魯衍旭

摘? ? 要：作為高中化學(xué)選擇性必修教材中的一個(gè)必做定量測(cè)定實(shí)驗(yàn)，酸堿中和滴定依托的是化學(xué)反應(yīng)的定量關(guān)系，這種關(guān)系普遍存在。但并非所有的定量關(guān)系都可直接用于測(cè)定，需要利用定量關(guān)系確定化學(xué)計(jì)量點(diǎn)進(jìn)行證據(jù)收集，基于證據(jù)進(jìn)行推理，從而建立定量測(cè)定實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知模型。

關(guān)鍵詞：證據(jù)推理;定量測(cè)定;中和滴定

實(shí)驗(yàn)方法是化學(xué)學(xué)科最基礎(chǔ)和最重要的研究方法，高中化學(xué)教育要發(fā)展學(xué)生基于證據(jù)推理形成結(jié)論的思維能力，發(fā)展學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究解決與化學(xué)相關(guān)實(shí)際問題的能力。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》規(guī)定必修課程有9個(gè)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，其中有1個(gè)定量實(shí)驗(yàn)，就是配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液[1]。選擇性必修課程也有9個(gè)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，也有1個(gè)定量實(shí)驗(yàn)，就是酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)。前一個(gè)定量實(shí)驗(yàn)可以配制所需濃度的溶液，后一個(gè)實(shí)驗(yàn)則是以酸堿中和反應(yīng)中的定量關(guān)系為基本原理形成的定量分析測(cè)定方法，它所體現(xiàn)的“用已知推未知”也滲透著哲學(xué)思想，是人們認(rèn)識(shí)事物的方法論。

證據(jù)推理，是化學(xué)學(xué)科的思想和方法，也是化學(xué)學(xué)科的重要核心素養(yǎng)。酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生能從定性與定量結(jié)合上收集證據(jù)，建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系，通過定性分析和定量計(jì)算推出合理的結(jié)論，建立定量測(cè)定實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知模型。

一、教材與學(xué)情分析

（一）教材分析

本節(jié)課“酸堿中和滴定”選自蘇教版選修4教材《化學(xué)反應(yīng)原理》中的專題3《溶液中的離子反應(yīng)》第二單元的第2節(jié)。該單元第1節(jié)是“溶液的酸堿性”，介紹了溶液酸堿性與溶液中H+、OH-濃度的關(guān)系，pH的概念及與溶液酸堿性的關(guān)系，常用的測(cè)量溶液pH的方法。第2節(jié)則從原理、實(shí)驗(yàn)方法等角度介紹了一種常用的測(cè)定酸堿濃度的方法——酸堿中和滴定，教材前后知識(shí)聯(lián)系緊密。教材中關(guān)于實(shí)驗(yàn)必備儀器（滴定管）和指示劑的知識(shí)補(bǔ)充較為詳細(xì)，而對(duì)滴定原理的敘述比較精練，尤其是對(duì)滴定終點(diǎn)如何確定的解釋比較抽象，學(xué)生對(duì)定量實(shí)驗(yàn)的化學(xué)計(jì)量點(diǎn)的如何選擇難以理解。

（二）學(xué)情分析

學(xué)生通過之前的學(xué)習(xí)已經(jīng)能夠理解酸堿中和反應(yīng)的本質(zhì)，從而比較容易建立酸堿中和完全反應(yīng)時(shí)的定量關(guān)系。通過本單元第1節(jié)“溶液酸堿性”的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道酸堿性與H+、OH-濃度的關(guān)系，學(xué)會(huì)用酸堿指示劑、pH試紙和pH計(jì)等方法可以測(cè)量溶液酸堿性。定量測(cè)定，就是通過已知和未知的定量關(guān)系而得到未知，找到合適的化學(xué)計(jì)量點(diǎn)非常關(guān)鍵。酸堿中和反應(yīng)的現(xiàn)象不明顯，如何把隱性的反應(yīng)進(jìn)程顯性化，再?gòu)娘@性化的現(xiàn)象（數(shù)據(jù)）里找到化學(xué)計(jì)量點(diǎn)。學(xué)生的困惑就是恰好完全反應(yīng)點(diǎn)難以控制，如何找到合適化學(xué)計(jì)量點(diǎn)比較困難。

此外，該實(shí)驗(yàn)中能夠較精確測(cè)量溶液體積的儀器——滴定管，學(xué)生也是第一次接觸，該儀器不同于學(xué)生熟悉的量筒的結(jié)構(gòu)，也有別于量筒的操作方法。不過作為實(shí)驗(yàn)操作技能，可以通過多操作練習(xí)，就能消除學(xué)生的生疏，讓學(xué)生準(zhǔn)確、熟練地操作。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.通過中和滴定實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)會(huì)使用滴定管，獨(dú)立、合作完成實(shí)驗(yàn)操作，從實(shí)驗(yàn)中收集實(shí)驗(yàn)證據(jù)，基于證據(jù)推斷想要的結(jié)論。

2.根據(jù)酸堿中和反應(yīng)的本質(zhì)，從定性（反應(yīng)過程中酸堿性的變化）與定量（反應(yīng)過程中pH的變化）結(jié)合上收集證據(jù)，建立定量測(cè)定的認(rèn)知模型。

3.通過滴定發(fā)展史的介紹以及食物是否變質(zhì)檢測(cè)方案的設(shè)計(jì)，理論聯(lián)系實(shí)際，感受化學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。

三、教學(xué)流程圖

從信息加工理論看，推理時(shí)所依據(jù)的“信息”即“證據(jù)”，常常與數(shù)據(jù)和知識(shí)相關(guān)聯(lián)[2]。證據(jù)推理意指從問題情境及已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)中識(shí)別、轉(zhuǎn)換形成觀點(diǎn)，并多方收集證據(jù)、利用證據(jù)進(jìn)行推理，從而獲得結(jié)論[3]。本節(jié)課從史實(shí)中、實(shí)驗(yàn)中、數(shù)據(jù)中以及應(yīng)用中獲得證據(jù)，建立中和滴定乃至定量測(cè)定實(shí)驗(yàn)的原理模型。本課的教學(xué)流程如圖1所示。

四、教學(xué)過程

（一）創(chuàng)設(shè)認(rèn)知情境，產(chǎn)生認(rèn)知需要

認(rèn)知需要是人類的需要和動(dòng)機(jī)之一，美國(guó)學(xué)者馬斯洛指出：人具有解決疑難和理解問題的欲望，探索各種事物的需求。在本節(jié)課的開始，通過對(duì)人體體液、土壤、海水的pH值的介紹，讓學(xué)生了解人與自然需要酸堿的平衡與控制，生產(chǎn)生活與科學(xué)研究需要測(cè)定和控制溶液的酸堿性，激發(fā)學(xué)生去了解測(cè)定溶液酸堿性的經(jīng)典方法——酸堿中和滴定。

化學(xué)史實(shí)既能使學(xué)生深刻理解知識(shí)本身發(fā)生的過程，也能讓學(xué)生從科學(xué)家艱辛探究的歷程中為新知學(xué)習(xí)收集證據(jù)。 課堂中，給學(xué)生展現(xiàn)了如表1的史實(shí)材料。

根據(jù)上述材料，引發(fā)學(xué)生思考和尋找證據(jù)。為什么早期研究，利用鹽和酸反應(yīng)也可以測(cè)定未知物的濃度？1729—1877年，氧化還原滴定和沉淀滴定發(fā)展比較快，而酸堿中和滴定卻進(jìn)展不大。當(dāng)指示劑合成后，促使了中和滴定的發(fā)展。

引導(dǎo)學(xué)生推理得出：任何化學(xué)反應(yīng)都存在定量關(guān)系，都可以用來從已知測(cè)未知，關(guān)鍵是定量關(guān)系的確定。在中和滴定實(shí)驗(yàn)中，關(guān)鍵就是確定滴定的終點(diǎn)。

（二）化隱性為顯性，用已知測(cè)未知

1.從酸堿中和反應(yīng)的本質(zhì)推理定量關(guān)系。通過問題的遞進(jìn)，由一般到特殊再到一般，推理酸堿中和反應(yīng)的定量關(guān)系（如圖2），建立從已知測(cè)未知的測(cè)量原理。

2.從定量關(guān)系推理實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵。給出具體測(cè)量實(shí)例（用已知濃度的NaOH溶液測(cè)定未知濃度的HCl溶液），結(jié)合定量關(guān)系，尋找中和滴定實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵（如圖3）——體積的測(cè)量和終點(diǎn)的確定?！靶铚y(cè)量”中溶液體積的測(cè)量，聯(lián)系過去學(xué)過測(cè)溶液體積的方法，量筒的精確度不高，可以使用精確度更高的滴定管。同時(shí)從滴定管的構(gòu)造、使用等方面介紹與量筒的差別，讓學(xué)生以小組為單位練習(xí)使用滴定管測(cè)量溶液的體積?！靶杩亓俊敝小?”何時(shí)取到，就是關(guān)鍵之關(guān)鍵了。

3.隱性進(jìn)程顯性化，滴定終點(diǎn)可視化。酸堿中和反應(yīng)因沒有明顯現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)過程中的反應(yīng)進(jìn)程難以知曉，無法建立酸堿之間的定量關(guān)系。因而，需要將隱性的反應(yīng)進(jìn)程顯性化，怎么顯性呢？隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液的酸堿性是變化的，酸堿性是可測(cè)的，可以通過指示劑定性判斷，也可以通過pH計(jì)測(cè)定pH值（如圖4），將中和反應(yīng)的進(jìn)程顯性化，進(jìn)而可以判斷滴定的終點(diǎn)，使滴定終點(diǎn)可視化。在推理終點(diǎn)確定的證據(jù)上，主要從理論計(jì)算、實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行收集，同時(shí)輔以動(dòng)畫演示，讓學(xué)生更易理解。

根據(jù)上述證據(jù)的收集進(jìn)行推理，通過追問引發(fā)學(xué)生討論、思考、推理。（1）NaOH溶液與HCl溶液反應(yīng)時(shí)，判斷反應(yīng)的進(jìn)程，比較簡(jiǎn)單的方法是什么？（通過滴加指示劑，觀察溶液顏色變化）（2）根據(jù)滴定曲線，0.1000 mol/L NaOH溶液滴定0.1000 mol/L HCl溶液時(shí)，判斷有沒有完全反應(yīng)，選用的指示劑何時(shí)變色最佳？（3）若以滴入19.98mL、20.02 mL作為滴定終點(diǎn)，相對(duì)誤差有多大？可不可以作為滴定終點(diǎn)？（4）選用的指示劑的變色范圍可不可以擴(kuò)大？變色范圍可以為多少？

另外再輔以數(shù)據(jù)變化的flash動(dòng)畫予以說明，進(jìn)而得到滴定終點(diǎn)可以選擇在突躍范圍內(nèi)比較方便，此時(shí)可以滴加在突躍范圍內(nèi)變色的指示劑，通過溶液顏色的變化判斷滴定的終點(diǎn)。

通過上述過程，就可以建立從已知測(cè)未知的認(rèn)知模型，即建立定量關(guān)系、找準(zhǔn)化學(xué)計(jì)量點(diǎn)、測(cè)準(zhǔn)用儀器可測(cè)的數(shù)據(jù)。

（三）學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，理解滴定原理

通過四人一組的分組實(shí)驗(yàn)，用0.1000 mol/L HCl測(cè)定NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度，提供了型”等素養(yǎng)緊緊相扣。在解讀中，教師能理解教材多元表征的意義所在。教師在對(duì)課標(biāo)的比較中才能理順教學(xué)中應(yīng)該“教什么”“為什么教”這兩個(gè)問題，把教學(xué)之關(guān)鍵“力”用在刀刃上。

二、透·析·悟之教材比較中整合能力的提升

胡丹老師在《中美小學(xué)數(shù)學(xué)教材“兩位數(shù)乘兩位數(shù)”的比較研究》一文中提到，在知識(shí)的準(zhǔn)備比較中，MM教材采用畫一畫、說一說、練一練、用一用、寫一寫的方式，讓學(xué)生更好地借助面積模型把兩位數(shù)乘兩位數(shù)轉(zhuǎn)化為已學(xué)過的一位數(shù)乘整十?dāng)?shù)和一位數(shù)乘兩位數(shù)的舊知。這樣的教學(xué)方式值得教師在教學(xué)中斟酌思考，人教版教材在教學(xué)兩位數(shù)乘兩位數(shù)時(shí)，教師是否太過于注重學(xué)生對(duì)于算法的掌握，而忽略了讓學(xué)生在動(dòng)手操作中進(jìn)行更深入的理解。因此，在教學(xué)《兩位數(shù)乘兩位數(shù)》時(shí)，教師應(yīng)更注重讓學(xué)生在動(dòng)手操作中理解與運(yùn)用。同時(shí)人教版教材將《兩位數(shù)乘兩位數(shù)》編排在三年級(jí)下冊(cè)《面積》之前進(jìn)行教學(xué)，這是否有必要？值得再深入分析思考。另外，人教版教材在圖形表征上的呈現(xiàn)更加多樣化，在計(jì)算過程中讓學(xué)生在形象生動(dòng)和剝離抽象中找到共性，掌握算法。透過以上內(nèi)容的比較，分析兩版教材對(duì)于同一教學(xué)內(nèi)容在實(shí)踐操作、計(jì)算方法和幾何直觀上的不同，挖掘教材內(nèi)涵，能讓教師整合教材的能力得到很好的提升，以更好地為開展教學(xué)、提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)服務(wù)。

張耀勝老師在《中美小學(xué)數(shù)學(xué)教材“用數(shù)對(duì)確定位置”的比較研究》一文中指出，“用數(shù)對(duì)確定位置”將代數(shù)與幾何領(lǐng)域進(jìn)行聯(lián)系，為解析幾何的學(xué)習(xí)奠定了一定的基礎(chǔ)。在人教版教材和MM版教材的比較中，思考教學(xué)時(shí)應(yīng)更注重如人教版教材中數(shù)對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)是與生活的緊密聯(lián)系，還是如MM版教材中側(cè)重規(guī)范的數(shù)學(xué)表達(dá)，呈現(xiàn)準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)名詞。追根溯源，數(shù)學(xué)的核心素養(yǎng)應(yīng)更加注重培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)的眼光觀察，用數(shù)學(xué)的語(yǔ)言表達(dá)，用數(shù)學(xué)的思維思考。在數(shù)對(duì)的教學(xué)中，如果只是簡(jiǎn)單地用數(shù)對(duì)進(jìn)行位置上的描述，那么低年級(jí)學(xué)生利用前、后、左、右即可描述，這樣就體現(xiàn)不出學(xué)習(xí)數(shù)對(duì)的必要性與價(jià)值性。MM版教材在數(shù)對(duì)的學(xué)習(xí)上呈現(xiàn)了如“數(shù)軸”“坐標(biāo)平面”“原點(diǎn)”等數(shù)學(xué)名詞，并對(duì)數(shù)對(duì)的概念也用較為準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)語(yǔ)言進(jìn)行描述定義。同時(shí)在讓學(xué)生語(yǔ)言描述上，MM版教材引導(dǎo)學(xué)生先標(biāo)明原點(diǎn)以及列和行的刻度，精準(zhǔn)地進(jìn)行語(yǔ)言描述“先從左往右看橫坐標(biāo)，再?gòu)南峦峡纯v坐標(biāo)”，教師在教學(xué)數(shù)對(duì)內(nèi)容時(shí)可以對(duì)MM版教材這塊內(nèi)容進(jìn)行借鑒。透過兩個(gè)版本教材的比較，教師在分析中提升自身解讀教材的能力，同時(shí)悟出對(duì)于教材的理解，從而提升了教師重新整合教材的能力。

三、透·析·悟之整合能力提升的注意點(diǎn)

在教材比較整合的過程中，教師應(yīng)注意以下幾個(gè)角度。

（一）內(nèi)容視角

在不同版本教材比較整合的過程中，教師要會(huì)化繁為簡(jiǎn)。有意識(shí)地對(duì)教材進(jìn)行刪減，及時(shí)精準(zhǔn)地抓出不同版本教材中的“核心內(nèi)容”，抓住整合的必要性與價(jià)值性，以達(dá)到教材整合的意義所在。

（二）學(xué)生視角

教育教學(xué)的本質(zhì)是發(fā)展學(xué)生和成就學(xué)生，教師只有站在學(xué)生的視角來審視和研究不同版本的教材，研究才具有意義。所以在對(duì)不同版本教材的比較整合研究中，教師要時(shí)時(shí)刻刻站在學(xué)生的視角進(jìn)行思考，思考如何整合不同版本的教材才更加有利于學(xué)生的發(fā)展。

（三）教學(xué)視角

比較不同版本的教材，整合教材中值得留存的內(nèi)容，從而在教學(xué)中設(shè)計(jì)有效活動(dòng)。教師在研讀時(shí)，觀察不同版本教材給出的提示，運(yùn)用整合能力，在有效對(duì)接學(xué)生的具體情況的前提下，時(shí)時(shí)考慮從教學(xué)視角上設(shè)計(jì)有效活動(dòng)。

培養(yǎng)教師對(duì)于不同版本教材進(jìn)行整合的能力，不僅要有意識(shí)，更要有積極思考、探索、研究的興趣。而本期中不同版本教材的比較研究正好給我們的探究整合提升引導(dǎo)了一個(gè)方向。

（浙江省溫州道爾頓小學(xué)? ?325000）