基于真實情境的高三實驗復(fù)習(xí)項目式教學(xué)
——以“市售菜籽油碘值的測定”為例

吳錫植

(浙江省慈溪中學(xué))

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(2017年版2020年修訂)指出,“真實、具體的問題情境是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要平臺,也為學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)提供了真實的表現(xiàn)機(jī)會”。項目式教學(xué)是一種基于建構(gòu)主義理論下以學(xué)生為中心的教學(xué)方式,主張學(xué)生通過小組合作的方式,解決一個真實世界中陌生而復(fù)雜的問題。在解決問題的過程中,學(xué)生精心設(shè)計、規(guī)劃和實施項目任務(wù),在習(xí)得學(xué)科知識的同時,進(jìn)一步提升了遷移能力、高階思維、關(guān)鍵品格等在內(nèi)的關(guān)鍵能力,促進(jìn)了化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。

1.項目主題內(nèi)容分析

化學(xué)實驗復(fù)習(xí)一般較瑣碎,系統(tǒng)性不強(qiáng),學(xué)起來很枯燥。常規(guī)的復(fù)習(xí)方法一般是從課本實驗開始,將課本上的實驗逐一復(fù)習(xí)一遍,過程中突出儀器的使用、實驗條件的控制、實驗操作等,意在查漏補(bǔ)缺,最后通過綜合訓(xùn)練,達(dá)到融會貫通的目的。但是這樣的復(fù)習(xí)方法耗時長,效果卻不盡人意,尤其在浙江省實行選考模式后,近幾年實驗題均是基于真實問題的實驗綜合題,對學(xué)生能力上的要求更高,傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式已不能很好地適應(yīng)高考的要求。

項目式教學(xué)通過設(shè)置一個真實情境化的任務(wù),學(xué)生作為項目學(xué)習(xí)的主體,在完成項目任務(wù)的過程中與老師不斷對話,解決真實問題。不僅豐富和建構(gòu)了學(xué)生的知識和方法,同時培養(yǎng)了學(xué)生獨立思考、善于合作的實踐能力,達(dá)到事半功倍的效果。筆者通過文獻(xiàn)檢索,整合相關(guān)資料,結(jié)合高三學(xué)生的認(rèn)知特點來設(shè)計“市售菜籽油碘值的測定”學(xué)習(xí)項目,將生活中大家關(guān)心的食用油健康問題轉(zhuǎn)化為化學(xué)問題,為學(xué)生再現(xiàn)真實的研究過程。

2.項目教學(xué)目標(biāo)

(1)通過對碘值的認(rèn)識,能聯(lián)系油脂的微觀結(jié)構(gòu),強(qiáng)化“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念。能聯(lián)系油脂的不飽和度和健康的關(guān)系,強(qiáng)化“性質(zhì)決定用途”的觀念。

(2)通過對菜籽油的碘值測定方案的設(shè)計,學(xué)會從問題出發(fā),依據(jù)探究目的,設(shè)計探究方案。根據(jù)方案中的不足之處,查詢文獻(xiàn)資料,對方案進(jìn)行優(yōu)化,提升科學(xué)探究和創(chuàng)新意識的核心素養(yǎng)。

(3)通過滴定實驗測定菜籽油的碘值,鞏固滴定的原理和相關(guān)操作,能對觀察記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并獲得結(jié)論,培養(yǎng)學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度。

3.項目框架

本次項目式學(xué)習(xí)包含項目準(zhǔn)備、項目實施和項目課后任務(wù)三個模塊,其中項目實施階段包含三個任務(wù):認(rèn)識碘值、碘值測定方案的設(shè)計、碘值測定方案的優(yōu)化及實施。具體的項目框架見表1。

表1 項目框架及教學(xué)流程

4.項目實施流程

【情境創(chuàng)設(shè)】視頻展示:食用油生產(chǎn)廠家的廣告。

【教師】隨著生活水平的不斷提高,各種食用油產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。而大多數(shù)消費者缺乏了解食用油的相關(guān)知識,面對琳瑯滿目的食用油,陷入了選擇困難癥。今天我們就來了解食用油的其中一個重要參數(shù):碘值,并親身體驗碘值的測定。

4.1 認(rèn)識碘值

【教師】課前我們分組查閱了碘值的概念和不同食用油與健康的相關(guān)性,請結(jié)合匯編的資料,分組討論以下問題,并記錄在項目報告中。

【問題1】油脂為什么能吸收碘?請結(jié)合油脂的結(jié)構(gòu)分析。

【問題2】猜測哪些油脂中碘值比較大?為什么?

【問題3】你對科學(xué)選擇食用油有什么建議?

【資料】碘值是表示有機(jī)物中不飽和程度的一種指標(biāo),指100 g物質(zhì)中所能吸收碘的克數(shù),主要用于油脂、脂肪酸等物質(zhì)中飽和度的測定。植物油含有較多的不飽和脂肪酸和必需脂肪酸,它們對降低血小板凝聚,減少血栓有重用作用,而且能降低心血管疾病的發(fā)生風(fēng)險。飽和脂肪酸的過量攝入會引發(fā)動脈管腔狹窄,形成動脈粥樣硬化,增加冠心病風(fēng)險。不飽和脂肪酸中碳碳雙鍵易被氧化。

【學(xué)生】小組成員閱讀、討論,并記錄相關(guān)結(jié)論,然后小組間匯報交流。

【成果展示】

2.老年人新陳代謝慢,心血管疾病多發(fā),建議選擇碘值大的植物油。

3.平時不要一次性購買大量食用油,保存不當(dāng)易氧化變質(zhì);食用時不宜長時間高溫加熱。

4.2 碘值測定的方案設(shè)計

【教師】面對碘值測定的任務(wù),我們?nèi)绾螠?zhǔn)確測定吸收碘的量?以菜籽油的碘值測定為例,小組討論,并派代表闡述實驗方案。

【學(xué)生】小組討論,得到以下初步方案。

方案一:取一定質(zhì)量的菜籽油,用一定濃度的碘水滴定,記錄消耗的體積,計算。

方案二:取一定質(zhì)量的菜籽油,加入一定量的過量的碘,充分反應(yīng)后,用Na2S2O3的標(biāo)準(zhǔn)液滴定剩余混合體系中碘的量,兩者差值即吸收碘的量。

【教師】與學(xué)生共同評價實驗方案,確定初步的測定方案。評價的依據(jù):直接滴定法適用于反應(yīng)能夠迅速完成的情況;碘易揮發(fā),碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液不易保存等。

【教師】引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合以下問題,進(jìn)一步思考實驗操作中的難點。

【問題4】油脂難溶于水,如何確保油脂能與碘充分反應(yīng)?

【問題5】碘易揮發(fā),如何在滴定過程中減小實驗誤差?

【教師】點評學(xué)生交流結(jié)果,進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合以下實驗試劑、儀器,優(yōu)化、細(xì)化實驗方案,并以流程圖形式記錄設(shè)計方案。

試劑:無水乙醇、0.2 mol/L I2的乙醇溶液、0.100 0 mol/L的Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液、淀粉溶液、菜籽油(已知菜籽油的碘值約為100 g/100 g)

儀器:電子天平、250 mL容量瓶、酸式滴定管、堿式滴定管,膠頭滴管、錐形瓶

【學(xué)生】小組成員交流、討論,并派代表進(jìn)行組間交流,生生、師生之間互相評價和完善實驗方案。

【成果展示】菜籽油碘值測定的實驗流程:

4.3 碘值測定方案的優(yōu)化及實施

【教師】提供資料,讓學(xué)生認(rèn)識到原實驗方案的缺陷,同時提出以下問題引導(dǎo)學(xué)生思考,優(yōu)化碘值測定實驗方案。

【問題6】GB/T 5532-2008過程中涉及哪些反應(yīng)?

【問題7】設(shè)置空白對照實驗的作用是什么?

【資料】1.查閱資料可知,油脂與碘反應(yīng)速率慢,需要較長的時間,且碘溶解性差、易揮發(fā),實驗誤差較大。

2.中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)動植物油脂碘值的測定(GB/T 5532-2008)方案顯示,用韋氏(Wijs)試劑,即一氯化碘的乙酸溶液與油脂反應(yīng),反應(yīng)充分后,加一定量的碘化鉀溶液和水,用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定,測得最后的反應(yīng)液中碘的量。同時做空白溶液的測定,除不加油脂外,其余操作同上。

【學(xué)生】小組成員書寫涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式,討論、互相評價優(yōu)化的實驗方案。

【成果展示】

優(yōu)化后的菜籽油碘值測定的實驗流程:

【問題8】該實驗流程中我們需要測定哪些物理量?根據(jù)相關(guān)物理量列出碘值計算的表達(dá)式。

【學(xué)生】小組成員討論、交流,設(shè)計并完善數(shù)據(jù)記錄表(見表2),推導(dǎo)計算表達(dá)式。

表2 菜籽油碘值的測定數(shù)據(jù)記錄表

【成果展示】

c—Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度,mol/L

V1—滴定空白所用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,mL

V2—油樣試液所用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,mL

m—試樣的質(zhì)量,g

【學(xué)生實驗】教師提供預(yù)處理過的樣品,學(xué)生以4人小組為單位實施實驗方案,記錄實驗數(shù)據(jù),并計算出菜籽油中的碘值。

5.項目反思

5.1 以真實情境為項目載體,體驗科學(xué)研究一般過程

知識絕不能從它本身所處的環(huán)境中孤立起來,學(xué)習(xí)知識的最好方法就是在情境中學(xué)習(xí)。食用油是我們每天必不可少的食品,學(xué)會科學(xué)選擇食用油很有必要。筆者借助食用油其中一個重要指標(biāo)——碘值的測定來創(chuàng)設(shè)情境,通過一系列驅(qū)動性問題,復(fù)習(xí)鞏固滴定相關(guān)原理、操作,體會科學(xué)研究的過程。在這種氛圍下進(jìn)行學(xué)習(xí),更容易打破傳統(tǒng)學(xué)習(xí)的枯燥,在潛移默化的過程中促進(jìn)核心素養(yǎng)的發(fā)展。

5.2 注重項目式學(xué)習(xí)評價,開展“素養(yǎng)為本”的教學(xué)

評價能產(chǎn)生可靠的證據(jù)來描述、刻畫學(xué)生在項目式學(xué)習(xí)中的成長;評價本身就是促進(jìn)學(xué)生反思與深化學(xué)習(xí),優(yōu)化教師教學(xué)的載體。項目式學(xué)習(xí)的評價內(nèi)容區(qū)別于傳統(tǒng)的評價,傳統(tǒng)評價任務(wù)側(cè)重于紙筆測試、練習(xí)等方式,而項目化學(xué)習(xí)的評價任務(wù)更應(yīng)基于化學(xué)核心素養(yǎng),構(gòu)建多角度、多層次的評價任務(wù);項目式學(xué)習(xí)的評價主體與傳統(tǒng)評價主體也有很大的差異,素養(yǎng)視角下的評價需要學(xué)生成為積極主動的評價參與者,學(xué)生評價可以是自評和互評,包括對項目成果進(jìn)行量化評價(見表3)、項目方案的交流討論等。教師在評價中更多扮演“支持者”的角色,具體內(nèi)容可以是:為學(xué)生提供范例或示范、設(shè)置關(guān)鍵的評價節(jié)點以提升評價質(zhì)量和邀請專家參與評價等。

表3 “市售菜籽油碘值的測定”項目全過程量化評價表