田輝鳳

摘要：本項目以“葡萄酒中的二氧化硫符合食品安全標準嗎？”為驅(qū)動性問題展開，項目中涉及的核心知識有氧化還原知識、硫及其化合物知識、化學平衡移動原理、滴定知識和蒸餾實驗。各小組在解決問題的過程中，以多元的信息技術(shù)為支撐，通過項目式學習掌握液體中氣體的分離方法以及如何根據(jù)實際情況選擇合適的滴定方法進行定量測定，在信息技術(shù)的助力下，學習更具有高效性。

關(guān)鍵詞：高中化學；項目式；信息技術(shù)；葡萄酒；二氧化硫

文章編號：1008-0546（2023）10-0016-03

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2023.10.004

項目式學習是學習者為解決挑戰(zhàn)性任務而進行的深入的、研究性的學習，在學習過程中需要不斷進行探索與發(fā)現(xiàn)，進而掌握相關(guān)的學科核心知識。在整個學習過程中，學生一直為解決挑戰(zhàn)性任務而努力，學習更有方向；項目式學習的課題可以由師生共同確定，學生對選定的課題有興趣，學習更有動力。在探索與學習過程中，只依靠教材和學生手中的教輔資料不能滿足學生的需求，有時還需要其他資源進行補充。網(wǎng)絡資源雖然豐富、多元，但也雜亂、良莠不齊，學生在搜尋、篩選過程中可能會誤人歧途，而且很多優(yōu)質(zhì)資源設(shè)置訪問權(quán)限。在這種情況下，可以將項目式學習與信息技術(shù)進行融合，通過平臺、終端、學習圈解決學習資源不足，查閱資料困難等問題，基于信息技術(shù)的項目式學習，更能增強學習的高效性。

一、項目準備階段

項目式學習內(nèi)容選自2019人教版化學教材必修第二冊第五章[1]和選擇性必修一第四章，[2]將食品中的二氧化硫測定與滴定知識結(jié)合起來，讓學生在項目開展過程中自主進行知識的建構(gòu)和核心知識的學習。通過觀看《食品中的二氧化硫》微課，發(fā)現(xiàn)學生對葡萄酒中的二氧化硫的測定興趣很大，因此將項目主題確定為“葡萄酒中的二氧化硫的測定”。本項目涉及的核心知識點有氧化還原知識、硫及其化合物知識、化學平衡原理、滴定知識、蒸餾實驗。根據(jù)《普通高中化學課程標準》（2017年版2020年修訂）學生應該認識二氧化硫在葡萄酒中的應用，掌握從葡萄酒中分離二氧化硫的方法，會利用化學平衡移動原理對二氧化硫用滴定方法進行定量測定。[3]本項目式學習主體為高二年級學生，學生已經(jīng)完成必修第一、二冊和選擇性必修一中弱酸的電離平衡知識的學習。學生學情如圖1所示，學生對復雜的蒸餾裝置并不熟悉，也不了解滴定法，利用滴定進行定量測定的思維還未建立。

結(jié)合教材和課標，項目目標設(shè)定如下：

①通過分離葡萄酒中二氧化硫，深度學習蒸餾方法和化學平衡原理，學生通過改進蒸餾裝置培養(yǎng)創(chuàng)新意識。

②通過測定葡萄酒中二氧化硫的含量，提高學生科學探究能力，發(fā)展“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)，建立利用滴定法進行定量測定的科學思維，掌握滴定方法。

將核心知識的掌握，學生創(chuàng)新意識、科學探究能力的培養(yǎng)、證據(jù)推理核心素養(yǎng)發(fā)展設(shè)定為項目重點；結(jié)合學情，學生學習的難點為蒸餾裝置的改進、利用滴定方法定量測定思維的建立和滴定核心知識的掌握。

首先以“葡萄酒中的二氧化硫的作用有哪些，是添加越多越好嗎？老師在超市購買了一瓶葡萄酒，同學們能幫老師確定一下這瓶酒中添加的二氧化硫符合食品安全標準嗎？”為驅(qū)動性問題啟動項目。綜合考量學生的人際交往能力、決策力、動手能力和知識儲備將學生在美師優(yōu)課平臺和班級管理大師上同步分為5組，方便組內(nèi)成員溝通交流和項目評價。各小組制定項目計劃，策劃項目活動。

二、項目實施階段

美師優(yōu)課項目式學習圈作為組內(nèi)成員間和成員與老師間溝通交流的渠道，老師依據(jù)進度發(fā)布任務、推送資源，學生完成任務后通過終端提交，老師驗收成果后及時給予指導，共性問題課上集中突破。在二氧化硫的測定活動中，學生出現(xiàn)共性問題：葡萄酒中的二氧化硫需不需要分離出來？如何分離？選擇的測定方法合理嗎？這也就是本項目的重難點。根據(jù)學生提交的作業(yè)情況，主要有以下三種思路：①不分離，用原液；②不分離，將原液離心或吸附處理后再測定；③通過蒸餾分離出來。

此問題可通過設(shè)計層層遞進、環(huán)環(huán)相扣的問題鏈解決，如圖2所示。

①葡萄酒的化學成分有哪些？根據(jù)葡萄酒的標簽和文獻，發(fā)現(xiàn)葡萄酒中成分復雜，直接測定干擾嚴重，需要蒸餾將SO2分離出來。②SO2被完全蒸餾出來了嗎？如何提高SO2的逸出率？學生利用化學平衡移動原理，改變影響平衡的條件，例如通氮氣攪拌，滴加硫酸，促進SO2的逸出，創(chuàng)新設(shè)計出符合相應功能的蒸餾裝置。③蒸餾出來的都是SO2氣體嗎？利用有機物易揮發(fā)和各成分熔沸點數(shù)據(jù)，學生很容易判斷蒸餾出的并不是純凈的二氧化硫，所以增重法不可取，蒸餾裝置也需再次改進以減少雜質(zhì)的同步蒸出，引導學生豎直使用冷凝管起冷凝回流作用，進行實踐創(chuàng)新。④測定硫酸鋇沉淀質(zhì)量的方法好嗎？根據(jù)葡萄酒中SO2的含量數(shù)據(jù)，最大使用量為0.25 g/L，含量很低，沉淀測定法可行性不高。

增重法和測定沉淀法都不可取，那應該使用什么方法呢？項目遇到瓶頸，如何突破？分析平臺上學生提交的方案，如果不能通過生成的硫酸鋇來確定二氧化硫的量，還可以通過測定哪個物質(zhì)的用量？引導學生關(guān)注氯化鋇的使用量。再分享平臺中的小組方案：為了定量測定氯化鋇的體積，使用了分液漏斗和注射器，分析它們的功能是什么？有沒有一個兼具滴液和計量功能的儀器，引出滴定管和定量分析，通過平臺推送有關(guān)滴定的學習資源（文獻及視頻等），深度學習滴定的核心知識，如圖3所示。老師利用希沃授課助手同屏展示數(shù)字化實驗做酸堿中和滴定實驗的過程，學生可以直觀感受到滴定過程中pH的變化及突躍，突破項目難點。

各組結(jié)合教材及平臺的資源，小組共研，將方案和實驗裝置完善后上傳平臺。學生方案包括沉淀滴定、酸堿中和滴定和氧化還原滴定，具體為：①利用氯化鋇標準液進行沉淀滴定；②先用雙氧水氧化再用氫氧化鈉標準液滴定；③先用堿吸收再用酸性高錳酸鉀標準液滴定；④先用酸性高錳酸鉀吸收再用硫酸亞鐵標準液滴定；⑤直接用碘的標準液滴定。老師結(jié)合平臺中學生提交方案的缺陷，通過平臺有針對性發(fā)布思考題：①你的方案中滴定終點如何判斷？②雙氧水和高錳酸鉀的量有什么要求，二氧化硫含量的計算表達式是什么？小組共同研讀文獻，交流討論，明確氯化鋇滴定硫酸無法判斷終點，所以此法不可??；在列式求二氧化硫含量時，學生發(fā)現(xiàn)雙氧水和高錳酸鉀都必須過量才能將二氧化硫全部吸收，可以采用空白對照和返滴定方法解決過量問題，將難點突破。各小組根據(jù)制定好的計劃實施項目活動，學生利用終端拍下實驗關(guān)鍵時刻的照片和視頻，項目結(jié)束后作為成果進行分享交流。

三、項目評價階段

各小組將成果匯總，形成項目報告并制作成PPT在課堂上展示。教師指導學生制作PPT，詳細闡述測定方案（包括實驗原理、實驗裝置）、項目細節(jié)（實驗中遇到的問題和解決方案）和項目結(jié)果。五個小組所測定的葡萄酒中二氧化硫的濃度均遠低于最大使用量，但同學們認為此結(jié)果并不能說明此葡萄酒符合食品安全衛(wèi)生標準。因為實驗室條件有限，蒸餾裝置中并未使用氮氣流攪拌；可逆反應轉(zhuǎn)化率也不可能達到百分之百，不能保證所有亞硫酸都分解；葡萄酒開瓶時間過長也會導致二氧化硫逸散或氧化變質(zhì)；在蒸餾過程中也會有逸散損失等等原因都可能造成結(jié)果偏低。在項目評價階段，其他小組可以對項目中任一環(huán)節(jié)提出疑問，項目組成員進行答辯。然后利用班級管理大師對各小組進行綜合評價打分，包括學生自評、互評和師評，從計劃的可行性、實施的完成度、成員的配合度、成果匯報的表現(xiàn)力等角度進行，然后老師將評價較高組利用微信公眾號進行項目成果推廣。

四、教學感悟

此次項目式學習與信息技術(shù)深度融合，老師首先通過項目化學習圈發(fā)布任務，學生利用終端在學習圈內(nèi)提交作業(yè)、提出疑問或?qū)で髱椭?，老師通過平臺在學習圈及時指導和推送資源，基于信息技術(shù)的項目式學習在校外時間師生也能隨時跟進，如此實施教學，師生之間的交流反饋是及時的，學習效果顯著。回顧整個項目，以解決真實情境中的問題為驅(qū)動，在設(shè)計方案、改進方案、實施方案的過程中培養(yǎng)了學生的高階思維，在項目遇到瓶頸時，學生分析困難、解決問題的能力大大提高，在得到數(shù)據(jù)結(jié)果時，學生也能冷靜分析判斷，證據(jù)推理和科學探究等化學學科核心素養(yǎng)得到了全面發(fā)展。

參考文獻

[1] 人民教育出版社，課程教材研究所，化學課程教材研究開發(fā)中心．普通高中教科書：化學必修第二冊[M]．北京：人民教育出版社，2019：4．

[2] 人民教育出版社，課程教材研究所，化學課程教材研究開發(fā)中心，普通高中教科書：化學選擇性必修一化學反應原理[M]．北京：人民教育出版社，2019：65．

[3] 中華人民共和國教育部．普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[S]．北京：人民教育出版社，2020：56.