基于“同屏互動(dòng)和校園網(wǎng)平臺(tái)”的“萃取”教學(xué)設(shè)計(jì)

王濤

摘要：以“萃取”一課為例，分別介紹了利用校園網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行資源瀏覽和學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)思路，以及融合iPad記錄實(shí)驗(yàn)影像和同屏推送進(jìn)行交流分享的隨堂分組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：iPad；同屏互動(dòng)；萃??；教學(xué)設(shè)計(jì)

文章編號(hào)：1008-0546（2018）11-0074-03 中圖分類(lèi)號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2018.11.024

一、教學(xué)目標(biāo)

理解萃取原理及適用；掌握分液漏斗的使用；簡(jiǎn)單區(qū)分溶解過(guò)濾與萃取、蒸餾與萃取。

二、學(xué)情分析

1.知識(shí)儲(chǔ)備

通過(guò)對(duì)過(guò)濾、蒸發(fā)、蒸餾的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)初步掌握了通過(guò)分析雜質(zhì)特點(diǎn)來(lái)選擇分離方式的化學(xué)視角，這為理解萃取原理奠定了基礎(chǔ)。

2.生活儲(chǔ)備

已有的生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生已經(jīng)大量接觸到了萃取，例如洗化用品中天然植物萃取成分、泡茶等，只是缺少建立生活經(jīng)驗(yàn)與學(xué)科知識(shí)關(guān)聯(lián)的意識(shí)與能力。

三、教學(xué)重難點(diǎn)

萃取原理、現(xiàn)象及操作，以及萃取微觀過(guò)程的想象。

四、教學(xué)用品

1.學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)

碘水、CCl4、石油醚（沸程90℃—120℃）、試管、30mL梨形漏斗、微型鐵架臺(tái)。

2.信息技術(shù)支持

iPad、無(wú)線投屏硬件、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、校園網(wǎng)平臺(tái)“萃取”實(shí)驗(yàn)操作微課程。

五、教學(xué)流程

1.設(shè)計(jì)思路

本節(jié)課的設(shè)計(jì)力圖從學(xué)生的角度出發(fā)，在學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和生活經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上來(lái)尋找知識(shí)增長(zhǎng)點(diǎn)，盡可能使每個(gè)學(xué)生在自己原有的基礎(chǔ)上有所發(fā)展，見(jiàn)圖2。

教學(xué)中突出“原理性”、“過(guò)程性”：注重原理分析，“耳聽(tīng)為虛，眼見(jiàn)為實(shí)”，通過(guò)隨堂分組實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、iPad記錄實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和同屏推送、交流討論，進(jìn)而明晰萃取的原理和操作；注重化學(xué)知識(shí)應(yīng)用，通過(guò)問(wèn)題解決讓學(xué)生學(xué)會(huì)用化學(xué)原理解釋某些生活現(xiàn)象，解決實(shí)際問(wèn)題。

2.教學(xué)流程

【活動(dòng)1】導(dǎo)入：課前校園網(wǎng)推送閱讀”如何制備無(wú)因咖啡 [1]”，隨堂播放“生活中的萃取片段——炸辣椒、煮茶”。

【教師】這兩個(gè)過(guò)程，就是萃取。

【活動(dòng)2】講授：從字面意思看，什么是萃??？

【教師】從字面意思看，什么是“萃取”？

【學(xué)生】薈萃、聚集、精華。

【教師】同時(shí)，“萃取”的英文extraction還有“提出，抽出”的意思。剛才視頻片段中的花生油和水都起了什么作用？

【學(xué)生】溶劑。

【教師】花生油和水利用溶解提取出了辣椒、茶葉中的芳香和顏色。

【活動(dòng)3】活動(dòng)：感受什么是萃取。

【教師】辣椒、茶葉的成分太多，作為萃取對(duì)象有些復(fù)雜。我們選擇了2種簡(jiǎn)單的溶液，碘水和碘的CCl4溶液，請(qǐng)大家從托盤(pán)中找出它們。碘水盛裝在棕色瓶中，你可以取2滴管加入試管中，觀察碘溶解在水中的顏色。碘的CCl4溶液，呈現(xiàn)出美麗的紫色。我還提供了2種溶劑，H2O和CCl4。閱讀實(shí)驗(yàn)報(bào)告單的內(nèi)容，完成實(shí)驗(yàn)。

【學(xué)生】分組實(shí)驗(yàn)、拍照記錄現(xiàn)象、交流討論。

【教師】大家都做完了吧，第1組同學(xué)，和大家交流一下你們的實(shí)驗(yàn)成果吧。

【學(xué)生1】（手機(jī)推送，投影同屏）我們組做了碘水的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)碘水中加入CCl4后有分層現(xiàn)象，下層紫色，上層淺黃色。

【教師】剛加入CCl4時(shí)是什么現(xiàn)象？

【學(xué)生1】分層，CCl4在下層，接近無(wú)色；碘水在上層，黃色。

【教師】振蕩后，下層CCl4顯紫色，上層碘水黃色變淺，說(shuō)明了什么？

【學(xué)生1】CCl4層顯紫色，說(shuō)明有I2溶解在里面，說(shuō)明CCl4把碘水中的I2萃取了過(guò)來(lái)。

【教師】非常好，會(huì)用“萃取”了。你能再解釋下水和碘的四氯化碳溶液的那一組是不是萃取呢？

【學(xué)生1】這個(gè)組合不是萃取，也有分層現(xiàn)象，但是沒(méi)有看到碘被水提取的過(guò)程。

【教師】不錯(cuò)，非常棒。那么，為什么水沒(méi)能完成萃取呢？

【學(xué)生】因?yàn)榈庠谒械娜芙舛刃∮谠贑Cl4中的溶解度。

【教師】結(jié)合剛才的炸辣椒和煮茶片段，能不能談?wù)勀阈闹姓J(rèn)為的“萃取”？

【學(xué)生2】利用溶解能力的差別把某些成分提取出來(lái)。

【活動(dòng)4】活動(dòng)：什么試劑適合做萃取劑。

【教師】是不是只要溶解能力更強(qiáng)的溶劑，就能作為萃取劑來(lái)使用呢？我們也通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。這里提供給大家的有無(wú)水乙醇和石油醚，利用它們來(lái)看看能否萃取出碘水中的碘。閱讀實(shí)驗(yàn)報(bào)告單，完成實(shí)驗(yàn)。

【學(xué)生】分組實(shí)驗(yàn)，拍照記錄現(xiàn)象，交流討論。

【教師】大家有結(jié)果了嗎？這兩種溶劑都能完成萃取嗎？

【學(xué)生】酒精不能。石油醚能完成萃取。

【學(xué)生3】剛加入石油醚時(shí)，石油醚在碘水上層，無(wú)色；振蕩后，石油醚層顯紫色，也是有I2溶解在里面，說(shuō)明石油醚萃取了碘水中的I2。

【教師】為什么石油醚在碘水的上層，而且能完成萃取呢？

【學(xué)生3】因?yàn)槭兔衙芏刃∮谒?，分層，且石油醚?duì)碘的溶解能力大于水。

【教師】對(duì)的，解釋的很好啊，補(bǔ)全了溶解表格中內(nèi)容。

【活動(dòng)5】歸納整理：什么是萃?。?/p>

【教師】你認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)萃取的條件都有哪些？

【學(xué)生】互不相溶、溶解能力不同。

【教師】請(qǐng)給萃取下個(gè)定義。

【學(xué)生】利用物質(zhì)在互不相溶的溶劑中溶解度的不同，用一種溶劑把物質(zhì)從它與另一種溶劑所組成的溶液里提取出來(lái)，這種方法叫做萃取。

【教師】非常好。我們還要注意，一般來(lái)說(shuō)，有機(jī)溶劑之間互溶性很好，與水一般是難溶分層的，當(dāng)然無(wú)水乙醇是個(gè)例外啦。所以常見(jiàn)的萃取都是有機(jī)溶劑萃取水溶液中的成分。同時(shí)，由于溶解能力更好，所以少量的萃取劑就可以完成對(duì)大量溶液中成分的萃取，可以起到提高成分濃度，富集的作用，所以是“萃”啊。

【活動(dòng)5】活動(dòng)：利用分液漏斗完成萃取與分液。

【教師】萃取后，如何分離兩層液體呢？

【學(xué)生】分液。

【教師】大家預(yù)習(xí)的很認(rèn)真啊。分液操作用到了一個(gè)新的儀器，分液漏斗。我們一起來(lái)認(rèn)識(shí)一下它的結(jié)構(gòu)。它與漏斗有什么不同？

【學(xué)生】有蓋、有一個(gè)閥門(mén)。

【教師】對(duì)，“它帶了個(gè)帽，扎了個(gè)圍脖”。我們把它們分別叫做玻璃塞、活塞。先看，玻璃塞，有些漏斗在這個(gè)地方，有孔和凹槽。再來(lái)看活塞部分，豎直時(shí)上下貫通，液體可以流出；垂直時(shí)關(guān)閉，液體流不下來(lái)。所以，分液漏斗可以通過(guò)活塞控制液體流出的速度。認(rèn)識(shí)完儀器，請(qǐng)大家仔細(xì)觀察我的操作。

【教師】iPad同屏傳送操作，大家也可以結(jié)合校園網(wǎng)上的“萃取”微視頻來(lái)指導(dǎo)我們的操作。

【學(xué)生】觀察教師操作，完成實(shí)驗(yàn)，錄像操作，同屏推送與討論。

【教師】這就是我們今天學(xué)習(xí)的內(nèi)容，萃取原理和萃取劑的特點(diǎn)，分液漏斗的使用。

【活動(dòng)6】練習(xí)，請(qǐng)完成“作業(yè)盒子”app中的隨堂練習(xí)。

1.下列物質(zhì)不能從碘水中萃取出碘的是（D）

A.汽油 B.四氯化碳 C.石油醚 D.酒精

2.下列各組混合物中，能用分液漏斗進(jìn)行分離的是（C）

A.酒精和水 B.碘和四氯化碳

C.水和四氯化碳 D.汽油和植物油

【活動(dòng)7】拓展延伸：更好的“萃取”。

【教師】蒸餾，也可以用于分離多組分天然混合物。與之相比，萃取可能具有什么優(yōu)勢(shì)？

【學(xué)生4】蒸餾是利用沸點(diǎn)不同分離各個(gè)成分，萃取是利用溶解度來(lái)進(jìn)行提取分離。蒸餾需要加熱，消耗能源，還可能會(huì)破壞成分的。

【教師】回答的真好。你說(shuō)的，讓我想起了2015年的諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)其中一位獲獎(jiǎng)?wù)?，屠呦呦。她的獲獎(jiǎng)原因是發(fā)現(xiàn)了青蒿素，能有效降低瘧疾患者的死亡率。不過(guò)，當(dāng)時(shí)的研究是全國(guó)多個(gè)團(tuán)隊(duì)一起推動(dòng)完成的，爭(zhēng)議就在于是否應(yīng)該授予屠呦呦一人。

美國(guó)科學(xué)院院士瘧疾專家路易斯·米勒，屠呦呦的推薦人，指出了4個(gè)理由，其中有一條就提到，“她突破性的采用乙醚（沸點(diǎn)36℃）低溫萃取青蒿素，保持了其藥理活性”。屠呦呦在諾獎(jiǎng)致辭時(shí)，也說(shuō)這是古老中醫(yī)和西醫(yī)、科學(xué)技術(shù)的完美結(jié)合。

而我們也在不斷地追求更加安全、無(wú)殘留的萃取方法，就如大家閱讀的超臨界CO2萃取過(guò)程，由于其特殊的流體性能，減壓后幾乎無(wú)殘留且無(wú)毒的優(yōu)良性能，正在工業(yè)提取中越來(lái)越多地采用。

六、幾點(diǎn)說(shuō)明

（1）分組實(shí)驗(yàn)一般都會(huì)有“交流互動(dòng)”環(huán)節(jié)，學(xué)生經(jīng)常會(huì)因?yàn)橛^察不到位或者記錄不全面而影響效果，引入iPad和“同屏互動(dòng)”技術(shù)，可以比較全面準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；甚至在本節(jié)這種操作型實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)觀看iPad影像，對(duì)比“萃取”操作微課，能夠幫助學(xué)生迅速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題動(dòng)作，及時(shí)反饋。

（2）實(shí)驗(yàn)中采用的“同屏傳送”硬件，在各大購(gòu)物平臺(tái)都有銷(xiāo)售，價(jià)位便宜，可以實(shí)現(xiàn)沒(méi)有wifi的教室內(nèi)的手機(jī)、平板與投影間的無(wú)線互聯(lián)，便攜性好。

（3）校園網(wǎng)平臺(tái)資源，雖然從外網(wǎng)無(wú)法訪問(wèn)，但在適用環(huán)境內(nèi)網(wǎng)速快，幾乎無(wú)延遲，可以較好地解決網(wǎng)絡(luò)資源無(wú)法連接的問(wèn)題。當(dāng)然，校園網(wǎng)資源也要不斷充實(shí)補(bǔ)充才能滿足學(xué)生查閱的需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 云無(wú)心.想知道如何得到一杯無(wú)因咖啡嗎.[EB/OL]

http：//songshuhui.net/archives/93418，2015-10-27