發(fā)展學(xué)生“變化觀念”的項(xiàng)目式教學(xué)

付士林　高玉龍

摘要：以“硫代硫酸鈉的制備”為項(xiàng)目主題，開展高中化學(xué)“含硫物質(zhì)轉(zhuǎn)化”的復(fù)習(xí)教學(xué)。學(xué)生將項(xiàng)目拆分成子任務(wù)并轉(zhuǎn)化為化學(xué)問題，完成了“硫代硫酸鈉的性質(zhì)預(yù)測(cè)及制備原理的探究”“硫代硫酸鈉實(shí)驗(yàn)制備條件優(yōu)化及產(chǎn)品分離提純的探究”“硫代硫酸鈉產(chǎn)品純度的檢測(cè)”等三個(gè)子項(xiàng)目。在解決問題的過程中構(gòu)建含硫物質(zhì)轉(zhuǎn)化的“價(jià)-類”二維圖，使學(xué)生掌握從物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素價(jià)態(tài)和物質(zhì)類別等多個(gè)角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)的方法，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力、分析問題及解決問題的能力。通過該項(xiàng)目的實(shí)施，嘗試將核心知識(shí)、學(xué)科思維方法、學(xué)科核心素養(yǎng)等有效落實(shí)，形成適用于元素化合物復(fù)習(xí)教學(xué)的一般模式。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式教學(xué)；硫代硫酸鈉；含硫物質(zhì)轉(zhuǎn)化；“價(jià)-類”二維圖

文章編號(hào)：1008-0546（2023）08-0013-07?? 中圖分類號(hào)：G632.41?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2023.08.003

一、項(xiàng)目主題內(nèi)容分析

元素化合物知識(shí)是高中化學(xué)的重要教學(xué)內(nèi)容，該部分內(nèi)容涵蓋了元素化合物性質(zhì)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)速率與平衡原理應(yīng)用、氧化還原反應(yīng)規(guī)律、物質(zhì)分離提純的實(shí)驗(yàn)操作、物質(zhì)的定性定量檢驗(yàn)等知識(shí)，因此元素化合物知識(shí)的教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科知識(shí)融合能力的重要載體。然而，由于知識(shí)本身具有龐雜、瑣碎的特點(diǎn)，使得該部分知識(shí)的教學(xué)多是孤立的、碎片式的，導(dǎo)致大部分學(xué)生采用機(jī)械記憶的學(xué)習(xí)方法，[1]難以實(shí)現(xiàn)知識(shí)的有效融合，不利于系統(tǒng)知識(shí)體系的建立。這樣的教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方法易導(dǎo)致學(xué)生對(duì)陌生物質(zhì)和情境無從下手，遠(yuǎn)離《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂版）》中指出的對(duì)學(xué)生五大學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)初衷。[2]

目前，項(xiàng)目式教學(xué)被認(rèn)為是最具核心素養(yǎng)融合發(fā)展效力的教學(xué)方式之一。[3]通過設(shè)置一個(gè)真實(shí)、具體的問題情景，讓學(xué)生作為項(xiàng)目實(shí)施的主體參與其中，為促進(jìn)項(xiàng)目的實(shí)施，主動(dòng)提出驅(qū)動(dòng)性任務(wù)，在完成項(xiàng)目任務(wù)的過程中，學(xué)生與教師不斷對(duì)話，完成自我評(píng)價(jià)和檢測(cè)，促進(jìn)核心素養(yǎng)的融合發(fā)展。[4，5]項(xiàng)目式教學(xué)具有問題的真實(shí)性、任務(wù)的挑戰(zhàn)性、活動(dòng)的體驗(yàn)性等特點(diǎn)，在實(shí)施的過程中常要求學(xué)生融合運(yùn)用學(xué)科內(nèi)多模塊知識(shí)與技能完成項(xiàng)目，[4]因此，項(xiàng)目式教學(xué)是發(fā)展學(xué)生學(xué)科知識(shí)融合能力的一種有效途徑。

硫代硫酸鈉，俗稱大蘇打、海波，應(yīng)用非常廣泛。現(xiàn)行教材中沒有涉及硫代硫酸鈉的性質(zhì)及制備的有關(guān)知識(shí)，對(duì)于學(xué)生而言，硫代硫酸鈉屬于一種陌生物質(zhì)。本文以硫代硫酸鈉的制備作為切入點(diǎn)，進(jìn)行含硫物質(zhì)轉(zhuǎn)化的復(fù)習(xí)教學(xué)，承載了化學(xué)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)操作、物質(zhì)的定性定量檢驗(yàn)等多個(gè)模塊內(nèi)容，將學(xué)生置身于真實(shí)的、有意義的問題情境中，學(xué)生通過完成項(xiàng)目而掌握項(xiàng)目所承載的學(xué)科知識(shí)和方法，培養(yǎng)學(xué)生融合學(xué)科內(nèi)多模塊知識(shí)分析和解決實(shí)際復(fù)雜問題的綜合能力。本文有可能為高中元素化合物的復(fù)習(xí)教學(xué)建立可復(fù)制模板，在實(shí)際教學(xué)過程中，教師可根據(jù)學(xué)生思維發(fā)展程度，選擇不同物質(zhì)并設(shè)置不同驅(qū)動(dòng)性任務(wù)進(jìn)行項(xiàng)目式教學(xué)，使學(xué)生在已有知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過教師的引導(dǎo)，將零散的化學(xué)知識(shí)進(jìn)行整合，形成系統(tǒng)的知識(shí)體系。從未知到已知，在真實(shí)的項(xiàng)目情景中，引導(dǎo)學(xué)生將實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)問題轉(zhuǎn)化為項(xiàng)目任務(wù)，再進(jìn)一步拆解成化學(xué)問題，在問題解決的過程中建構(gòu)元素化合物相互轉(zhuǎn)化的模型框架，[6]培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，增強(qiáng)化學(xué)知識(shí)與生活實(shí)際的內(nèi)在聯(lián)系，獲得學(xué)科核心素養(yǎng)的融合發(fā)展。

二、項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)分析

（1）通過“硫代硫酸鈉的制備”項(xiàng)目學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)含硫物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化形成系統(tǒng)的知識(shí)體系，強(qiáng)化認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)的角度，體驗(yàn)?zāi)Ｐ蜆?gòu)建的思路方法，培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析的學(xué)科核心素養(yǎng)。

（2）根據(jù)任務(wù)要求，設(shè)計(jì)并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)角度分析實(shí)驗(yàn)方案的可行性，提高學(xué)生分析問題及解決問題的能力，培養(yǎng)變化觀念與平衡思想的學(xué)科核心素養(yǎng)。

（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的學(xué)科核心素養(yǎng)。

（4）根據(jù)支持信息，分析外界條件對(duì)硫代硫酸鈉制備的影響，提出優(yōu)化制備及提純方案，提高學(xué)生信息獲取與加工的能力，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的學(xué)科核心素養(yǎng)。

（5）依托化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)的真實(shí)情境，以連續(xù)性問題為驅(qū)動(dòng)，外顯分析思路，引導(dǎo)學(xué)生從定性認(rèn)識(shí)層面逐漸上升到定量計(jì)算，進(jìn)而提升學(xué)生分析和解決問題的能力。

三、項(xiàng)目任務(wù)及教學(xué)流程

本文以“硫代硫酸鈉的制備”為項(xiàng)目主題，由學(xué)生自主拆解成三個(gè)驅(qū)動(dòng)性任務(wù)：（1）預(yù)測(cè)硫代硫酸鈉的性質(zhì)及制備原理；（2）硫代硫酸鈉實(shí)驗(yàn)制備方案的優(yōu)化及產(chǎn)品的分離提純；（3）產(chǎn)品純度的測(cè)定。具體對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖1所示。

四、項(xiàng)目實(shí)施過程及學(xué)生學(xué)習(xí)成果

1.項(xiàng)目的提出與拆解

【項(xiàng)目背景】硫代硫酸鈉是一種非常重要的化工原料，可作為定影劑應(yīng)用于感光工業(yè)中，也可作為含氮氧化物尾氣的中和劑、媒染劑、麥稈和毛絨物品的漂白劑，以及紙張漂白時(shí)的脫氯劑等，在醫(yī)療上還可用作氰化物中毒的解毒劑。在實(shí)驗(yàn)室中可以模擬工業(yè)生產(chǎn)硫代硫酸鈉的過程，為了制備硫代硫酸鈉，需要做哪些準(zhǔn)備呢？

【項(xiàng)目拆解】對(duì)項(xiàng)目的拆解是項(xiàng)目式教學(xué)的關(guān)鍵。[7，8]通過思考與討論，學(xué)生將主項(xiàng)目拆解成三個(gè)子項(xiàng)目，即“預(yù)測(cè)硫代硫酸鈉的性質(zhì)”“實(shí)驗(yàn)室制備硫代硫酸鈉”及“產(chǎn)品純度的測(cè)定”，通過小組間的相互補(bǔ)充及教師的引導(dǎo)最終確定預(yù)設(shè)項(xiàng)目任務(wù)，此過程使學(xué)生建立了陌生物質(zhì)性質(zhì)預(yù)測(cè)及制備方案設(shè)計(jì)的思維模型（圖2）。

2.預(yù)測(cè)Na2S2O3的性質(zhì)及制備原理

【教師】如何預(yù)測(cè)Na2S2O3的性質(zhì)？

【學(xué)生】（1）結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，通過 Na2S2O3的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)其性質(zhì)；（2）可以根據(jù)物質(zhì)類別及硫元素的價(jià)態(tài)預(yù)測(cè)其性質(zhì)。

【教師】物質(zhì)結(jié)構(gòu)和“價(jià)-類”二維模型是認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)的重要方法。圖3為 Na2S2O3的結(jié)構(gòu)，根據(jù)價(jià)鍵理論分析 S2O 3（2）-的空間結(jié)構(gòu)及化學(xué)鍵的類型。

【學(xué)生】S2O 3（2）-為四面體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中存在著 S-O σ鍵、S-O配位鍵、S-S配位鍵。

【教師】S2O 3（2）-是由硫原子取代 SO4（2）-結(jié)構(gòu)中的一個(gè) O 原子而形成的。 S2O 3（2）-和 SO4（2）-在性質(zhì)上具有一定的相似性，例如：BaSO4和 BaS2O3均難溶于水。然而，Na2S2O3還存在著很多特性。根據(jù)已有知識(shí)，構(gòu)建含硫物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化的“價(jià)-類”二維圖，從價(jià)態(tài)和類別兩個(gè)角度預(yù)測(cè)硫代硫酸鈉的性質(zhì)。

【小組展示】學(xué)生完成并展示含硫物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化的“價(jià)-類”二維圖（圖4）。經(jīng)過小組討論，學(xué)生得出如下觀點(diǎn)：（1）從價(jià)態(tài)角度分析，Na2S2O3中 S 元素的化合價(jià)是+2價(jià)，處于硫元素的中間價(jià)態(tài)，應(yīng)既具有氧化性，又具有還原性；（2）從類別角度分析，Na2S2O3屬于鹽，應(yīng)具有鹽的通性，可能會(huì)和某些物質(zhì)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。

【教師】如何驗(yàn)證Na2S2O3的還原性？

【學(xué)生】利用KMnO4等氧化劑檢驗(yàn)。

【教師】如何驗(yàn)證Na2S2O3既具有氧化性，又具有還原性呢？

資料卡：Na2S2O3遇酸會(huì)產(chǎn)生淡黃色沉淀，并逸出具有刺激性氣味的氣體。

【學(xué)生】Na2S2O3在酸性條件下會(huì)發(fā)生歧化反應(yīng)，淡黃色沉淀為硫，逸出的氣體可能是SO2。

【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】各小組根據(jù)所提供的儀器及藥品，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Na2S2O3的氧化性及還原性，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。小組匯報(bào)結(jié)果詳見表1。

【教師】Na2S2O3具有還原性，很多氧化性較弱的物質(zhì)均能將其氧化，例如在堿性條件下，I2可以將 S2O 3（2）-氧化成 SO? Na2S2O3的工業(yè)制備方法有很多，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的“價(jià)態(tài)歸中”規(guī)律，可通過硫單質(zhì)與 SO3（2）-反應(yīng)制備 S2O 3（2）-（圖4，虛線標(biāo)注），反應(yīng)原理如下：Na2SO3+ S = Na2S2O3。實(shí)際制備過程中，這一方案是否可行？如何對(duì) Na2S2O3制備條件進(jìn)行優(yōu)化呢？這就是下一個(gè)任務(wù)需要解決的問題。

3. Na2S2O3制備方案的優(yōu)化及產(chǎn)品的分離提純

【教師】如何從理論上分析一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)？

【學(xué)生】應(yīng)該從兩個(gè)方面考慮：（1）反應(yīng)發(fā)生的可能性，利用△G=△H - T △S 公式，若△G＜0，則反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行；（2）反應(yīng)發(fā)生的現(xiàn)實(shí)性，即反應(yīng)速率的快慢，活化能的大小。

【教師】分析制備方案的可行性，需從化學(xué)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩個(gè)方面考慮。根據(jù)所給信息（圖5），[9-12]分析制備方案的可行性？

【小組展示】學(xué)生通過計(jì)算得出結(jié)論：△ H=-3.95 kJ·mol-1，△S=23 J·K-1·mol-1，因此任何溫度下△G 均小于零，反應(yīng)均具有自發(fā)進(jìn)行的可能性。但動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)表明，反應(yīng)的活化能較大，反應(yīng)速率相對(duì)較慢。因此，若將該制備方案應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，應(yīng)采取一定措施，降低反應(yīng)的活化能，提高反應(yīng)速率。

【教師】運(yùn)用化學(xué)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)可分別分析上述反應(yīng)進(jìn)行的可能性和現(xiàn)實(shí)性。在工業(yè)上，常通過改變反應(yīng)歷程降低活化能的方法加快反應(yīng)速率。[10-12]如何對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行優(yōu)化，并根據(jù)方案設(shè)計(jì)制備Na2S2O3的實(shí)驗(yàn)裝置圖？

【小組展示】通過各小組間相互補(bǔ)充，確定優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案及裝置（圖6）。

【教師】Na2S2O3是通過各物質(zhì)間復(fù)雜反應(yīng)生成，因此需明確各種物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化過程，進(jìn)而掌握反應(yīng)的原理。結(jié)合已有知識(shí)，回答下列問題。

（1）問題1：SO2通入水溶液中后，會(huì)發(fā)生哪些反應(yīng)，產(chǎn)物會(huì)以哪些形式存在？

（2）問題2：已知 H2SO3的電離平衡常數(shù)為：Ka1=1.54×10-2，Ka2=1.02×10-7；H2S 的電離平衡常數(shù)為：Ka1=9.1×10-8，Ka2=1.1×10-12。根據(jù)數(shù)據(jù)比較 H2SO3與 H2S 的酸性強(qiáng)弱關(guān)系，推測(cè)將 SO2通入Na2S 的溶液中會(huì)發(fā)生哪些反應(yīng)？

（3）問題3：結(jié)合問題1、2，分析在錐形瓶中如何產(chǎn)生S，進(jìn)而制備Na2S2O3。

【小組展示】通過小組討論及相互補(bǔ)充，學(xué)生得出如下結(jié)論。

（1）針對(duì)問題1：SO2會(huì)和水發(fā)生反應(yīng)生成 H2SO3， H2SO3是弱酸，不完全電離，在溶液中的存在形式有： H2SO3、HSO3（-）、SO

（2）針對(duì)問題2：H2SO3的酸性強(qiáng)于 H2S，將 SO2通入Na2S 的溶液中，生成的H2SO3會(huì)與S2-反應(yīng)生成H2S。

（3）針對(duì)問題3：根據(jù)問題1、2可知，反應(yīng)體系中有 H2SO3和 H2S 生成，二者可發(fā)生“價(jià)態(tài)歸中”反應(yīng)生成S，進(jìn)而與 SO3（2）-反應(yīng)制備 S2O

【教師】請(qǐng)分別寫出錐形瓶?jī)?nèi)進(jìn)行的每一步反應(yīng)方程式，并分析該方案的優(yōu)點(diǎn)。

【小組展示】各小組討論優(yōu)化制備方案的反應(yīng)機(jī)理，結(jié)果見圖7。通過 H2S 與 SO2反應(yīng)產(chǎn)生的硫單質(zhì)，能夠與Na2SO3充分反應(yīng)。同時(shí)，隨著硫單質(zhì)的不斷消耗，逐步促進(jìn)了可逆反應(yīng)的正向進(jìn)行。

【教師】在討論過程中，學(xué)生充分考慮到了反應(yīng)方向、反應(yīng)速率、化學(xué)平衡移動(dòng)、實(shí)驗(yàn)安全、尾氣處理等在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意到的細(xì)節(jié)問題。實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，很多條件會(huì)對(duì)物質(zhì)制備產(chǎn)生影響，哪些因素會(huì)對(duì) Na2S2O3的制備產(chǎn)生影響？通過什么方法進(jìn)行研究呢？

【學(xué)生】溶液酸堿性及溫度可能會(huì)對(duì) Na2S2O3的制備產(chǎn)生影響，可以通過控制變量法依次優(yōu)化制備條件。

【教師】查閱資料發(fā)現(xiàn)，溶液的pH、反應(yīng)溫度及水的用量都會(huì)對(duì) Na2S2O3的產(chǎn)量產(chǎn)生影響。結(jié)合所給信息（詳見表2-表4），[9]選擇最佳制備條件。

【學(xué)生】Na2S2O3產(chǎn)量隨溶液pH升高而增加，但pH 高于10.0以后，產(chǎn)量變化不大，所以應(yīng)保持溶液pH =10.0。類似的分析可知，反應(yīng)溫度為100℃，用水量為75 mL 時(shí)，Na2S2O3產(chǎn)率最大。

【教師】維持溶液pH =10.0，可以向反應(yīng)體系中加入一些堿性物質(zhì)，如果從NH3· H2O、NaOH 和Na2CO3中選擇，選擇哪種物質(zhì)更好？

【學(xué)生】NH3· H2O易分解，同時(shí)從原料成本角度考慮應(yīng)選擇Na2CO3。

【教師】學(xué)生對(duì)信息進(jìn)行了充分的提取和分析，選擇了制備 Na2S2O3的最佳條件。在實(shí)際制備過程中可

能遇到以下困難，[9]如何解決？

（1）問題4：Na2CO3和 Na2S 同時(shí)溶解時(shí)間過長(zhǎng)， Na2S易被空氣氧化而使溶液變渾濁，加熱溶解會(huì)促進(jìn) Na2S水解且有臭味溢出。[9]

（2）問題5：Na2SO3固體與濃硫酸反應(yīng)生成Na2SO4附著在Na2SO3表面，減慢了SO2的生成速率，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間。[9]

（3）問題6：由于反應(yīng)體系是密封的，通過溶液pH 判斷反應(yīng)進(jìn)行程度很不方便，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致 SO2氣體溢出。[9]

【小組展示】通過小組充分討論及相互補(bǔ)充，針對(duì)上述問題，學(xué)生提出如下解決方案：

（1）針對(duì)問題4：可調(diào)整試劑的加入順序，在微熱下先將Na2CO3溶于水，完全溶解后再將Na2S溶于Na2CO3溶液中，這樣可以抑制Na2S 的水解，縮短溶解時(shí)間。

（2）針對(duì)問題5：可適當(dāng)降低硫酸濃度，同時(shí)用少量水潤(rùn)濕Na2SO3固體。

（3）針對(duì)問題6：可通過觀察反應(yīng)體系的現(xiàn)象變化判斷反應(yīng)終點(diǎn)，反應(yīng)溶液的顏色由無色→黃色→無色，繼續(xù)通入SO2氣體，當(dāng)溶液中有淡黃色固體析出且附著在瓶壁上，反應(yīng)一段時(shí)間仍不消失，說明溶液中的反應(yīng)物已完全反應(yīng)。

【教師】Na2S2O3產(chǎn)品中有哪些雜質(zhì)？

【學(xué)生】通過上述方法制備的 Na2S2O3中可能含有的雜質(zhì)為：Na2S、Na2SO3、Na2CO3，由于Na2S2O3具有還原性，易被氧化，因此產(chǎn)品中還可能有Na2SO4雜質(zhì)。

【教師】在制備過程中，選擇合適的分離提純方法是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。圖8給出了Na2S2O3制備過程中，各種物質(zhì)溶解度隨溫度變化的情況，結(jié)合所給信息，選擇提純Na2S2O3的具體方法。

【小組展示】對(duì)比五種物質(zhì)溶解度隨溫度的變化情況，可以看出硫代硫酸鈉的溶解度受溫度影響較大，因此可采用重結(jié)晶的方法進(jìn)行分離提純。具體提純方法為：蒸發(fā)濃縮至有晶膜出現(xiàn)，趁熱過濾，冷卻結(jié)晶，過濾，洗滌，干燥。

【教師】資料表明：Na2S2O3晶體析出時(shí)間過長(zhǎng)，易造成濾液中 Na2S2O3的浪費(fèi)而降低產(chǎn)量，[9]如何解決？

【學(xué)生】這可能和重結(jié)晶時(shí)溶劑的使用有關(guān)，根據(jù) Na2S2O3的溶解性，可使用乙醇和水的混合溶液降低 Na2S2O3的溶解度，縮短結(jié)晶時(shí)間。

【教師】經(jīng)過上述環(huán)節(jié)，學(xué)生已經(jīng)掌握了Na2S2O3制備及提純方法，下面通過實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)方案的可行性。

【任務(wù)完成-實(shí)驗(yàn)制備】各小組根據(jù)優(yōu)化方案及分離提純方法，實(shí)驗(yàn)制備Na2S2O3。實(shí)驗(yàn)過程由學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室完成，實(shí)驗(yàn)過程中教師給予相應(yīng)指導(dǎo)和提示，學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作記錄如下：連接實(shí)驗(yàn)裝置并檢查裝置的氣密性。稱取3.3 g Na2CO3固體，微熱溶解于盛有75 mL 蒸餾水的錐形瓶中，再加入15.0 g Na2S 固體并使其完全溶解。向圓底燒瓶中加入32.0 g Na2SO3固體并用少量水潤(rùn)濕，在分液漏斗中加入20 mL 70%硫酸。對(duì)錐形瓶?jī)?nèi)溶液加熱并攪拌，維持反應(yīng)溫度為105℃。打開分液漏斗活塞，逐滴向 Na2SO3中滴入硫酸，產(chǎn)生的氣體不斷通入錐形瓶中，反應(yīng)40 min后終止反應(yīng)并冷卻至室溫。將錐形瓶?jī)?nèi)溶液蒸發(fā)濃縮，趁熱過濾，向?yàn)V液中加入15 mL 乙醇，降溫結(jié)晶，產(chǎn)品經(jīng)過濾、洗滌、干燥后備用。不同小組原料用量不同，所得產(chǎn)品產(chǎn)量不同。

4.產(chǎn)品純度的檢驗(yàn)

【教師】Na2S2O3具有還原性，易被氧化，因此產(chǎn)品中可能有Na2SO4雜質(zhì)。如何在雜質(zhì)存在的情況下，檢驗(yàn)產(chǎn)品是否為Na2S2O3？

【學(xué)生】Na2SO4的存在不影響 Na2S2O3的檢驗(yàn)，因此依然可以通過加稀硫酸的方法檢驗(yàn)。

【教師】如何定量檢測(cè)Na2S2O3？

【小組展示】經(jīng)過小組交流討論，匯報(bào)結(jié)果詳見表5。

【教師】?jī)蓚€(gè)方案都利用了Na2S2O3本身的特性，但方案2操作更加簡(jiǎn)捷、精確。

【小組討論優(yōu)化方案】結(jié)合所給實(shí)驗(yàn)儀器及藥品，各小組經(jīng)過充分分析討論，最終確定Na2S2O3純度的測(cè)定方案（表6）。

【實(shí)驗(yàn)測(cè)定】各小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，測(cè)定Na2S2O3的純度（詳見表6）。

5.學(xué)生課后訪談

【教師】通過該項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，學(xué)生從陌生物質(zhì)的性質(zhì)預(yù)測(cè)開始，逐步實(shí)現(xiàn)了陌生物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)制備及定性/定量檢驗(yàn)。為檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果與項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)的匹配程度，對(duì)學(xué)生進(jìn)行了課后訪談。

【學(xué)生1】預(yù)測(cè)陌生物質(zhì)性質(zhì)時(shí)，應(yīng)分別從物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素價(jià)態(tài)及物質(zhì)類別等多個(gè)方面分析。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，通過結(jié)構(gòu)分析可了解物質(zhì)中化學(xué)鍵類型，進(jìn)而確定物質(zhì)參與化學(xué)反應(yīng)時(shí)的活性位點(diǎn)。根據(jù)物質(zhì)所含元素價(jià)態(tài)可判斷其氧化性和還原性，這有助于設(shè)計(jì)制備及儲(chǔ)存方法。通過類別認(rèn)識(shí)物質(zhì)，則可以了解物質(zhì)的通性。

【學(xué)生2】一個(gè)制備方案能否應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，需要從化學(xué)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩個(gè)方面分析。

熱力學(xué)數(shù)據(jù)（反應(yīng)焓變和熵變）可用于判斷反應(yīng)進(jìn)行的可能性，動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)（活化能和反應(yīng)速率）可用于判斷反應(yīng)進(jìn)行的現(xiàn)實(shí)性。

【學(xué)生3】實(shí)施實(shí)驗(yàn)之前，需要查閱相關(guān)資料精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的各種問題充分預(yù)判并進(jìn)行優(yōu)化。在實(shí)驗(yàn)的過程中，要和小組同學(xué)進(jìn)行充分討論，這樣可以相互補(bǔ)充，更有利于問題的解決。

【學(xué)生4】在定量分析的過程中，要注意細(xì)節(jié)，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，微小的失誤就可能會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失敗。當(dāng)實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)誤差時(shí)，要根據(jù)原理對(duì)誤差進(jìn)行分析，了解誤差出現(xiàn)的原因并在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中加以糾正。

【教師】通過該項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握了從物質(zhì)結(jié)構(gòu)和“價(jià)-類”二維圖等多方位預(yù)測(cè)物質(zhì)性質(zhì)的思路方法；學(xué)會(huì)了利用化學(xué)熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)及優(yōu)化物質(zhì)制備方案；團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、分析和解決問題的能力得到顯著提高。同時(shí)，綜合實(shí)驗(yàn)探究能力得到了提升，學(xué)生能夠充分分析實(shí)驗(yàn)中存在的問題，尋找解決方案，有效地實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目預(yù)期發(fā)展目標(biāo)。

五、項(xiàng)目式教學(xué)反思

本文以“硫代硫酸鈉制備”為項(xiàng)目主題，運(yùn)用學(xué)生已有含硫物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化的知識(shí)解決了未知問題。物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)是一個(gè)有機(jī)整體，它包含陌生物質(zhì)性質(zhì)預(yù)測(cè)、制備條件的調(diào)節(jié)和控制、實(shí)驗(yàn)制備、分離提純、定性/定量檢驗(yàn)等幾個(gè)項(xiàng)目。在傳統(tǒng)的高中化學(xué)元素化合物復(fù)習(xí)中，學(xué)生的思維大多停留在單點(diǎn)結(jié)構(gòu)、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平上，知識(shí)關(guān)聯(lián)與抽象拓展的思維能力不足。實(shí)施項(xiàng)目式教學(xué)，在具體項(xiàng)目任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生作為項(xiàng)目實(shí)施的主體參與其中，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)和思考的主動(dòng)性，通過小組間的相互討論及教師的問題引導(dǎo)，學(xué)生內(nèi)在的思維過程得以外顯，使學(xué)生知曉自己思維的障礙點(diǎn)，同時(shí)改變了高三復(fù)習(xí)課知識(shí)滿堂灌的現(xiàn)象，充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。在解決問題的過程中，學(xué)生的信息提取、分析問題、解決問題、語(yǔ)言表達(dá)、邏輯推理和小組合作等能力都得到了充分的鍛煉。綜上所述，將項(xiàng)目式教學(xué)應(yīng)用于元素化合物的復(fù)習(xí)過程，一定會(huì)促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的融合發(fā)展，彰顯化學(xué)學(xué)科特色，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)。

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