项目式教学——“食盐中碘含量的测定”

高建伟 王越

摘要：以“食盐中碘含量的测定”为项目学习主题，呈现项目实施过程，以食盐中碘含量的测定为例将智慧课堂、数字化实验应用于项目式教学，发展学生核心素养。

关键词：项目式教学;碘含量测定;核心素养;传感器

文章编号：1008-0546（2022）07-0040-03中图分类号：G632.41文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.07.010

一、项目式教学法的特点及应用现状

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》关注培养学生化学学科核心素养。项目式教学（Project Based Learning，简称PBL）是基于建构主义学习理论为基础的教学法[1]。这种教学方式是设置一个真实情境化的任务，学生作为项目学习的主体提出驱动性问题，并在完成项目任务的过程中与教师不断对话来诊断其学习障碍点，发展其核心素养，同时其解决问题的综合能力得到提高。而且通过项目实施，通过教师不同的有效行为促进了学生的认识发展，帮助学生内化知识能力和素养[2]。

二、项目意图及规划

1.项目意图

新课标注重凸显化学学科的社会价值，培养学生“科学态度与社会责任”的学科核心素养。本课题基于山东科技出版社普通高中教科书《化学必修1》第二章微项目“科学使用含氯消毒剂”教学，学生已经掌握并能灵活应用“价—类”二维的思想观念去研究物质性质和应用到生活中解决实际问题。笔者设计了“食盐中碘含量的测定”这一项目式学习主题，供学生课下研究，将化学知识应用于生活，落实“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”的学科核心素养。

2.项目规划

本项目采取小组合作研究方法，将一个项目分解为 6个子任务，每个研究小组（4～6人）研究其中的一个子任务，研究小组在完成任务的过程中要分工合作。具体任务分配见表1。

笔者首先在智慧教学平台中推送相关研究性学习资料，学生通过网络查阅文献及笔者推送的资源完成每个小组的研究性学习任务，并在线上提交研究性学习报告。通过小组合作探究讨论，将每位同学的研究性学习报告相互整合，小组讨论制作课件并录制微课，将微课分享给班级同学。实现线上线下教学的交互，培养学生的科学探究与创新意识，科学态度与社会责任。同时笔者收集研究过程中学生遇到的问题，设计一节“教、学、评”一体的智慧教学课。以目标为引领、以评价为驱动、以核心素养为导向，聚焦探究过程，提升教学效果。

三、项目活动及设计意图

1.分享成果，提出质疑

课堂上分享每一个研究性学习小组的微课报告，了解碘元素与人体健康的关系以及食盐中碘的存在形式和碘盐的科学使用。

2.探究加碘食盐中碘元素的存在形式

【提出问题】通过同学们的课下探究，我们知道食盐中的碘元素是以 IO 3（-）的形式存在的，我们如何检验这种离子呢？我们对 IO3（-）不熟悉，但我们熟悉一种含碘元素的物质的检验。這对IO3（-）的检验有什么启发？

设计意图：引导学生从物质类别和元素化合价的角度分析 IO3（-）的性质，用已学过的知识探究 IO 3（-）的检验。发展和培养学生“证据推理与模型认知”的学科核心素养。

【学生活动】学生讨论、小组交流。

【学生汇报】我们知道I2遇淀粉变蓝，通常用淀粉检验 I2的存在。从物质类别的角度而言 KIO3是强电解质，在水中可完全电离出IO3（-），我们可将其还原为I2，通过检验 I2的存在来证明实验中的碘元素是以何种形式存在的。

【提出问题】我们用什么样的还原剂将 IO3（-）还原

呢？选择什么样的还原剂最合适？

设计意图：引导学生从常见的还原剂角度出发运用氧化还原反应知识实现离子的检验。同时引导学生思考在离子检验过程中的注意事项。

【学生活动】学生讨论、小组交流。

【学生汇报】为了在检验过程中不引入新的杂质离子，检验用I-做还原剂最合适。

【学生活动】用已提供的实验药品设计实验并推测实验现象。

实验药品：食盐样品溶液、淀粉溶液、KI溶液、稀 H2SO4。

【学生汇报】取待测食盐样品溶液于试管中，向其中加入KI溶液，再加几滴淀粉溶液，预期溶液会变蓝。

【学生实验】基于学生讨论的实验方案动手实验。学生发现并没有产生预期的实验现象。

【知识支持】离子的氧化性或还原性与溶液的酸度密切相关，对于 IO3（-）来说，溶液的酸性越强，其氧化性越强。

【提出问题】这给我们什么启发，我们应该如何改进实验才能得到预期的效果？

设计意图：让学生理解物质的氧化性或还原性是受外界条件影响的，外界条件改变，物质的氧化性或还原性会发生变化。发展学生“变化观念与平衡思想”的学科核心素养。

【学生实验】向之前的试管中加入稀H2SO4。

【学生汇报】溶液变蓝，则证明食盐试样中的碘元素是以IO3（-）的形式存在的。

【提出问题】这一检验过程用离子反应方程式应如何书写？并画出单线桥。

【学生汇报】IO3（-）+ 5I-+ 6H+=3I2+3H2O

设计意图：培养学生使用化学语言的意识和符号表征能力。

3.探究加碘食盐中碘元素的含量

【提出问题】在学生的汇报材料中，笔者捕捉到这这样一句话：成人每天碘的摄入量是0.1～0.2 mg。摄入过多或过少都会对人体健康有害。《食品安全国家标准食用盐碘含量》规定碘盐中碘含量为18～33 mg/kg。那么如何定量检测碘盐中碘的含量？

【学生活动】学生讨论、小组交流。

【学生汇报】可以根据之前 IO3（-）检验的方法，用已知浓度的KI溶液与一定体积的食盐样品溶液发生反应，记录恰好完全反应时 KI 溶液的用量，用 KI 的用量，通过方程式就可以知道IO3（-）的含量。

【学生汇报】也可以从生成物的角度来看，可以向一定体积的食盐样品溶液中加入过量的KI溶液，测定生成I2的物质的量，再通过方程式也可以求出IO3（-）的含量。

【提出问题】我们怎么样才能确定IO3（-）与KI溶液在什么时候恰好完全反应？这个恰好完全反应的点我们如何确定？

【提出问题】我们如何准确测定生成 I2的物质的量？

【学生活动】学生讨论、小组交流。

设计意图：引导学生从定性分析升华为定量分析。

【学生汇报】可以以淀粉为指示剂用标准 Na2S2O3溶液滴定生成的I2，通过消耗标准Na2S2O3溶液的量可确定生成I2的物质的量，进而确定样品中IO3（-）的含量。

【提出问题】滴定过程中主要的离子反应方程式是什么样的？定量关系如何？

【学生活动】学生讨论、小组交流。

【学生汇报】IO3（-）+ 5I-+ 6H+=3I2+ 3H2O

I2+ 2S2O3（2）-=2I-+ S4O6（2）-

综上所述：IO3（-）～ 6S2O3（2）-

按以上公式可求得：食盐中碘含量（mg/kg）= c（Na2S2O3） ·V（Na2S2O3） ·127·1000/6 m（样品）

【提出问题】第一个实验方案由 KI溶液的用量直接确定IO3（-）的用量会更加简便，可经过讨论，我们找不到合适的确定反应终点的方案。此时我们可以用电位滴定法。

【知识支持】电位滴定法（Potentiometric Titration）是在氧化还原滴定过程中依靠电极电位的突跃来指示滴定终点的方法。在滴定到达终点前后，滴液中的待测离子浓度往往连续变化n 个数量级，引起电位的突跃。被测成分的含量可通过消耗滴定剂的量来计算。

【教师演示】用电极电位（ORP）传感器测定食盐样品中碘的含量（图1）。

实验药品：食盐样品溶液、0.0150 mol · L-1 KI 溶液、稀H2SO4。

为了实验结果准确，我们多次测量求平均值，数据见表2：

【学生活动】学生讨论、小组交流，计算待测食盐样品中碘的含量。

【学生汇报】利用3次实验的平均值计算待测食盐中的碘含量为20.22 mg/kg。符合国家标准。

【提出问题】同学们认为今天我们所看到的电位滴定与传统的碘量法滴定相比有什么优点和缺点？

【学生活动】学生讨论、小组交流。

【学生汇报】运用数字化实验仪器——电极电位（ORP）传感器比传统的碘量法滴定要方便快捷很多，而且测量结果准确。但仪器昂贵检测成本较高。

设计意图：向学生展示氧化还原定量分析的不同分析方法——碘量法滴定和电位滴定法并让学生自主探究其优缺点。引导学生理解在不同的条件下、不同的检测精度要求下可选择不同的滴定分析方法。

4.课下制作“科学用碘盐——碘与人体健康”手抄报课下要求学生小组合作制作“科学用碘盐——碘与人体健康”手抄报并制成展板放置在学校宣传栏中，以体现化学学科的社会价值——用于生活。

四、教学反思与收获

1.项目式教学符合新课标对发展学生核心素养的要求

本节课是笔者结合学生学习实际对教材中项目式教学“科学使用含氯消毒剂”的创新、拓展而设计的一个项目[3]。

笔者设置了一个真实情境任务——“食盐中碘含量的测定”，学生作为项目学习的主体提出驱动性问题，在完成项目任务的过程中教师与学生不断对话来诊断其学习障碍点，发展其核心素养，提高学生分析问题、解决问题的能力。通过项目实施，促进了学生的认识发展，帮助学生提高了内化知识能力和学科核心素养。

2.智慧教学将课前、课中、课后有效统一起来

运用智慧教学模式使本节课课堂效率得到大幅

度提升，課前布置学生的探究性学习任务通过利用班级分享的功能，分享至云平台，将学生研究性学习报

告分享至线上，每个小组对自己的研究报告进行概

括整合，利用录制微课的功能，将小组研究报告总结

汇报，培养学生自主探究的能力。课堂上利用“学生

讲”功能实时拍摄实验现象，同屏在大屏上。利用数

字化实验进行定量分析，实现定性到定量的升华。“智慧课堂”与“传统课堂”的深度融合，不仅是教师教法上的改变，同时也是学生学法上的转变，实现教学相长。

3.小组合作式探究，增强学生之间的合作意识项目式学习究其根本是简单的微课题，意在培养学生科学探究的能力。而科学探究过程就是课题组分工合作的过程，科学探究的结果是课题组集体智慧的结晶。在高中学段，我们要着力于培养学生的合作意识，在小组探究过程中每个人都有明确的任务，小组每个成员再将自己完成任务的成果汇编在一起就是完成每个子任务的过程。通过这一过程让学生体会科学探究的过程和乐趣。

4.数字化实验演示，紧扣新教材在山东科技出版社出版的高中化学教材（2019版）中已经将数字化实验教学写在教科书中，并说明有条件的学校可以实施。这意味着数字化教学已经在高中教学中普遍应用起来，这既有利于拓展学生的视野，也有利于发展学生的高阶思维，同时提高学生化学学习的兴趣。

参考文献

[1]许玉明，陈新华，张贤金.“海盐中碘的检测及含量测定”项目式教学[J]. 中学化学教学参考，2020（9）：31-34.

[2]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.

[3]苗晓欢.“寻迹电池的发展”项目式实验教学[J]. 中学化学教学参考，2020（18）：53-54.