。3.3.4

環(huán)節(jié)四：探尋織物pH調(diào)節(jié)劑［情境4］經(jīng)過(guò)堿煮、酸洗等預(yù)處理后的織物經(jīng)過(guò)漂白、染色便成了精美的布匹，最后經(jīng)過(guò)質(zhì)檢合格即可出廠。一塊合格的布料要經(jīng)過(guò)九項(xiàng)測(cè)試工序，其中一項(xiàng)是pH，已知人體皮膚偏弱酸性，可以抑制某些病菌的繁殖。如果服裝pH過(guò)高，會(huì)生瘙癢感，滋生細(xì)菌，引起疾病。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定直接接觸皮膚織物的pH應(yīng)在4.0至7.5之間。問(wèn)題4：對(duì)于堿超標(biāo)的織物要調(diào)節(jié)其pH為4.0～7.5之間，選擇價(jià)格便宜的稀鹽酸還是酸性較弱的稀醋酸更適宜？這兩種酸中和堿時(shí)有什么區(qū)別？演示實(shí)驗(yàn)：分別向60mL0.4%的NaOH溶液中逐滴加入等濃度的稀鹽酸和稀醋酸，測(cè)定溶液pH與加入酸體積之間的關(guān)系，結(jié)果如圖3、圖4所示。學(xué)生：從圖像上分析，鹽酸不適合作為織物pH調(diào)節(jié)劑，因?yàn)閜H為7.5時(shí)對(duì)應(yīng)加入鹽酸的體積為6.1mL，pH下降到4.0時(shí)加入鹽酸的體積為6.4mL，中和過(guò)程中pH變化太快不易于控制，容易導(dǎo)致酸超標(biāo)。與鹽酸相比，醋酸的用量范圍更廣。追問(wèn)：其他條件相同時(shí)，不同濃度的醋酸中和等量等濃度的氫氧化鈉溶液的pH酸體積關(guān)系如圖5所示，結(jié)合圖像分析工業(yè)上選擇醋酸調(diào)節(jié)織物pH還有什么優(yōu)點(diǎn)？學(xué)生：由圖像可知，醋酸的濃度和用量對(duì)溶液最終的pH沒(méi)有明顯影響，好像反應(yīng)后的溶液有緩沖pH的能力，使溶液pH能維持在合格范圍內(nèi)，在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)工人的操作要求大大降低，容錯(cuò)率大，不需要太嚴(yán)格控制工藝條件，對(duì)設(shè)備的要求也相應(yīng)降低。［設(shè)計(jì)意圖］了解織物pH對(duì)我們生命健康的影響，意識(shí)到化學(xué)來(lái)源于生活也指導(dǎo)生活。通過(guò)探究酸的種類(lèi)和酸的濃度對(duì)中和反應(yīng)所得溶液pH的影響，培養(yǎng)學(xué)生收集證據(jù)、數(shù)形結(jié)合進(jìn)行分析推理解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在“酸洗”工藝探討了酸的價(jià)格和性質(zhì)是影響酸洗劑選擇的因素之后，再提出從實(shí)際操作角度考慮織物pH調(diào)節(jié)劑的選擇，讓學(xué)生意識(shí)到在生產(chǎn)實(shí)際中不僅要考慮生產(chǎn)要求和成本，還要綜合考慮操作的簡(jiǎn)易性以及環(huán)境友好等多方面因素，合理選擇反應(yīng)原料、控制反應(yīng)條件，最終達(dá)到多快好省的目的?！耙率匙⌒小币屡旁谑孜?，不僅是因?yàn)樗軒臀覀冋谛弑误w、抵御嚴(yán)寒，服飾也反映了一個(gè)民族的文化和國(guó)家的強(qiáng)盛。通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生能利用所學(xué)，挖掘染織技術(shù)背后的科學(xué)原理，未來(lái)才能更好地造“服”人類(lèi)。4

教學(xué)效果與反思化學(xué)教學(xué)倡導(dǎo)真實(shí)問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)，開(kāi)展以實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，重視教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力［11］。本復(fù)習(xí)課以“探究古代堿煮原理探索現(xiàn)代酸洗工藝探尋織物pH調(diào)節(jié)劑”為問(wèn)題線，通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與探究及文獻(xiàn)閱讀等活動(dòng)，將酸堿性質(zhì)巧妙地關(guān)聯(lián)在一起，在解決真實(shí)化工生產(chǎn)情境問(wèn)題中加深了對(duì)舊知的理解，建構(gòu)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的結(jié)構(gòu)化知識(shí)體系，意識(shí)到化學(xué)學(xué)科知識(shí)在工業(yè)生產(chǎn)中的綜合利用價(jià)值。三個(gè)問(wèn)題中有兩處探討酸的選擇，先從成本角度通過(guò)計(jì)算數(shù)據(jù)說(shuō)明酸洗劑的選擇依據(jù)，后又從實(shí)際操作角度借助實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖像推理織物pH調(diào)節(jié)劑的選擇，發(fā)展學(xué)生多維度研究化工原理的思維模型，形成批判和系