摘要：以大概念“物质的多样性”为统领，对红酒中的SO 2进行定性和定量相结合的探究活动，从宏微结合及“价—类”二维不同的视角认识化学反应的本质，并在此基础上梳理出认识物质性质的一般思路，建构认识元素化合物的思维模型，从而有效提升学生的化学学科核心素养。
关键词：大概念；微项目设计； 二氧化硫
《普通高中化学课程标准》（2020修订版）指出化学课程以学科大概念为核心推动课程内容结构化，以项目引领使课程内容情境化，全面发展学生核心素养，促进学科素养的落实。本研究选自 高中化学必修第二册第五章《硫、氮在化工生产生活中的重要性》“二氧化硫的性质”。通过“红酒中的SO2”项目开展探究活动，展示真实问题的解决过程。建立应用化学理论解决生产生活实际问题的思路方法，提高学生解决问题能力。
一、大概念统摄下的项目设计
在进行项目设计时，首先需要进行内容分析，在科学划定概念层级的基础上明确大概念，并围绕概念理解并制订学习目标。
（一）以理解为本的学习目标制订
对项目的有效设计体现在学习目标设计上，同时学习目标也是落实课程总目标的行动方向和路径。 以学习目标为统领，引导学生在学习过程中逐步建构对项目主题的认知，发展能力，形成素养。其确定流程：课标→课本→课堂
依据课标拆解学习目标：课标对硫及其化合物的核心素养要求通过以下几个方面体现：
第一步：分解课程标准，寻找关键词
内容标准“结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解硫及其重要化合物的性质，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响”。“了解”是动词，核心概念是硫的化合物典型代表物“二氧化硫”。
第二步：根据SO2概念图，确定行为程度及行为动词
图表2 二氧化硫的概念分解
图表3二氧化硫的概念图动词确定
依据上表，确定二氧化硫概念的行为动词，如上图表3。
第三步：综合上述初步得出学习目标
1. 以SO2为对象，进一步认识和掌握“价类二维图”，预测SO2的化学性质，形成认识物质性质的一般思路和方法。
2. 设计实验对SO2进行多维度探究，理解红酒中SO2增酸性、杀菌和抗氧化等作用的本质，构建元素化合物知识的认知模型，培养学生的学科素养，凸显学科价值。
3. 认识SO2在食品安全等社会问题中的作用，通过“定性与定量结合”的学科思想，作出正确的价值判断，树立科学态度与社会责任。
（二）以真情境为原型的理想模型建构
选择红酒进行研究，但考虑到红酒中SO2的含量低，直接测量误差大，同时 红酒中还有乙醇等其它成分，为了避免干扰，需要去伪存真，选择理想模型SO2水溶液进行本研究。
SO2与水是可逆反应，产物能引发出探索红酒中SO2的存在有增酸性和有助于探究红酒长久及颜色鲜红等真实问题。
在真实的项目活动设计过程中，学生能站在更高的位置思考问题并作出反应，锻炼其协作和系统思考的能力。所以，概念的建构更倾向于将复杂的真实情境提炼、重组、简化，集成为具有代表性的理想模型来发现问题，分析问题，探索创造。
（三）以概念进阶为路线的活动流程
项目学习活动设计的关键是问题设计，以关键问题驱动概念的进阶，可以使学生超越对二氧化硫学习的事实性内容，在对红酒中SO2作用的探究学习活动中逐步迈向更高层次的概念和更深层次的理解。学生对熟悉的红酒，通过科学方法探究，加深理解SO2的性质，然后由性质反哺对大概念的理解， 挖掘概念进阶为路线的项目活动设计如图表4所示。
图 表4大概念统领的活动素养设计图
根据学生在情境中的各种表现及问题解决程度等进行全面评价，判断其达成学习目标的情况，真实的评价以促其反思，收获经验和教训。
二、学科大概念统摄下的项目实施流程
本课时以探究红酒中二氧化硫作用为真实情景，设计四个教学任务。具体流程如下：
[情境引入] 通过工厂随意排放SO2造成的环境污染，信息指出其毒性。展示红酒配料有二氧化硫，引发学生思维冲突。
[讨论] 含有二氧化硫的葡萄酒喝起来还安全吗？
任务一探究红酒——酸
[资料卡片] 学生阅读后 对“有害”二字有了新的理解，解决下列两个问题：
问题1 预测二氧化硫具有什么性质？
问题2 如何测SO2水溶液的酸碱性？红酒中添加的二氧化硫有何效果?为什么？
[寻找模型] 应选择真实情景红酒来进行研究，但红酒中还有乙醇等其他成分，为了避免干扰，我们选择理想模型SO2水溶液进行本研究，探究溶液酸碱性。
[证据推理] 根据实验现象与pH变化图像数据，分析反应原理。
[设计意图] 对红酒原型进行简化，创设理想模型SO2水溶液，进行科学探究，结论等客观。
[演示实验] 数字化实验，用pH传感器测SO2通入滴有两滴酚酞的0.001mol/l氢氧化钠溶液中，观察pH变化，并作图。
[证据推理] 根据实验现象与pH变化图像数据，分析其中反应原理。
[学以致用] 红酒中为什么用二氧化硫增加酸性？
[视频] 引入跨学科知识生物红酒发酵时二氧化硫的作用。
[总结] 加入二氧化硫可以提高发酵基质的酸度。首先，可杀死植物细胞，促进细胞中可溶酸性物质，特别是有机酸盐的溶解。另一方面，二氧化硫可以抑制以有机酸为发酵基质的细菌的活动。特别是乳酸菌的活动，从而抑制了乳酸发酵。
任务二揭秘红酒——久
问题1 如何定量分析红酒中SO2？
问题2 请设计实验收集证据，证明二氧化硫化学性质的猜想？
[实验设计]学生讨论后，说出设计思路：
图表5传感器测反应的电势装置
用如图所示装置，最左边是制取SO2，中间为安全瓶，铁架台上方固定传感器，烧杯中装高锰酸钾溶液、溴水、酸性硫化钠溶液。
问题3 如何表征SO2的氧化性和还原性？
[设计意图] 通过SO2与高锰酸钾溶液、溴水和酸性硫化钠溶液的反应，让学生从氧化还原的角度分析总结SO2的多样性。通过对反应原理的表征和双线桥分析，把宏观的电动势升降与微观的电子得失结合起来，达到数、形、图的完美结合。
问题4 为什么红酒中的SO2具有还原杀菌作用？
图表6 SO2的还原性和氧化性
[设计意图] 宏微结合深入理解SO2的氧化性和还原性。
[学生讨论] 二氧化硫有还原性，可以做抗氧化杀菌剂。
任务三探析红酒——红
问题1 根据葡萄的颜色，如何验证红酒中二氧化硫的漂白性?
问题2 氯水和二氧化硫都有漂白性，将二者混合，漂白性会增强吗？
[过渡] 同学们知道二氧化硫有毒，它的还原性又可以杀菌，如何控制它的用量？
任务四检测SO2——量
问题1 如何测定红酒中二氧化硫残留量?
问题2 如何辨别鲜红的和暗色的枸杞哪个食用更安全？
[教师展示] 两种枸杞，并直接泡在水中，然后问学生，如果生活中我想快速知道吃哪种枸杞更健康，怎么办？
[教师补充] 生活中确实有测SO2含量的试纸。展示如图。
图表7 二氧化硫检测试剂
课堂小结
[ 活动1] 总结SO2的性质预测，完成思维导图。
[ 活动2] 梳理认识元素化合物性质的一般思路方法。
三、大概念统摄下的项目成果汇报
学生对项目红酒中SO2的性质探究，总结SO2的性质预测需要考虑的因素；完成认识元素化合物性质的思维导图； 红酒含有SO2的作用有哪些？寻找日常食品中含硫化合物有哪些？
汇报一：对红酒中添加的二氧化硫饮用安全吗？
表8 红酒中SO 2的作用及安全
学生总结如右图所示。
汇报二：认识物质性质的一般思维模型
图表9 SO2的性质价类二维图
图表10 认识元素化合物性质的一般思路
汇报三：学生寻找的二氧化硫类物质食品添加剂集锦
图 表11 二氧化硫类食品添加剂
四、大概念统摄下的项目设计反思
（一）教学成效
1.学会从解题到解决问题的转化
用真实情境探究红酒中SO2的作用，开展了多种探究活动，学生通过查阅资料、相互讨论，交流研讨，促进了学习方式的转变，把学生的思维外显，展现了真实问题的解决过程，建立应用化学性质理论解决真实的生产生活问题的思路方法，发展了问题解决能力。
2.构建认识模型到学科思想
通过对红酒中SO2的作用的探究活动，等实验探究任务，促进了学生对“内因与外因”、“量变与质变”、“变量控制”、“对比”等化学学科核心思想方法的理解，并在此基础上梳理出认识物质性质的一般思路，建构出认识元素化合物的思维模型。
3.实现任务活动到科学素养的提升
学生自身发展的动力源于学生的活动本身。从二氧化硫的性质出发，分析食品中添加SO2的量不同，探讨化学反应过程对人类健康引起危害，并作出合理的决策，关注食品安全问题。能对SO2食品安全等社会热点问题作出正确的价值判断，树立科学态度与社会责任。
（二）教学反思
本项目创设真实情境,聚焦二氧化硫的性质，整合了核心知识，对项目红酒中添加的二氧化硫有实质性认识，能从课堂到生活中寻找并认识其社会价值。如果能再跟进项目，让学生用紫葡萄制作红酒，添加二氧化硫除色更能加深学生对物质性质的体验感。
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