王藝扉

摘要：針對基礎型實驗教學難以創(chuàng)設生產(chǎn)生活實際問題的情境，提出基于真實情境的基礎型實驗教學模式。以酸堿滴定的實驗內容為例，創(chuàng)設牛奶酸度測定的情境，激發(fā)學生的探究興趣，通過多個貼合學情的任務驅動學生進行科學探究，在此基礎上進行實驗測定牛奶酸度，并作實驗方案評價，引導學生學會運用所學的化學知識和方法解決實際化學問題。

關鍵詞：真實情境;牛奶酸度;酸堿滴定

文章編號：1008-0546（2021）08-0091-04

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j.issn. 1008-0546.2021.08.024

一、問題的提出

化學情境教學已發(fā)展了近三十年，經(jīng)歷了三個階段，從“為情而境”到“由境生情，人在境外”再至“由境生情，人在境內”，現(xiàn)階段所需的即是融學習知識、發(fā)展能力、建構觀念、培養(yǎng)價值觀與社會責任感為一體的真實情境[1]?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（2017年版）》也指出“真實、具體的問題情境是學生化學學科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的平臺”“教師教學中應重視創(chuàng)設真實且富有價值的問題情景”[2]。

對于實驗教學而言，本身就具有實驗情境，然而基礎型課程中的實驗，由于其難度限制，往往所創(chuàng)設的情境是“如何測定結晶水合物中結晶水含量”“實驗室中有瓶標簽模糊的氫氧化鈉溶液，如何測定其濃度”等類似實驗室的虛擬情境，僅參加化學合格考的學生對此是缺乏興趣的。實驗教學中要創(chuàng)設貼近社會生活、具有實際意義的真實情境，如檢測水質污染情況的“測定水的耗氧量滴定實驗”[3]，卻大多是高三實驗復習課或是大學課程。

二、基于真實情境的基礎型實驗教學模式

基礎型實驗教學一般為便于學生理解，排除較多干擾，選擇最簡單、最基本的實驗試劑和儀器，而真實情境中的實際問題免不了略為復雜的實驗原理、高于基礎型課程的實驗要求。因此，基于真實情境的基礎型實驗教學就需在真實情境和實際問題之間進行基礎實驗知識的學習，并在一定程度上簡化實際問題，使其接近基礎型實驗難度，便于學生開展實驗活動，而在實驗方案評價時可適當讓學生了解實際實驗問題的標準解決方案，如圖l。

本文選擇上?？茖W技術出版社高二第一學期第十章第三節(jié)中的“酸堿滴定”為基礎型實驗教學內容，以“揭秘牛奶酸度的測定”為例說明之。

三、“揭秘牛奶酸度的測定”教學設計

1.教學設計思想

酸堿滴定是測定物質中成分含量的一種定量分析方法，在質量檢測中發(fā)揮著重要作用。本節(jié)課以牛奶酸度的測定為情境，通過實驗原理、滴定儀器、終點判斷三個探究任務，引導學生在自主活動、交流討論、實驗分析的過程中，掌握酸堿滴定的實驗原理和實驗關鍵，培養(yǎng)科學探究能力。在教師演示滴定操作的基礎上，讓學生進一步用滴定實驗測定牛奶酸度，引導學生運用化學知識和方法解決生產(chǎn)、生活問題，形成理論聯(lián)系實際的觀念，提升學生的科學態(tài)度與社會責任素養(yǎng)。

2.教學目標

（l）通過對教材的分析討論，掌握酸堿滴定的原理。

（2）基于滴定管構造的深入認識和酸堿指示劑的合理選擇，通過小組實驗活動初步學會酸堿滴定基本操作，感悟滴定分析法的準確性和嚴謹性。

（3）通過牛奶酸度測定的探究，初步學會用滴定法解決化學定量分析，感悟滴定分析法在質量檢驗中的重要作用，增強將化學知識和方法應用于解決生產(chǎn)、生活問題的意識。

3.教學流程

教學流程如圖2所示。

4.教學過程

環(huán)節(jié)一：牛奶酸度測定情境引入

【展示】牛奶酸度不達標的新聞。

【設問】為什么在質檢巾要測定牛奶的酸度？

【展示】百度百科：牛奶酸度（以乳酸計）=自然酸度+發(fā)酵酸度，酸度是一個代表牛奶新鮮程度的理化指標。酸度低的牛乳表明新鮮度高。

【設問】老師現(xiàn)場帶來了一盒牛奶（展示），在質檢巾如何測定牛奶的酸度？

【講解】牛奶酸度的測定，本質上就是采用一種定量分析方法——酸堿滴定，顧名思義，這是一種建立在酸堿反應基礎上的滴定分析法。那么究竟什么是酸堿滴定呢？

【設計意圖】通過牛奶酸度不達標的新聞，引導學生了解牛奶質檢中測定酸度的原因、思考測定酸度的方法，聯(lián)系生活，創(chuàng)設質檢過程中牛奶酸度測定的真實情境，讓學生感受化學在生產(chǎn)、生活中的重要作用，激發(fā)他們對酸堿滴定的探究興趣。

環(huán)節(jié)二：探究1：酸堿滴定的實驗原理

【活動】閱讀教材內容，思考以下問題：

（l）什么是酸堿滴定？

（2）什么是標準液，什么是待測液？

（3）如何計算氫氧化鈉溶液的濃度？

【展示】教材上酸堿滴定的例題。（在20.OOmL未知濃度的氫氧化鈉溶液巾逐滴加入0.1218mol/L鹽酸，當?shù)沃?8.60mL時，恰好完全反應。）

【互動】分析得出酸堿滴定的定義，歸納得到一元酸和一元堿滴定時，待測液濃度的表達式為c（標準㈣V（標準液）

V（待測液）

【提問】根據(jù)教材例題，試尋找關鍵詞，你覺得酸堿滴定實驗的關鍵點是什么？

【歸納】酸堿滴定的實驗關鍵①準確測定液體體積;②正確判斷滴定終點。

【設計意圖】本校學生思維能力和計算能力薄弱，充分用好教材，通過教材閱讀認識酸堿滴定，便于學生快速理解實驗原理。根據(jù)教材例題找出實驗關鍵點，引導學生關注定量實驗的“準確性”，為后續(xù)探究和操作做鋪墊。

環(huán)節(jié)三：探究2：酸堿滴定的滴定儀器

【過渡】我們如何實現(xiàn)實驗關鍵之一——準確測定液體體積呢？在這里要向大家介紹一種新的定量儀器——滴定管。

【討論】請仔細觀察每組桌面上的滴定管，并討論：滴定管有怎么樣的外在特征？使用時有什么優(yōu)點？

【互動】師生共同講解滴定管的構造和使用：

（1）觀察滴定管，上面有哪些標注？

（2）將滴定管全部盛滿溶液，其體積恰好等于25mL嗎？

（3）滴定管0刻度在上方;最小刻度：O.lmL，精密度：O.OlmL，讀數(shù)時小數(shù)點后第兩位需估讀。而我們實驗室使用的藍帶滴定管則是讀取藍線粗細交界處。試讀取圖片（展示）上滴定管讀數(shù)？

【活動】嘗試利用手巾的紅色手柄滴定管取用5.OOmL蒸餾水，需要讀數(shù)幾次？（學生滴定管初始液面設計為有些組是在0刻度，有些組是在0刻度以下。）

【歸納】滴定管的使用方法和基本操作。

【設計意圖】學生初次接觸滴定實驗，從來沒有思考過應該使用什么儀器，讓學生設計出滴定儀器比較困難，在滴定管的仔細觀察和討論中發(fā)現(xiàn)滴定管的外在特征和使用時的優(yōu)點，更切合基礎型課程的學生的最近發(fā)展區(qū)。在取用5.OOmL蒸餾水的活動中，讓學生初步體驗滴定管的使用，感悟放出液體的體積是末讀數(shù)減初讀數(shù)、滴定管中的初始液面可以是0刻度或0刻度以下、放出液體時應當先快后慢，該活動為學生最后進行滴定實驗打好了扎實的基礎。

環(huán)節(jié)四探究3：酸堿滴定的終點判斷

【過渡】剛才明確了要滿足實驗關鍵①，需要使用滴定管，那么如何達成實驗關鍵②正確判斷滴定終點呢？

【展示】高中常見的酸堿指示劑的變色范圍。

【討論】酸堿中和反應，有些有明顯現(xiàn)象，而很多像剛才例題中的鹽酸和氫氧化鈉溶液的反應無明顯現(xiàn)象，那么我們如何判斷酸堿恰好完全反應，已達到滴定終點？

【學生】石蕊，因為常溫下鹽酸和氫氧化鈉溶液恰好完全反應時，pH=7，恰好處于石蕊pH5.0-8.0的變色范圍。

【展示】甲基橙、酚酞、石蕊在不同酸堿溶液中的顏色。

【講解】石蕊的紅、紫、藍三種顏色非常接近，顏色變化并不明顯，不便于觀察。一般在酸堿滴定中我們不使用石蕊。

【提問】石蕊不可選，我們還比較熟悉酚酞試液，那么無論是堿滴酸還是酸滴堿，都使用酚酞作為指示劑好不好？

【實驗】實驗動畫：A試管rf1裝有2mL O.lOOOmol/L鹽酸溶液+2滴酚酞+食用油;B試管中裝有2mLO.lOOOmol/L氫氧化鈉溶液+2滴酚酞+食用油。（食用油排除空氣中的二氧化碳對氫氧化鈉溶液的干擾。）滴管伸人A試管液面下加入3-4滴O.lOOOmol/L氫氧化鈉溶液;滴管伸入B試管液面下加入3-4滴O.lOOOmol/L鹽酸溶液，見圖3。

【歸納】酸堿指示劑變色由淺到深更易于觀察，因此，一般來說，堿滴酸選酚酞：溶液由無色變粉紅色，且半分鐘不變色;酸滴堿選甲基橙：溶液由黃色變橙色，且半分鐘不變色。要求半分鐘不變色是因為隨著反應的進行，溶液濃度下降，反應速率變小，為使其完全反應。

【提問】酚酞并不在pH=7變色，對實驗結果是否有影響？還能否用這個指示劑？

【實驗】實驗視頻：傳感器技術繪制滴定曲線，見圖4。（lOmL O.lOOOmol/L氫氧化鈉溶液滴定lOmLO.lOOOmol/L鹽酸。）

【展示】滴加恰好完全反應，以及前、后半滴氫氧化鈉溶液時溶液的pH值和計算所得鹽酸濃度的數(shù)據(jù)表。

【互動】根據(jù)實驗視頻和相關數(shù)據(jù)分析：

（1）滴定曲線呈現(xiàn)怎么樣的變化趨勢？

（2）鹽酸和氫氧化鈉溶液恰好完全反應時在滴定曲線上的位置在哪里？

（3）酚酞變色范圍是pH8.2-10.0，這一段處在滴定曲線的哪段位置？

【歸納】酸堿指示劑的選擇不一定變色范圍包含pH=7恰好完全反應的這個點，只要其變色范圍在滴定突躍內或與滴定突躍相交即可，對最終的計算結果無影響。

【設計意圖】酚酞作為指示劑時酸滴堿、堿滴酸實驗，在實際操作中滴管伸入到液面下滴3-4滴溶液有一定難度，教師實驗并做成循環(huán)播放的實驗現(xiàn)象動畫，便于學生觀察實驗，感悟由淺入深顏色變化易于觀察。通過觀看教師錄制的傳感器技術繪制滴定曲線實驗視頻，以畫中畫技術同時展現(xiàn)曲線變化和溶液顏色變化，讓學生認識滴定過程的pH變化和指示劑變色現(xiàn)象，體會量變引起質變的哲學道理，學生進而在階梯型的問題互動中理解指示劑選擇的一般要求。

環(huán)節(jié)五 實驗：酸堿滴定測定牛奶的酸度

【過渡】通過剛才的探究，我們現(xiàn)在就可以揭開牛奶酸度測定之秘。

【演示】實驗視頻：演示滴定操作（O.lOOOmol/L氫氧化鈉溶液滴定lOmL鹽酸）。

【討論】已知乳酸是一種一元酸（HA），確定測定牛奶酸度的實驗方案。

【活動】學生小組實驗：測定牛奶的酸度。（取9.80mL牛奶+20mL蒸餾水+酚酞（此步驟已預先完成），用O.lOOOmol/L氫氧化鈉溶液滴定。）

【講解】為了方便起見，食品安全國家標準規(guī)定，滴定IO.OOOg牛奶消耗濃度O.lOOOmol/L的氫氧化鈉標準溶液的毫升數(shù)乘以10為牛奶酸度，以。T表示。剛才所測定的恰好是lO.OOOg的牛奶。而一般認為12-18°T為新鮮牛奶，今天我們測定的牛奶是否符合新鮮牛奶要求？我們可以如何提高實驗結果的準確性？

【設計意圖】在完成酸堿滴定的理論和操作學習后，通過師生討論確定了測定牛奶酸度所需的標準液、指示劑、滴定終點，引導學生完成實驗方案的制定，增強實際問題解決能力。結合國標中牛奶酸度信息，學生的自主牛奶酸度測定實驗，讓他們初步體驗質檢的一般過程，感悟滴定分析在質檢中的重要性。對提高實驗結果準確性的思考是指向平行實驗的定量實驗基本要求，讓學生能夠對實驗方案進行初步評價，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W精神。

【課后拓展】在測定牛奶酸度時，容易受什么外界因素影響？查閱國家標準：牛乳的酸度測定，了解在質檢過程巾為達定量實驗的準確性做了哪些要求？

【設計意圖】課后拓展作業(yè)的布置是利用網(wǎng)上平臺進行的，在國標的閱讀中，引導學生進一步認識牛奶酸度測定實驗，深度評價實驗方案，幫助學生建構定量實驗的準確性觀念。

四、教學反思

1.真實情境實現(xiàn)有味實驗教學

牛奶酸度測定的真實情境創(chuàng)設讓實驗教學不再停留于枯燥的實驗原理和實驗操作，使課堂既富有了趣味，又不失學科味。學生在貼近生活的牛奶新鮮度檢測的驅動下，展開科學探究，完成了酸堿滴定的教學基本要求，解決了實際問題，課后還津津樂道于正確的滴定終點應是“草莓牛奶”，而非“火龍果牛奶”，也樂于參與課后網(wǎng)上對牛奶酸度的國標測定要求的討論，對酸堿滴定的實驗學習回味無窮。

2.教學模式符合單元設計理念

教材上本單元的內容是定量實驗，從單元設計的角度，不僅是讓學生學習幾種定量測定方法，更是要關注到定量實驗中的“準確性”要求。在“創(chuàng)設真實情境一學習基礎實驗一解決實際問題一評價實驗方案”的教學模式下，本節(jié)課的設計重在解決實驗關鍵，把握酸堿滴定的準確性，并在牛奶酸度的實驗測定過程巾提醒相關影響“準確性”的操作，圍繞“準確性”進行實驗方案的評價，滲透定“量”實驗的觀念。

3.動靜活動發(fā)展學科核心素養(yǎng)

在本次實驗教學中，動靜活動相結合，有動態(tài)的實驗、討論，也有靜態(tài)的閱讀、思考，輔以傳感技術、循環(huán)動畫、實驗投屏等信息技術，提高了學生課堂的參與度，在結合實際問題的探究中發(fā)展科學探究與創(chuàng)新意識、科學態(tài)度與社會責任。對于非常有意思的“牛奶酸度的測定”，鑒于課堂時間有限，學生只能進行1—2次實驗，也未經(jīng)歷國標要求的實驗，可課后組織感興趣的學生進行項目研究，進一步促進學生化學學科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻

[l]沈旭東.從“為情而境”到“由境生情”——化學教學中真實情境創(chuàng)設概論[J].化學教學，2019（7）：25-29

[2]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018

[3]伍文洪.基于真實情境的探究實驗教學——以“測定水的耗氧量滴定實驗”為例[J].化學教與學，2020（11）：91-93.87