劉艷

摘要：以工業(yè)造紙為線索，從走進造紙工業(yè)，探討廢水成分，廢水的初步處理三個環(huán)節(jié)，讓學生掌握有機物，碳循環(huán)，酸堿鹽和凈水等相關知識。創(chuàng)設真實而有意義的教學情境，有利于激發(fā)學生學習興趣，幫助學生更好地理解和運用知識，體悟化學的學科價值，提高學生科學素養(yǎng)。

關鍵詞：造紙;主題教學;依綱據(jù)本

文章編號：1008-0546（2019）01-0058-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.01.018

一、教學背景

臨近中考，以題海戰(zhàn)術為主要模式的復習課堂已經(jīng)讓學生和老師都十分疲憊，而且學生的基礎知識大多也掌握到位，目前這個復習階段，學生真正需要一節(jié)怎樣的化學課？圍繞有意義的主題進行教學可以加速學生對已學內(nèi)容的內(nèi)化及長期記憶，近年來符愛琴名師工作室一直致力于研究化學的主題式教學，讓化學教學的載體更情景化、更生活化，打通了學生書本世界和生活世界的界限。筆者在深思熟慮之后，決定選擇以工業(yè)造紙為載體，既立足書本，帶領學生回歸書本知識，查漏補缺，又提升了學生在新情境下應用知識的能力。

二、教學目標

1. 通過對造紙原料、工藝、廢水成分、廢水處理的分析，讓學生在運用知識解決實際問題的過程中鞏固酸堿鹽、碳循環(huán)、凈水等相關化學知識。

2. 通過交流討論、小組合作、實驗探究等活動，鍛煉學生的動手操作能力，養(yǎng)成按化學學科特點分析問題、解決問題的能力。

3. 通過對造紙廢水的處理，讓學生感受到真實的、有趣的、有用的化學，體現(xiàn)從生活走向化學，從化學走向社會，感受到化學的學科價值和學科魅力，激發(fā)學生熱愛化學、保護環(huán)境的責任感。

三、教學過程設計

1.感悟歷史，“燃”起學習熱情

師：述說紙的發(fā)展歷程

設計意圖：引導學生感受化學在促進世界文明的發(fā)展方面做出的貢獻，增強學生的民族自尊心和自豪感。

【Q1】你知道紙有哪些用途？請至少說出10種。

師：紙有很多用途，其中最重要的用途——傳播知識文化。紙的發(fā)明，深刻影響了世界文明的發(fā)展。今天我們就一起走進造紙工業(yè)。

2.走進造紙工業(yè)

（1）介紹造紙原料

【Q2】 請大家思考我們所使用的紙張的最初的原料是什么？綠色植物是通過什么化學反應實現(xiàn)從無機物到有機物的轉(zhuǎn)化，請寫出化學方程式。在這個反應中體現(xiàn)了能量如何轉(zhuǎn)化？

過渡語：綠色植物通過光合作用為其他生物提供食物和充足的氧氣，從而維持空氣中二氧化碳、氧氣之間的循環(huán)。

設計意圖：初中化學具有很強的基礎性和啟蒙性，因此中考仍把規(guī)范使用化學用語作為考查基點。2018年中考考試說明上明確提出“了解一些對人類生命活動具有重要意義的有機物（如葡萄糖、淀粉、油脂、蛋白質(zhì)、維生素等）”，其能力要求為A級，即識記，是最基本的能力層級[1]。這一環(huán)節(jié)的設計讓學生在中考前對知識的復習扎實到位，而不是眼高手低。

（2）了解造紙工藝（圖2）

師：在造紙工藝中一個非常重要的環(huán)節(jié)就是對原料進行預處理—堿液高溫蒸煮，利用堿液的強腐蝕性溶解某些有機物。請大家回憶書本，猜測堿液中的成分（鏈接書本P47燒堿用途、P54純堿用途）。

【Q3】 請你找出書本第七章課后的哪個趣味實驗也用到了類似的原理？

【鏈接書本P50】葉脈書簽的制作

設計意圖：讓學生意識到對書本上知識做深入學習的重要性，培養(yǎng)學生仔細研讀教材的習慣，特別是書本上的課后習題，趣味家庭小實驗等。

師：通過堿液高溫蒸煮，然后切割，我們就可以得到紙漿（圖3右）。

【Q4】 紙漿中的主要成分是一種天然有機高分子化合物，大家猜下可能是什么物質(zhì)？

【生】猜想：①淀粉②纖維素③蛋白質(zhì)

【學生活動】四人一組，分組實驗，檢驗紙漿主要成分。

【物質(zhì)檢驗】

淀粉檢驗：取樣，滴加? ? ?，若? ? ?，則是淀粉。

蛋白質(zhì)檢驗：取樣，? ? ?，若有? ? ?，則是蛋白質(zhì)。

設計意圖：紙漿對于學生來說比較陌生，在課堂上教師能夠?qū)嵨镎故尽凹垵{”，這讓學生眼前一亮，也拉近了學生和造紙之間的距離。正所謂學生看實驗視頻不如教師演示實驗，教師演示實驗不如學生分組實驗。實驗是化學的最高“法庭”，學生通過實驗檢驗紙漿主要成分，這一設計能有效吸引學生在化學實驗的感召下開展學習活動，通過合作團隊的共同努力獲取化學知識，發(fā)展實驗探究能力。而關注學生的探究學習，關注學生的學習過程，是新課程的重要要求。

【Q5】淀粉和纖維素之間有哪些共同點？哪些不同點？

【學生活動】先獨立思考，再相互交流，代表回答。

【教師小結(jié)】共同點：糖類;元素組成相同C、H、O;有機高分子化合物。

不同點：相對分子質(zhì)量（Mr）纖維素>淀粉（書P75）

淀粉遇碘水變藍，纖維素遇碘水不變藍。

【拓展視野】淀粉和纖維素結(jié)構(gòu)（圖4）。

設計意圖：采用對比的方法分析淀粉、纖維素這兩種物質(zhì)，看似簡單，但學生卻不容易回答全。特別是淀粉和纖維素誰的相對分子質(zhì)量更大，學生不易想到，這也是書本上學生容易遺忘的知識點。這一環(huán)節(jié)可以再次引起學生對書本的關注，在“考試說明”上明確提出復習要重視課標，依綱據(jù)本[1]。

3.探究造紙廢水中的成分

過渡語：漢代以后，雖然造紙工業(yè)在不斷完善和成熟，但造紙的四個步驟基本上沒太大改變。在生產(chǎn)過程中制漿產(chǎn)生的廢水，污染最為嚴重，叫做黑液。

教師：展示模擬紙漿廢水——黑液（圖5）。

【Q6】 請大家回憶造紙流程，推測下黑液中的成分？

【生】氫氧化鈉、碳酸鈉。

【Q7】根據(jù)大家的猜測，說明黑液呈堿性。如何檢測黑液的酸堿性呢？

【教師小結(jié)】 測定有顏色的溶液的酸堿性需要用pH計。若用pH試紙，色素的存在會干擾pH的測定。

【生】黑液中還有色素、懸浮物、有機物（木質(zhì)素、半纖維素）。

【Q8】 從物質(zhì)分類的角度判斷廢水中涉及到哪些不同物質(zhì)種類？

4.處理造紙廢水

請你運用我們所學過的化學知識對造紙廢水進行初步的凈水處理。

【生】過濾→活性炭吸附→加酸中和

【拓展視野】實際生產(chǎn)中由于廢水量大，而且也沒有這么大的濾紙，工業(yè)上往往采用格柵、篩網(wǎng)（圖6）去除懸浮物。為了去除直徑更小的固體雜質(zhì)，超濾膜應運而生。

【演示實驗】活性炭吸附

設計意圖：讓學生意識到盡管我們在初中階段所學的專業(yè)化知識非常有限，但卻是有實用價值的。而我們初中階段的化學啟蒙教育應努力將學科知識與學生生活、社會生產(chǎn)緊密結(jié)合在一起，這樣的課堂才能激發(fā)學生興趣。強化環(huán)保教育，認識“綠色化學”的重要意義。

【Q9】請你寫出加酸中和的化學方程式。從微觀角度解釋一下加酸中和的微觀本質(zhì)。

【鞏固訓練】“宏觀—微觀—符號”三重表征是化學獨特的表示物質(zhì)及其變化的方法。

①氫氧化鈉和稀硫酸微觀模擬圖：

微粒甲：? ? ? ?，微粒乙：? ? ? ?。

微觀本質(zhì)：? ? ? ?。

②畫出碳酸鈉和稀硫酸的微觀模擬圖，找出微觀本質(zhì)。

設計意圖：學習和研究化學不僅要從宏觀的視角對物質(zhì)性質(zhì)和變化進行觀察和描述，還要從微觀結(jié)構(gòu)上進行解釋，以掌握事物的本質(zhì)和規(guī)律，還要用化學符號進行表達和交流。從“宏觀、微觀、符號”三個水平上認識和理解化學知識，即“三重表征”思維 [2]。

師：化學是一門以實驗為基礎的學科，接下來我們就動手對廢水進行加酸處理至中性。

實驗目的：處理50g NaOH質(zhì)量分數(shù)為1.6%造紙廠堿性廢水。

藥品和儀器：燒杯、膠頭滴管、量筒、pH試紙、玻璃棒、表面皿、20%稀硫酸（密度=1.14g/mL）

【學生活動】四人一組，學生分組實驗。

【PPT】實驗注意事項

設計意圖：凸顯實驗的學科價值，強化知識的應用價值。該實驗設計來源于書本課后習題，既鍛煉了學生的基本實驗操作能力（例如：pH值的測定），又讓學生認識到定量研究對于工業(yè)廢水處理的重大作用。體悟廢水的處理依賴化學，培養(yǎng)學生運用知識分析問題，解決問題的能力。

師：如果由于計算失誤或者操作失誤導致廢水呈酸性了，該怎么進行后續(xù)處理呢？

生1：繼續(xù)加呈酸性的廢水;生2：加石灰漿;生3：加氫氧化鈉。

【教師小結(jié)】 實驗方案的評價與選擇的視角：（1）環(huán)保的視角;（2）原料的視角;（3）能源的視角;（4）操作的視角。

【Q10】廢水中的有機物該如何去除呢？

【資料卡片】廢水生化法，是利用微生物的新陳代謝作用，使廢水中有機污染物轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，以實現(xiàn)凈化的方法。

【現(xiàn)學現(xiàn)用】河水里的微生物使有機物（以C6H10O5表示）轉(zhuǎn)化為CO2和H2O的過程中所需的O2量叫生化需氧量（BOD），BOD是衡量水體質(zhì)量的一個指標。

（1）寫出C6H10O5和O2反應生成CO2和H2O的化學方程式為? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。

（2）20°C時，1L某水體（假使該水的密度為1g/mL）中含有機物（C6H10O5）的質(zhì)量分數(shù)為0.001%。則該水體的BOD為? ? ? ? ? ? ? g/L。

（3）20°C時，1L水中溶O2 0.0092g。上述水體適合于魚類生存嗎？原因是? ? ? ? ? ? ? ? ? 。

設計意圖：拓展學生視野，初步了解何謂生化法。通過計算初步感知有機物對水體的污染，對魚類生存的危害。

【設置懸疑】：請大家在白紙上滴加稀鹽酸和水，看到什么現(xiàn)象？工業(yè)上為了紙張的強度、白度經(jīng)常需要加填充劑，大家想知道是什么嗎？請大家課后查閱相關資料一探究竟。

設計意圖：本節(jié)課以學生實驗結(jié)尾，將學生的注意力再次拉回紙張中化學物質(zhì)探究上來，將化學課堂延伸到了課后，這也讓學生對下一節(jié)化學課充滿期待。

四、教后反思

本節(jié)課的重點不僅在于知識層面，更在于讓學生認識到化學不是純粹的符號的堆積，知識的簡單記憶背誦，化學就在我們身邊，化學學科和我們的生產(chǎn)生活密不可分，而且環(huán)境的保護也依賴于化學。引導學生用“化學的眼睛”觀察我們賴以生存的世界，蘊含著教育工作者對初中化學啟蒙教育的價值取向。

參考文獻

[1] 常州市教育科學研究院.七科考試說明[M].南京：江蘇鳳凰教育出版社，2018：134-135

[2] 王寶斌.核心素養(yǎng)：化學教學的應然追求[J].中學化學教學參考，2017（8）：27-29