基于信息技術(shù)的項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐

田輝鳳

摘要：本項(xiàng)目以“葡萄酒中的二氧化硫符合食品安全標(biāo)準(zhǔn)嗎？”為驅(qū)動(dòng)性問題展開，項(xiàng)目中涉及的核心知識(shí)有氧化還原知識(shí)、硫及其化合物知識(shí)、化學(xué)平衡移動(dòng)原理、滴定知識(shí)和蒸餾實(shí)驗(yàn)。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(xiàng)目式學(xué)習(xí)掌握液體中氣體的分離方法以及如何根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的滴定方法進(jìn)行定量測(cè)定，在信息技術(shù)的助力下，學(xué)習(xí)更具有高效性。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；項(xiàng)目式；信息技術(shù)；葡萄酒；二氧化硫

文章編號(hào)：1008-0546（2023）10-0016-03

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2023.10.004

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者為解決挑戰(zhàn)性任務(wù)而進(jìn)行的深入的、研究性的學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)過程中需要不斷進(jìn)行探索與發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而掌握相關(guān)的學(xué)科核心知識(shí)。在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生一直為解決挑戰(zhàn)性任務(wù)而努力，學(xué)習(xí)更有方向；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的課題可以由師生共同確定，學(xué)生對(duì)選定的課題有興趣，學(xué)習(xí)更有動(dòng)力。在探索與學(xué)習(xí)過程中，只依靠教材和學(xué)生手中的教輔資料不能滿足學(xué)生的需求，有時(shí)還需要其他資源進(jìn)行補(bǔ)充。網(wǎng)絡(luò)資源雖然豐富、多元，但也雜亂、良莠不齊，學(xué)生在搜尋、篩選過程中可能會(huì)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(xiàng)目式學(xué)習(xí)與信息技術(shù)進(jìn)行融合，通過平臺(tái)、終端、學(xué)習(xí)圈解決學(xué)習(xí)資源不足，查閱資料困難等問題，基于信息技術(shù)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，更能增強(qiáng)學(xué)習(xí)的高效性。

一、項(xiàng)目準(zhǔn)備階段

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)內(nèi)容選自2019人教版化學(xué)教材必修第二冊(cè)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(cè)定與滴定知識(shí)結(jié)合起來，讓學(xué)生在項(xiàng)目開展過程中自主進(jìn)行知識(shí)的建構(gòu)和核心知識(shí)的學(xué)習(xí)。通過觀看《食品中的二氧化硫》微課，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)葡萄酒中的二氧化硫的測(cè)定興趣很大，因此將項(xiàng)目主題確定為“葡萄酒中的二氧化硫的測(cè)定”。本項(xiàng)目涉及的核心知識(shí)點(diǎn)有氧化還原知識(shí)、硫及其化合物知識(shí)、化學(xué)平衡原理、滴定知識(shí)、蒸餾實(shí)驗(yàn)。根據(jù)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版2020年修訂）學(xué)生應(yīng)該認(rèn)識(shí)二氧化硫在葡萄酒中的應(yīng)用，掌握從葡萄酒中分離二氧化硫的方法，會(huì)利用化學(xué)平衡移動(dòng)原理對(duì)二氧化硫用滴定方法進(jìn)行定量測(cè)定。[3]本項(xiàng)目式學(xué)習(xí)主體為高二年級(jí)學(xué)生，學(xué)生已經(jīng)完成必修第一、二冊(cè)和選擇性必修一中弱酸的電離平衡知識(shí)的學(xué)習(xí)。學(xué)生學(xué)情如圖1所示，學(xué)生對(duì)復(fù)雜的蒸餾裝置并不熟悉，也不了解滴定法，利用滴定進(jìn)行定量測(cè)定的思維還未建立。

結(jié)合教材和課標(biāo)，項(xiàng)目目標(biāo)設(shè)定如下：

①通過分離葡萄酒中二氧化硫，深度學(xué)習(xí)蒸餾方法和化學(xué)平衡原理，學(xué)生通過改進(jìn)蒸餾裝置培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。

②通過測(cè)定葡萄酒中二氧化硫的含量，提高學(xué)生科學(xué)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(jìn)行定量測(cè)定的科學(xué)思維，掌握滴定方法。

將核心知識(shí)的掌握，學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)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(xiàng)目重點(diǎn)；結(jié)合學(xué)情，學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)為蒸餾裝置的改進(jìn)、利用滴定方法定量測(cè)定思維的建立和滴定核心知識(shí)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(xué)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(biāo)準(zhǔn)嗎？”為驅(qū)動(dòng)性問題啟動(dòng)項(xiàng)目。綜合考量學(xué)生的人際交往能力、決策力、動(dòng)手能力和知識(shí)儲(chǔ)備將學(xué)生在美師優(yōu)課平臺(tái)和班級(jí)管理大師上同步分為5組，方便組內(nèi)成員溝通交流和項(xiàng)目評(píng)價(jià)。各小組制定項(xiàng)目計(jì)劃，策劃項(xiàng)目活動(dòng)。

二、項(xiàng)目實(shí)施階段

美師優(yōu)課項(xiàng)目式學(xué)習(xí)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(jìn)度發(fā)布任務(wù)、推送資源，學(xué)生完成任務(wù)后通過終端提交，老師驗(yàn)收成果后及時(shí)給予指導(dǎo)，共性問題課上集中突破。在二氧化硫的測(cè)定活動(dòng)中，學(xué)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(cè)定方法合理嗎？這也就是本項(xiàng)目的重難點(diǎn)。根據(jù)學(xué)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(cè)定；③通過蒸餾分離出來。

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

①葡萄酒的化學(xué)成分有哪些？根據(jù)葡萄酒的標(biāo)簽和文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)葡萄酒中成分復(fù)雜，直接測(cè)定干擾嚴(yán)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(xué)生利用化學(xué)平衡移動(dòng)原理，改變影響平衡的條件，例如通氮?dú)鈹嚢?，滴加硫酸，促進(jìn)SO2的逸出，創(chuàng)新設(shè)計(jì)出符合相應(yīng)功能的蒸餾裝置。③蒸餾出來的都是SO2氣體嗎？利用有機(jī)物易揮發(fā)和各成分熔沸點(diǎn)數(shù)據(jù)，學(xué)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(jìn)以減少雜質(zhì)的同步蒸出，引導(dǎo)學(xué)生豎直使用冷凝管起冷凝回流作用，進(jìn)行實(shí)踐創(chuàng)新。④測(cè)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(cè)定法可行性不高。

增重法和測(cè)定沉淀法都不可取，那應(yīng)該使用什么方法呢？項(xiàng)目遇到瓶頸，如何突破？分析平臺(tái)上學(xué)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(cè)定哪個(gè)物質(zhì)的用量？引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注氯化鋇的使用量。再分享平臺(tái)中的小組方案：為了定量測(cè)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(gè)兼具滴液和計(jì)量功能的儀器，引出滴定管和定量分析，通過平臺(tái)推送有關(guān)滴定的學(xué)習(xí)資源（文獻(xiàn)及視頻等），深度學(xué)習(xí)滴定的核心知識(shí)，如圖3所示。老師利用希沃授課助手同屏展示數(shù)字化實(shí)驗(yàn)做酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)的過程，學(xué)生可以直觀感受到滴定過程中pH的變化及突躍，突破項(xiàng)目難點(diǎn)。

各組結(jié)合教材及平臺(tái)的資源，小組共研，將方案和實(shí)驗(yàn)裝置完善后上傳平臺(tái)。學(xué)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(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行沉淀滴定；②先用雙氧水氧化再用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定；③先用堿吸收再用酸性高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液滴定；④先用酸性高錳酸鉀吸收再用硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)液滴定；⑤直接用碘的標(biāo)準(zhǔn)液滴定。老師結(jié)合平臺(tái)中學(xué)生提交方案的缺陷，通過平臺(tái)有針對(duì)性發(fā)布思考題：①你的方案中滴定終點(diǎn)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(jì)算表達(dá)式是什么？小組共同研讀文獻(xiàn)，交流討論，明確氯化鋇滴定硫酸無法判斷終點(diǎn)，所以此法不可?。辉诹惺角蠖趸蚝繒r(shí)，學(xué)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(duì)照和返滴定方法解決過量問題，將難點(diǎn)突破。各小組根據(jù)制定好的計(jì)劃實(shí)施項(xiàng)目活動(dòng)，學(xué)生利用終端拍下實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵時(shí)刻的照片和視頻，項(xiàng)目結(jié)束后作為成果進(jìn)行分享交流。

三、項(xiàng)目評(píng)價(jià)階段

各小組將成果匯總，形成項(xiàng)目報(bào)告并制作成PPT在課堂上展示。教師指導(dǎo)學(xué)生制作PPT，詳細(xì)闡述測(cè)定方案（包括實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置）、項(xiàng)目細(xì)節(jié)（實(shí)驗(yàn)中遇到的問題和解決方案）和項(xiàng)目結(jié)果。五個(gè)小組所測(cè)定的葡萄酒中二氧化硫的濃度均遠(yuǎn)低于最大使用量，但同學(xué)們認(rèn)為此結(jié)果并不能說明此葡萄酒符合食品安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室條件有限，蒸餾裝置中并未使用氮?dú)饬鲾嚢?；可逆反?yīng)轉(zhuǎn)化率也不可能達(dá)到百分之百，不能保證所有亞硫酸都分解；葡萄酒開瓶時(shí)間過長(zhǎng)也會(huì)導(dǎo)致二氧化硫逸散或氧化變質(zhì)；在蒸餾過程中也會(huì)有逸散損失等等原因都可能造成結(jié)果偏低。在項(xiàng)目評(píng)價(jià)階段，其他小組可以對(duì)項(xiàng)目中任一環(huán)節(jié)提出疑問，項(xiàng)目組成員進(jìn)行答辯。然后利用班級(jí)管理大師對(duì)各小組進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)打分，包括學(xué)生自評(píng)、互評(píng)和師評(píng)，從計(jì)劃的可行性、實(shí)施的完成度、成員的配合度、成果匯報(bào)的表現(xiàn)力等角度進(jìn)行，然后老師將評(píng)價(jià)較高組利用微信公眾號(hào)進(jìn)行項(xiàng)目成果推廣。

四、教學(xué)感悟

此次項(xiàng)目式學(xué)習(xí)與信息技術(shù)深度融合，老師首先通過項(xiàng)目化學(xué)習(xí)圈發(fā)布任務(wù)，學(xué)生利用終端在學(xué)習(xí)圈內(nèi)提交作業(yè)、提出疑問或?qū)で髱椭?，老師通過平臺(tái)在學(xué)習(xí)圈及時(shí)指導(dǎo)和推送資源，基于信息技術(shù)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在校外時(shí)間師生也能隨時(shí)跟進(jìn)，如此實(shí)施教學(xué)，師生之間的交流反饋是及時(shí)的，學(xué)習(xí)效果顯著?；仡櫿麄€(gè)項(xiàng)目，以解決真實(shí)情境中的問題為驅(qū)動(dòng)，在設(shè)計(jì)方案、改進(jìn)方案、實(shí)施方案的過程中培養(yǎng)了學(xué)生的高階思維，在項(xiàng)目遇到瓶頸時(shí)，學(xué)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(shí)，學(xué)生也能冷靜分析判斷，證據(jù)推理和科學(xué)探究等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)得到了全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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