PBL案例 制作简易海水淡化装置

  本项目的授课对象为初三年级学生。项目针对淡水资源短缺问题所引发的社会性科学议题而设计，使学生置身于真实情境中，要求学生利用蒸馏原理分析真实问题，设计海水淡化装置。

  水是生命之源，是维系生命的基本要素，地球虽然有71%的面积为水所覆盖，但在全球水资源中，人类真正能够利用的淡水量仅占地球总水量的0.26%，海水淡化作为海水资源的开源增量技术，已成为解决全球水资源危机的重要途径。初中化学“制作简易海水淡化装置”项目是针对淡水资源短缺问题所引发的社会性科学议题而设计的，该项目使学生置身于真实情境中，要求学生利用蒸馏原理分析真实问题，设计海水淡化装置。

  学生在进行项目式学习前已经初步了解到淡水资源紧缺，解决水资源危机的重要措施之一是海水的利用，但还没有将海水转化为淡水需要自己动手的意识，此项目活动可培养学生的劳动意识并由此形成正确的劳动价值观。学生已初步学习了蒸馏的原理，知道蒸馏是对混合物进行分离和提纯的方法之一，但对整套蒸馏装置没有系统的认知，也从未动手设计过一套海水淡化的装置。本活动让学生全身心参与，手脑并用，亲历实际的制作海水淡化装置的劳动过程，可以培养学生综合运用劳动技能解决实际问题的能力。该项目能架构起劳动教育与化学教学融合的桥梁，使学生在面对个人生活、国家发展和人类进步的共同难题时，肩负社会责任，积极参与与化学有关的社会实践活动，初步形成参与社会决策的意识(见图1)。

  教学目标是教学活动的中心，是开展教学活动的依据。本项目根据劳动素养的基本结构(见图2)确定教学目标。

  (1)树立正确的劳动观念。通过自主设计和搭建海水淡化装置，树立“劳动最光荣、劳动最崇高、劳动最伟大、劳动最美丽”的劳动观念。

  (2)培育必备的劳动能力。该项目要求学生自主完成查阅资料、利用蒸馏原理分析真实问题、探索海水淡化方案、设计海水淡化装置、展示并改进装置等任务。让学生在劳动过程中提升信息收集能力、知识学习能力、科学探究能力、动手制作能力、团队合作能力、分享表达能力、评价反思能力以及优化创新能力。

  (3)发展积极的劳动精神。该项目的内容与生活紧密相关，通过自主设计海水淡化装置，体验淡水的来之不易，养成“勤俭节约”的精神;通过小组合作养成“开拓创新”的精神;通过学习其他小组的劳动成果，养成“砥砺奋进”的精神。

  (4)养成良好的劳动习惯和品质。培养学生的劳动素养、责任心、团队意识等，促进学生的化学知识与劳动技能的融通运用，使学生养成认真负责、安全规范、珍惜和尊重劳动成果的品质。

  本活动包括导引课、探究课、展示课等三种课型，共4课时，具体项目活动见表1。

  由于篇幅所限，以第2课时探究课“利用蒸馏法设计简易海水淡化装置”为例呈现教学过程。

  ［教师］通过上节课的学习，我们知道淡水资源日益短缺，实施海水淡化是解决淡水危机的有效途径。我们的任务是运用蒸馏法设计并制作一个简易的海水淡化装置，要想完成此任务，首先得知道什么是蒸馏法。

  本节课第一项任务:利用实验室中的简单仪器设计出一套蒸馏装置，并练习基本实验操作——蒸馏法。

  ［教师］明确任务一:根据教师提供的实验用品，利用蒸馏法搭建海水淡化装置，获取淡水。

  教师提前准备材料:酒精灯、试管、单孔橡皮塞、玻璃导管、铁架台、胶头滴管、烧杯、氯化钠、水。

  设计意图:自主设计简易海水淡化装置前，预先动手练习基本的实验操作——蒸馏法，避免劳动教育的盲目性和随意性，为学生完成本节课的任务指明了方向。

  ［学生3］老师没有给我们提供海水，但是提供了氯化钠和水。海水里有大量的氯化钠，我们可以配制氯化钠溶液来模拟海水。

  ［教师］时间到，所有小组均成功搭建了蒸馏装置图(见图3)，并如愿获得了淡水。

  ［教师提问］运用蒸馏原理的海水淡化装置需要哪些基本仪器装置?每一部分的功能是什么?

  ［学生3］太阳、热光源台灯、电磁炉可以代替加热装置，保鲜膜可以代替冷凝装置。

  设计意图:通过一系列问题的设置，逐步引导学生分析整套海水淡化装置的结构(构成)及功能，减弱任务二的难度。

  ［教师］明确任务二:小组分工合作，利用生活中的材料，自行思考方案，利用蒸馏法设计一个简易海水淡化装置。

  设计意图:发展学生的自主学习、合作探究、展示交流和语言表达的能力，调动学生自觉参与劳动和创新创意的积极性，让学生切身感受“海水淡化”的劳动之艰辛、合作之力量与劳动之美丽。

  ［小组1汇报］我们组的材料是:海水、一个大铁盆、一张保鲜膜、一个玻璃杯、一颗小石头、电导率测试笔。我们组的方案是:首先把海水倒入大铁盆，在盆的中央放一个玻璃杯;然后在铁盆的上面盖一张保鲜膜，在正对玻璃杯的保鲜膜上方放一颗小石头;最后把铁盆放在太阳底下暴晒，慢慢地保鲜膜上就会出现小水滴，流到玻璃杯里。

  ［小组2汇报］我们组的启发来自于锡纸花甲粉，锡纸是可以直接加热的。我们组的实验材料是:海水、锡纸、酒精灯、三脚架、保鲜膜、冰块。方案是:首先把锡纸折成两个大小不同的碗，把海水倒入大碗里;然后把小碗放进去，在大碗的上面盖一张保鲜膜，在正对小碗的保鲜膜上方放一块冰块;最后把大碗放在三脚架上，用酒精灯加热，很快就能看到保鲜膜上出现小水滴，流到小碗里。

  ［小组3汇报］我们组的材料是:无滤芯养生壶、玻璃水杯、海水、保鲜膜、冰块。方案是:首先把海水倒入养生壶里，在养生壶的中央放一个玻璃水杯;然后在养生壶的上面盖一张保鲜膜，在正对玻璃水杯的保鲜膜上面放一块冰块;最后接通电源开关进行加热。

  ［小组4汇报］我们组的材料是:海水、一个大铁盆、一张保鲜膜、一个玻璃杯、橡皮。我们组的方案是:首先把海水倒入大铁盆，在盆的中央放一个玻璃杯;然后在铁盆的上面盖一张保鲜膜，在正对玻璃杯的保鲜膜上放一块橡皮;最后把铁盆放在太阳底下暴晒，慢慢地保鲜膜上就会出现小水滴，流到玻璃杯里。

  ［教师］明确任务四:对材料的选取、方案的设计、小组合作表现等各方面进行互评，参考评价表中的作品、协同合作、表达交流三个评价维度(见表2)。

  设计意图:以表格为载体进行过程性评价，通过小组自评、生生互评，发挥评价的育人导向和反馈改进功能，达成以劳树德、以劳增智、以劳强体、以劳育美的目的。

  ［小组1汇报］我们组主要从绿色低碳的设计理念出发，充分利用了太阳能，节约能源;缺点是耗时。

  ［小组4］我们组给小组1的建议是可以增加1个放大镜，充分利用物理光学原理，可以节约时间，在短时间内得到淡化水。

  ［小组2汇报］我们组和小组3的设计都是从生活出发，充分体现了化学来自于生活、服务于生活的理念。小组3比我们更胜一筹，我们组利用了实验室的三脚架和酒精灯，这两个仪器不是生活中常用的，还需要改进。

  ［小组3汇报］我们组和小组4与组1、组2是有一点明显的区别，就是分别把小石块换成了冰块和橡皮擦，避免了保鲜膜被扎破的可能。同时我们组的冰块还可以起到加速冷凝的作用。

  文章原名：《劳动教育融入初中化学教学的典型案例——“制作简易海水淡化装置”项目式学习》，有删减

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