田辉凤
摘要：本项目以“葡萄酒中的二氧化硫符合食品安全标准吗？”为驱动性问题展开，项目中涉及的核心知识有氧化还原知识、硫及其化合物知识、化学平衡移动原理、滴定知识和蒸馏实验。各小组在解决问题的过程中，以多元的信息技术为支撑，通过项目式学习掌握液体中气体的分离方法以及如何根据实际情况选择合适的滴定方法进行定量测定，在信息技术的助力下，学习更具有高效性。
关键词：高中化学；
项目式；
信息技术；
葡萄酒；
二氧化硫
文章编号：1008-0546（2023）10-0016-03
中图分类号：G632.41
文献标识码：B
doi：
10.3969/j .issn.1008-0546.2023.10.004
项目式学习是学习者为解决挑战性任务而进行的深入的、研究性的学习，在学习过程中需要不断进行探索与发现，进而掌握相关的学科核心知识。在整个学习过程中，学生一直为解决挑战性任务而努力，学习更有方向；
项目式学习的课题可以由师生共同确定，学生对选定的课题有兴趣，学习更有动力。在探索与学习过程中，只依靠教材和学生手中的教辅资料不能滿足学生的需求，有时还需要其他资源进行补充。网络资源虽然丰富、多元，但也杂乱、良莠不齐，学生在搜寻、筛选过程中可能会误人歧途，而且很多优质资源设置访问权限。在这种情况下，可以将项目式学习与信息技术进行融合，通过平台、终端、学习圈解决学习资源不足，查阅资料困难等问题，基于信息技术的项目式学习，更能增强学习的高效性。
一、项目准备阶段
项目式学习内容选自2019人教版化学教材必修第二册第五章[1]和选择性必修一第四章，[2]将食品中的二氧化硫测定与滴定知识结合起来，让学生在项目开展过程中自主进行知识的建构和核心知识的学习。通过观看《食品中的二氧化硫》微课，发现学生对葡萄酒中的二氧化硫的测定兴趣很大，因此将项目主题确定为“葡萄酒中的二氧化硫的测定”。本项目涉及的核心知识点有氧化还原知识、硫及其化合物知识、化学平衡原理、滴定知识、蒸馏实验。根据《普通高中化学课程标准》（2017年版2020年修订）学生应该认识二氧化硫在葡萄酒中的应用，掌握从葡萄酒中分离二氧化硫的方法，会利用化学平衡移动原理对二氧化硫用滴定方法进行定量测定。[3]本项目式学习主体为高二年级学生，学生已经完成必修第一、二册和选择性必修一中弱酸的电离平衡知识的学习。学生学情如图1所示，学生对复杂的蒸馏装置并不熟悉，也不了解滴定法，利用滴定进行定量测定的思维还未建立。
结合教材和课标，项目目标设定如下：
①通过分离葡萄酒中二氧化硫，深度学习蒸馏方法和化学平衡原理，学生通过改进蒸馏装置培养创新意识。
②通过测定葡萄酒中二氧化硫的含量，提高学生科学探究能力，发展“证据推理”核心素养，建立利用滴定法进行定量测定的科学思维，掌握滴定方法。
将核心知识的掌握，学生创新意识、科学探究能力的培养、证据推理核心素养发展设定为项目重点；
结合学情，学生学习的难点为蒸馏装置的改进、利用滴定方法定量测定思维的建立和滴定核心知识的掌握。
首先以“葡萄酒中的二氧化硫的作用有哪些，是添加越多越好吗？老师在超市购买了一瓶葡萄酒，同学们能帮老师确定一下这瓶酒中添加的二氧化硫符合食品安全标准吗？”为驱动性问题启动项目。综合考量学生的人际交往能力、决策力、动手能力和知识储备将学生在美师优课平台和班级管理大师上同步分为5组，方便组内成员沟通交流和项目评价。各小组制定项目计划，策划项目活动。
二、项目实施阶段
美师优课项目式学习圈作为组内成员间和成员与老师间沟通交流的渠道，老师依据进度发布任务、推送资源，学生完成任务后通过终端提交，老师验收成果后及时给予指导，共性问题课上集中突破。在二氧化硫的测定活动中，学生出现共性问题：葡萄酒中的二氧化硫需不需要分离出来？如何分离？选择的测定方法合理吗？这也就是本项目的重难点。根据学生提交的作业情况，主要有以下三种思路：①不分离，用原液；
②不分离，将原液离心或吸附处理后再测定；
③通过蒸馏分离出来。
此问题可通过设计层层递进、环环相扣的问题链解决，如图2所示。
①葡萄酒的化学成分有哪些？根据葡萄酒的标签和文献，发现葡萄酒中成分复杂，直接测定干扰严重，需要蒸馏将SO2分离出来。②SO2被完全蒸馏出来了吗？如何提高SO2的逸出率？学生利用化学平衡移动原理，改变影响平衡的条件，例如通氮气搅拌，滴加硫酸，促进SO2的逸出，创新设计出符合相应功能的蒸馏装置。③蒸馏出来的都是SO2气体吗？利用有机物易挥发和各成分熔沸点数据，学生很容易判断蒸馏出的并不是纯净的二氧化硫，所以增重法不可取，蒸馏装置也需再次改进以减少杂质的同步蒸出，引导学生竖直使用冷凝管起冷凝回流作用，进行实践创新。④测定硫酸钡沉淀质量的方法好吗？根据葡萄酒中SO2的含量数据，最大使用量为0.25 g/L，含量很低，沉淀测定法可行性不高。
增重法和测定沉淀法都不可取，那应该使用什么方法呢？项目遇到瓶颈，如何突破？分析平台上学生提交的方案，如果不能通过生成的硫酸钡来确定二氧化硫的量，还可以通过测定哪个物质的用量？引导学生关注氯化钡的使用量。再分享平台中的小组方案：为了定量测定氯化钡的体积，使用了分液漏斗和注射器，分析它们的功能是什么？有没有一个兼具滴液和计量功能的仪器，引出滴定管和定量分析，通过平台推送有关滴定的学习资源（文献及视频等），深度学习滴定的核心知识，如图3所示。老师利用希沃授课助手同屏展示数字化实验做酸碱中和滴定实验的过程，学生可以直观感受到滴定过程中pH的变化及突跃，突破项目难点。
各组结合教材及平台的资源，小组共研，将方案和实验装置完善后上传平台。学生方案包括沉淀滴定、酸碱中和滴定和氧化还原滴定，具体为：①利用氯化钡标准液进行沉淀滴定；
②先用双氧水氧化再用氢氧化钠标准液滴定；
③先用碱吸收再用酸性高锰酸钾标准液滴定；
④先用酸性高锰酸钾吸收再用硫酸亚铁标准液滴定；
⑤直接用碘的标准液滴定。老师结合平台中学生提交方案的缺陷，通过平台有针对性发布思考题：①你的方案中滴定终点如何判断？②双氧水和高锰酸钾的量有什么要求，二氧化硫含量的计算表达式是什么？小组共同研读文献，交流讨论，明确氯化钡滴定硫酸无法判断终点，所以此法不可取；
在列式求二氧化硫含量时，学生发现双氧水和高锰酸钾都必须过量才能将二氧化硫全部吸收，可以采用空白对照和返滴定方法解决过量问题，将难点突破。各小组根据制定好的计划实施项目活动，学生利用终端拍下实验关键时刻的照片和视频，项目结束后作为成果进行分享交流。
三、项目评价阶段
各小组将成果汇总，形成项目报告并制作成PPT在课堂上展示。教师指导学生制作PPT，详细阐述测定方案（包括实验原理、实验装置）、项目细节（实验中遇到的问题和解决方案）和项目结果。五个小组所测定的葡萄酒中二氧化硫的浓度均远低于最大使用量，但同学们认为此结果并不能说明此葡萄酒符合食品安全卫生标准。因为实验室条件有限，蒸馏装置中并未使用氮气流搅拌；
可逆反应转化率也不可能达到百分之百，不能保证所有亚硫酸都分解；
葡萄酒开瓶时间过长也会导致二氧化硫逸散或氧化变质；
在蒸馏过程中也会有逸散损失等等原因都可能造成结果偏低。在项目评价阶段，其他小组可以对项目中任一环节提出疑问，项目组成员进行答辩。然后利用班级管理大师对各小组进行综合评价打分，包括学生自评、互评和师评，从计划的可行性、实施的完成度、成员的配合度、成果汇报的表现力等角度进行，然后老师将评价较高组利用微信公众号进行项目成果推广。
四、教学感悟
此次项目式学习与信息技术深度融合，老师首先通过项目化学习圈发布任务，学生利用终端在学习圈内提交作业、提出疑问或寻求帮助，老师通过平台在学习圈及时指导和推送资源，基于信息技术的项目式学习在校外时间师生也能随时跟进，如此实施教学，师生之间的交流反馈是及时的，学习效果显著。回顾整个项目，以解决真实情境中的问题为驱动，在设计方案、改进方案、实施方案的过程中培养了学生的高阶思维，在项目遇到瓶颈时，学生分析困难、解决问题的能力大大提高，在得到数据结果时，学生也能冷静分析判断，证据推理和科学探究等化学学科核心素养得到了全面发展。
参考文献
[1] 人民教育出版社，课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心．普通高中教科书：化学必修第二册[M]．北京：人民教育出版社，2019：4．
[2] 人民教育出版社，课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心，普通高中教科书：化学选择性必修一化学反应原理[M]．北京：人民教育出版社，2019：65．
[3] 中华人民共和国教育部．普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S]．北京：人民教育出版社，2020：56.
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