基于化学实验指导高三元素及其化合物项目式复习

摘要：以“二氧化硫在葡萄酒中作添加剂”为例，研究在高中三年级复习教学中如何实施化学实验教学.一方面，学生可以掌握二氧化硫的主要化学性质，通过从物质结构、类别、元素价态、特性等方面构建元素化合物认知模型来进行体验；另一方面，加强学生证据推理实验验证的能力，用化学知识解决日常生活中的实际问题，注重知识的逻辑性，并按照课标要求组织教材内容.项目式教学注重学生学习的过程，专注于培养学生的主体意识，并积极开展教学实践.

关键词：硫元素；项目式教学；化学实验

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2024）27-0127-04

元素及其化合物是高中学习内容的重难点，其知识纷繁杂乱，细小知识点多，学生记忆起来比较困难.本节课就以典型元素硫对应的二氧化硫为例，将相关的知识整体架构出来，由点到线再到面，让学生建构起相关元素物质间的联系，形成规律性与特殊性，不仅能提高学生的学习效率，而且还为后面继续学习元素及其化合物打下扎实的基础和思考方向.通过学习，学生认识到事物都要定性定量地、辩证地去看待事物的两面性，生活中的化学抛开量的关系说它的毒性都是不对的.

1问题的提出

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课标》）强调注重培养学生的综合素养能力，推崇利用真实问题情景来解决实际问题进行教学，开展以实验为主的多样化、具体化、生活化、应用化的探究活动，重视开展“以学生素养为本”的教与学[1].元素化合物知识是高中化学教学的重要组成部分，然而，由于该部分知识本身具有庞杂、琐碎的特点，成为化学教学的难点之一.这就要求教师在教学元素化合物时，积极为学生创造真实的、陌生的、有价值的情境，并采用项目式教学的方式，引导学生运用一系列活动形式，如分类概括、证据与推理、模型与解释、符号与表征等，将情境、问题和学生活动完美结合在一起.让化学知识在解决问题时发挥作用，推动学生的化学核心素养发展.

项目式教学是以具体的项目作为整个探究主题，在教师的整体引导和把控下设置驱动性问题作为出发点.同时学生又是整个项目学习主体和执行的主体，将学生学习置于有意义的 “问题”情境里，学生通过分析真实问题、完成项目任务来建构项目承载的科学知识和科学方法，提高解决问题的综合能力[2].通过项目式教学，既可以达到元素化合物主题对学生“宏观辨识与微观探析” “证据推理与模型认知”的素养发展目标[3]，又可以兼顾学生 “科学态度与社会责任” 的培养，非常符合化学学科核心素养的发展需求.

2项目教学课时及教学思路总体规划

二氧化硫在高考试题中经常出现.硫元素在元素及化合物知识体系中占据重要地位，许多与生活相关、评价教学、强调实验探究、围绕核心物质的学习都以二氧化硫为基础开展.这种让学生既感到熟悉又感到陌生的学习形式，它包括了高中阶段关于物质性质探究实验、定性定量分析实验、滴定实验及操作、分离提纯操作、思维模式——控制单一变量法、具体实验流程的方案设计、多组数据的处理、实验方案的评价并且解释实验结果等多种实验相关知识和技能的跨模块综合性能力的培养.此项目式学习分为三个课时.

2.1二氧化硫的多种性质

在教师指导下，学生通过使用价态——类别二维图，了解葡萄酒中二氧化硫作为添加剂的真实情境，预测二氧化硫可能具有的性质，并用化学方程式或离子方程式进行解释.学生根据所提供的多种试剂分成四组进行实验验证.通过对实验结果进行分析，可以帮助学生从多个角度思考二氧化硫的性质，包括物质类别、化合价和物质特性，从而提高他们预测陌生物质性质的能力.这节课不仅提升了学生实验探究的能力，也培养了他们解决综合问题的能力.

2.2实验探究是哪种微粒主要负责调色.

该实验旨在分析二氧化硫溶于水后形成的微粒，并对葡萄酒的成分进行简化.准备两种简化的溶液：（1）有机色素溶液；（2）有机色素和酒精的混合溶液.然后，模拟在葡萄酒中添加不同正四价硫元素，以进行定性定量探究.这个实验属于经典的控制单一变量思维实验.要想培养学生的探究能力，其重点就是要集中体现学生设计实验方案的能力，在这个过程中，学生就需要综合运用自身所学的化学知识，发散性地思考实验的具体实施方法和过程，并预测整个过程中一些可能发生的细节问题.为此，学生需要一步步设计并不断反复优化实验方案，从而认识到在高考实验题中出题人的意图，并运用比较、归纳、分析等方法推理实验结论.

2.3检验葡萄酒中二氧化硫的含量.

此实验属于定量分析实验.本节课既能加强学生对化学知识内在联系的理解，还能让他们在亲手操作实验的过程中锻炼动手能力，不仅对核心素养的构建有利，还对实际操作细节了如指掌.其中碘量法、沉淀法是我们化学中经常用的方法，其操作原理是基于氧化还原滴定方法、分离提纯方法之上，在各类试题中频繁出现.本节课通过使用这两种方法测定二氧化硫在葡萄酒中的含量，这就相当于将考试试题的解决方法转移到了实验教学课堂之中，可以帮助学生形成一般物质组成的定量的思维模型.

3案例操作教程

本案例分为三个课时，共有八个活动项目，如图1所示.下面将详细介绍具体的实施过程.

3.1通过实验分析二氧化硫中硫元素化合价变化，可以揭示二氧化硫的性质

学生在第一课时的核心环节中，通过观察教学活动线路图，从葡萄酒中添加二氧化硫，来深入探讨物质的双重特性，并通过价态—类别二维图来探究二氧化硫的多种性质.学生在老师的指导下，根据提供的试剂来判断核心元素硫的化合价是否发生变化，预测实验现象，编写相关的离子方程式或化学方程式以进行解释，并使用实验验证结果与预测是否一致，如图2.二氧化硫当它与常见的氧化剂反应时，硫化合价会升高表现出还原性，二氧化硫在与H2S等还原性物质的水溶液反应时，其自身化合价降低体现出其具有氧化性质.分别与石蕊溶液、品红反应可推测二氧化硫具有漂白性质，能够漂白有机色素，但无法使酸碱指示剂的褪色.与碱的反应表现出酸性氧化物的性质.这门课可以帮助学生建立中学阶段探究陌生物质性质的一般模型，如图3.

３. ２ 葡萄酒颜色可调颗粒的具体分析

这部分是我们第二课时的重中之重ꎬ整个教学活动是按照如图 ４ 所示的步骤进行ꎬ从具体真实情境出发，学生以实际为基础，将复杂的问题简化并着重解决主要矛盾，在实际操作中思考如何消除干扰因素.在这一过程中，教师应指导学生进行开放思维和控制单一变量思维，允许学生有足够自主性地进行探究，并且对实验过程充分评估.

3.3使用不同的方法检查葡萄酒中二氧化硫的含量.

在第三课时的核心环节中，学生通过查阅资料了解到添加二氧化硫的形式有多种.通过计算得出最佳方案，并设计了沉淀法和滴定法实验方案来测定葡萄酒中二氧化硫的含量.通过从定性上升到定量的评价，判断葡萄酒中添加剂二氧化硫是否合格.不能只从一个角度看待一个物质，必须同时考虑到它的积极和消极方面，忽略其数量而只谈论毒性是不符合科学原则的.

4启示

4.1项目的准确性

项目式学习必须以真实情境作为开展教学活动的前提条件，《课标》准明确指出应该创设真实问题情境并促进学习方式的转变，以主题为引领使课程内容情境化，以推动学科核心素养的实现.提倡并基图31.2项目教学活动3.2葡萄酒颜色可调颗粒的具体分析

这部分是我们第二课时的重中之重，整个教学活动是按照如图4所示的步骤进行，从具体真实情

于综合问题解决的主题式教学，是想证明以真实情境为基础进行教学是《课标》所倡导的.

本文以二氧化硫作为葡萄酒中的添加剂的项目为案例，所涉及的三个课时活动项目都是基于实际生产生活情境的.通过这些活动，学生可以在真实情境中分析并解决问题，评价方案，避免了高三复习中死记硬背的做题方式.同时也更加具体、可视化和实际化地展开了化学实验探究性问题的学习.

中的二氧化硫密切相关.通过深入分析和验证物质性质、定性和定量分析、分离提纯和滴定操作以及数据处理和评价，整合这些知识，真正提高学生在真实情境中解决问题时的深度思考能力.

4.2项目覆盖范围

为了进行高三实验复习，我们将以硫元素为线索进行项目式学习教学活动.这种教学活动需要将复杂、综合的知识在真实的情境中进行提炼、整理和简化.为此，学生会形成一个主题思想明确、逻辑思维清晰的项目式探究教学活动，同时还会将高中化学实验的核心内容包含在其中.教师将帮助学生培养实验思维、逻辑推理能力、实验操作能力、解决问题的能力、数据处理能力以及创新意识.5结束语

本案例涵盖了三个主题，它们与葡萄酒添加剂

参考文献：

［1］ 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）［M］.北京：人民教育出版社，2018：2，76.

［2］ 王磊.基于学生核心素养的化学学科能力研究［M］.北京： 北京师范大学出版社，2017：263-268.

［3］ 林伟，黄丹青.以项目式学习活动引领化学实验高考复习教学：以“硫代硫酸钠的制备与性质探究”为例[J].化学教与学，2021（6）：55-58.

［责任编辑：季春阳］