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初中化学项目式学习设计:守护千年瑰宝——敦煌壁画的化学修复
初中化学项目式学习设计:守护千年瑰宝——敦煌壁画的化学修复初中化学“酸、碱、盐及其应用”项目式教学设计 —以敦煌壁画为情境的实践探索 教材版本：沪教版九年级化学
课时：1课时
课型：单元项目式复习课
一、素养目标
1. 化学观念
通过分析敦煌壁画的物质组成、病害成因、修复原理，对物质进行单质、氧化物、酸、碱、盐的分类；巩固酸、碱、盐的化学性质与复分解反应规律；认识到温度、反应物配比、滴加顺序、体系酸碱性都会影响化学反应产物，建立物质分类观、转化观。
2. 科学思维
能结合壁画病害现象推理化学变化，运用控制变量、证据推理、对比分析的方法探究反应影响因素；能基于“最小干预”文物保护伦理，对修复方案进行评价与取舍，形成辩证评价的思维。
3. 科学探究与实践
完成壁画病害分析、模拟脱盐、碳酸钙修补裂隙、矿物颜料制备等系列探究活动；会利用pH传感器开展数字化实验，收集证据、分析变量、解释实验现象，提升实验方案设计与评价能力。
4. 科学态度与责任
认识化学在文化遗产保护中的独特价值；理解文物修复“最小干预”的科学伦理，树立可持续保护理念；感受中华优秀传统文化魅力，增强文化自信，建立严谨求实、敬畏文物的科学态度。
二、教材与学情分析
教材分析
酸、碱、盐是沪教版九年级化学的重点与难点，汇集物质分类、复分解反应、离子初步认识、物质转化等核心知识，是初中化学知识的综合应用板块。常规复习课多以知识点梳理、习题训练为主，学生容易觉得枯燥，知识难以迁移应用。
本课以敦煌壁画保护为真实项目情境，把酸碱盐知识嵌入文物病害溯源、模拟修复、颜料合成的任务链中，将知识复习、实验探究、价值教育融合，落实新课标项目式学习、跨学科育人的要求。
学情分析
学生已经学习了酸、碱、盐基础性质，能书写常见复分解反应方程式，具备基础的物质分类、简单对比实验能力。但是学生知识碎片化，很难在真实复杂情境调用知识；容易形成“反应物相同，产物一定相同”的固化认知；缺少从安全、伦理角度评价化学方案的经验，对化学在文物保护中的应用比较陌生。
教学重难点
重点：利用酸、碱、盐知识解释壁画病害；复分解反应的应用；控制变量探究影响化学反应产物的因素。
难点：滴加顺序、溶液酸碱性、温度对反应产物的影响；结合“最小干预”原则评价文物修复方案。
三、教学准备
仪器：试管、烧杯、注射器、滤纸、酒精灯、胶头滴管、pH传感器、数据采集器
药品：0.5mol/L硫酸铜溶液、0.5mol/L碳酸钠溶液、0.2mol/L碳酸钠溶液、0.1mol/L硫酸铜溶液、氢氧化钙悬浊液、蒸馏水
素材：莫高窟112窟反弹琵琶视频、壁画病害图、临摹图、模拟壁画底板、资料卡片、数字化pH曲线图
四、教学流程
（一）项目导入：壁画溯源，发现病害（任务1，约8min）
【教师活动】播放敦煌莫高窟飞天壁画视频，出示莫高窟第112窟反弹琵琶原图、病害图片，展示开裂、空鼓、盐析白斑、颜料脱落等病害。
抛出驱动问题：千年壁画为什么会损坏？我们能不能用酸碱盐知识，科学保护、修复壁画？
发放资料卡片，给出敦煌当地气候、地下水盐分、酸雨等背景信息，组织学生小组讨论。
引导学生提出探究问题：壁画由哪些物质组成？是什么因素让壁画受损？如何修复壁画？
【学生活动】阅读资料，小组交流，梳理壁画受损三大原因：
①风沙物理磨损； ②硫酸等酸性物质腐蚀碳酸盐颜料；③可溶性盐 反复溶解、结晶膨胀，撑裂墙体。
对壁画成分、环境物质进行分类，填写物质分类表格，自主搭建酸、碱、盐知识网络；书写腐蚀反应方程式： 【设计意图】以世界文化遗产创设真实情境，激发探究兴趣；以病害分析带动物质分类、酸碱盐性质的回顾，自主构建知识框架。
（二）项目任务二：壁画拟修，裂隙修补（约14min）
【教师活动】过渡：找到病害原因，我们尝试开展修复，文物修复有一条核心准则——最小干预，不能对文物造成二次伤害。
裂隙缺失的主要物质是碳酸钙，给出三种制备碳酸钙的方案，请学生评价可行性：
方案1：氢氧化钙与碳酸钠反应
方案2：氯化钙与碳酸钠反应
方案3:氢氧化钙与二氧化碳反应
追问：可溶性盐怎么除去？直接大量浇水行不行？介绍文物修复的宣纸分次吸湿法，每次浸水不超过2秒，及时吸走多余水分。
【学生活动】小组评价方案：
方案1生成强碱：腐蚀壁画，产生二次伤害；
方案2生成可溶性：后期盐析再次破坏壁画；
方案3产物只有碳酸钙和水，原料简单、安全，符合最小干预原则，为最优方案。
分组动手：①宣纸吸湿模拟表面脱盐；②注射器吸取氢氧化钙悬浊液，模拟填补壁画裂隙。
【设计意图】依托复分解反应，训练学生方案评价、风险评估能力；渗透文物保护伦理，落实科学态度与责任。 （三）项目任务三：调料补色，颜料合成探究（约16min） 【教师活动】展示壁画：壁画石青（蓝色）、石绿（绿色）颜料脱落严重，古代石青、石绿都属于碱式碳酸铜类矿物颜料，可以用硫酸铜、碳酸钠溶液制备。
提出探究问题：反应物都是硫酸铜和碳酸钠，为什么能得到蓝色、绿色两种颜料？哪些因素会改变产物？
引导学生猜想：温度、反应物配比、滴加顺序、溶液酸碱性。
布置分组实验：固定碳酸钠体积，改变硫酸铜溶液体积，加热对比，记录颜色；
教师演示数字化实验：
实验A：硫酸铜溶液逐滴滴入碳酸钠溶液
实验B：碳酸钠溶液逐滴滴入硫酸铜溶液
同步采集pH变化曲线，对比两组产物颜色。
给出资料：石青稳定pH7~9；石绿稳定pH6~8。 【学生活动】分组实验，记录不同配比、加热前后的颜料颜色；观察数字化实验现象与pH曲线，交流讨论：
硫酸铜滴入碳酸钠，体系长期碱性，偏向蓝色石青；碳酸钠滴入硫酸铜，体系偏向酸性，偏向绿色石绿。
总结结论：反应物相同，温度、配比、滴加顺序、体系酸碱性不同，产物不同，化学反应的产物可以通过条件调控。
使用自制颜料，在模拟壁画底板上色，完成模拟修复作品。 【设计意图】控制变量实验+数字化证据，突破本课难点；打破学生固定认知，落实控制变量的科学探究思想，融合美育、传统文化教育。
（四）项目展望：保护多元，课堂小结（约2min）
【教师活动】修复只是保护的手段之一，还有哪些方式保护敦煌壁画？
【学生交流】文明参观、洞窟环境温湿度调控、岩体加固、数字化采集留存壁画。
课堂小结：梳理酸碱盐分类、复分解反应、病害原理、反应影响因素；升华：化学可以守护千年文明，科学要有伦理底线。 【设计意图】拓展保护思路，完善项目成果，完成素养升华。
五、板书设计
酸、碱、盐及其应用——敦煌壁画修复项目复习课
1. 壁画病害：酸腐蚀 + 可溶性盐反复结晶 碳酸钙与硫酸反应的化学方程式： 2. 裂隙修补： 碳酸钙与二氧化碳反应的化学方程式： 3. 颜料制备
硫酸铜与碳酸钠反应的化学方程式： 影响产物因素：温度、反应物配比、滴加顺序、溶液酸碱性
4. 价值：化学赋能文物保护，科学坚守伦理
六、教学反思
本节课完整复刻原文期刊的项目式设计思路，以敦煌壁画一条主线串联酸碱盐复习，跳出传统刷题复习模式，学生在解决真实文物修复任务中主动调用酸碱盐知识，学习积极性高。数字化pH传感器将看不见的酸碱度变化可视化，很好突破“反应物相同，产物不同”这一思维难点，同时自然融入文物保护、文化传承的育人目标，素养落地扎实。
不足之处：学生实验环节多，课堂时间紧张；部分基础薄弱学生对复分解反应条件判断、方程式书写不熟练；文物保护跨学科内容较多，对学生信息提取能力要求高。
改进建议：课前推送预习任务，提前梳理酸碱盐基础方程式；可以拆分项目，颜料探究部分作为课后拓展实验；课后布置拓展任务，查阅古籍、古书画保护中的化学知识，撰写科普短文
课时：1课时
课型：单元项目式复习课
一、素养目标
1. 化学观念
通过分析敦煌壁画的物质组成、病害成因、修复原理，对物质进行单质、氧化物、酸、碱、盐的分类；巩固酸、碱、盐的化学性质与复分解反应规律；认识到温度、反应物配比、滴加顺序、体系酸碱性都会影响化学反应产物，建立物质分类观、转化观。
2. 科学思维
能结合壁画病害现象推理化学变化，运用控制变量、证据推理、对比分析的方法探究反应影响因素；能基于“最小干预”文物保护伦理，对修复方案进行评价与取舍，形成辩证评价的思维。
3. 科学探究与实践
完成壁画病害分析、模拟脱盐、碳酸钙修补裂隙、矿物颜料制备等系列探究活动；会利用pH传感器开展数字化实验，收集证据、分析变量、解释实验现象，提升实验方案设计与评价能力。
4. 科学态度与责任
认识化学在文化遗产保护中的独特价值；理解文物修复“最小干预”的科学伦理，树立可持续保护理念；感受中华优秀传统文化魅力，增强文化自信，建立严谨求实、敬畏文物的科学态度。
二、教材与学情分析
教材分析
酸、碱、盐是沪教版九年级化学的重点与难点，汇集物质分类、复分解反应、离子初步认识、物质转化等核心知识，是初中化学知识的综合应用板块。常规复习课多以知识点梳理、习题训练为主，学生容易觉得枯燥，知识难以迁移应用。
本课以敦煌壁画保护为真实项目情境，把酸碱盐知识嵌入文物病害溯源、模拟修复、颜料合成的任务链中，将知识复习、实验探究、价值教育融合，落实新课标项目式学习、跨学科育人的要求。
学情分析
学生已经学习了酸、碱、盐基础性质，能书写常见复分解反应方程式，具备基础的物质分类、简单对比实验能力。但是学生知识碎片化，很难在真实复杂情境调用知识；容易形成“反应物相同，产物一定相同”的固化认知；缺少从安全、伦理角度评价化学方案的经验，对化学在文物保护中的应用比较陌生。
教学重难点
重点：利用酸、碱、盐知识解释壁画病害；复分解反应的应用；控制变量探究影响化学反应产物的因素。
难点：滴加顺序、溶液酸碱性、温度对反应产物的影响；结合“最小干预”原则评价文物修复方案。
三、教学准备
仪器：试管、烧杯、注射器、滤纸、酒精灯、胶头滴管、pH传感器、数据采集器
药品：0.5mol/L硫酸铜溶液、0.5mol/L碳酸钠溶液、0.2mol/L碳酸钠溶液、0.1mol/L硫酸铜溶液、氢氧化钙悬浊液、蒸馏水
素材：莫高窟112窟反弹琵琶视频、壁画病害图、临摹图、模拟壁画底板、资料卡片、数字化pH曲线图
四、教学流程
（一）项目导入：壁画溯源，发现病害（任务1，约8min）
【教师活动】播放敦煌莫高窟飞天壁画视频，出示莫高窟第112窟反弹琵琶原图、病害图片，展示开裂、空鼓、盐析白斑、颜料脱落等病害。
抛出驱动问题：千年壁画为什么会损坏？我们能不能用酸碱盐知识，科学保护、修复壁画？
发放资料卡片，给出敦煌当地气候、地下水盐分、酸雨等背景信息，组织学生小组讨论。
引导学生提出探究问题：壁画由哪些物质组成？是什么因素让壁画受损？如何修复壁画？
【学生活动】阅读资料，小组交流，梳理壁画受损三大原因：
①风沙物理磨损；
对壁画成分、环境物质进行分类，填写物质分类表格，自主搭建酸、碱、盐知识网络；书写腐蚀反应方程式：
（二）项目任务二：壁画拟修，裂隙修补（约14min）
【教师活动】过渡：找到病害原因，我们尝试开展修复，文物修复有一条核心准则——最小干预，不能对文物造成二次伤害。
裂隙缺失的主要物质是碳酸钙，给出三种制备碳酸钙的方案，请学生评价可行性：
方案1：氢氧化钙与碳酸钠反应
方案2：氯化钙与碳酸钠反应
方案3:氢氧化钙与二氧化碳反应
追问：可溶性盐怎么除去？直接大量浇水行不行？介绍文物修复的宣纸分次吸湿法，每次浸水不超过2秒，及时吸走多余水分。
【学生活动】小组评价方案：
方案1生成强碱：腐蚀壁画，产生二次伤害；
方案2生成可溶性：后期盐析再次破坏壁画；
方案3产物只有碳酸钙和水，原料简单、安全，符合最小干预原则，为最优方案。
分组动手：①宣纸吸湿模拟表面脱盐；②注射器吸取氢氧化钙悬浊液，模拟填补壁画裂隙。
【设计意图】依托复分解反应，训练学生方案评价、风险评估能力；渗透文物保护伦理，落实科学态度与责任。
提出探究问题：反应物都是硫酸铜和碳酸钠，为什么能得到蓝色、绿色两种颜料？哪些因素会改变产物？
引导学生猜想：温度、反应物配比、滴加顺序、溶液酸碱性。
布置分组实验：固定碳酸钠体积，改变硫酸铜溶液体积，加热对比，记录颜色；
教师演示数字化实验：
实验A：硫酸铜溶液逐滴滴入碳酸钠溶液
实验B：碳酸钠溶液逐滴滴入硫酸铜溶液
同步采集pH变化曲线，对比两组产物颜色。
给出资料：石青稳定pH7~9；石绿稳定pH6~8。
硫酸铜滴入碳酸钠，体系长期碱性，偏向蓝色石青；碳酸钠滴入硫酸铜，体系偏向酸性，偏向绿色石绿。
总结结论：反应物相同，温度、配比、滴加顺序、体系酸碱性不同，产物不同，化学反应的产物可以通过条件调控。
使用自制颜料，在模拟壁画底板上色，完成模拟修复作品。
（四）项目展望：保护多元，课堂小结（约2min）
【教师活动】修复只是保护的手段之一，还有哪些方式保护敦煌壁画？
【学生交流】文明参观、洞窟环境温湿度调控、岩体加固、数字化采集留存壁画。
课堂小结：梳理酸碱盐分类、复分解反应、病害原理、反应影响因素；升华：化学可以守护千年文明，科学要有伦理底线。
五、板书设计
酸、碱、盐及其应用——敦煌壁画修复项目复习课
1. 壁画病害：酸腐蚀 + 可溶性盐反复结晶
硫酸铜与碳酸钠反应的化学方程式：
4. 价值：化学赋能文物保护，科学坚守伦理
六、教学反思
本节课完整复刻原文期刊的项目式设计思路，以敦煌壁画一条主线串联酸碱盐复习，跳出传统刷题复习模式，学生在解决真实文物修复任务中主动调用酸碱盐知识，学习积极性高。数字化pH传感器将看不见的酸碱度变化可视化，很好突破“反应物相同，产物不同”这一思维难点，同时自然融入文物保护、文化传承的育人目标，素养落地扎实。
不足之处：学生实验环节多，课堂时间紧张；部分基础薄弱学生对复分解反应条件判断、方程式书写不熟练；文物保护跨学科内容较多，对学生信息提取能力要求高。
改进建议：课前推送预习任务，提前梳理酸碱盐基础方程式；可以拆分项目，颜料探究部分作为课后拓展实验；课后布置拓展任务，查阅古籍、古书画保护中的化学知识，撰写科普短文
