基于追求理解的教學(xué)設(shè)計(jì)

宮清麗

1.問(wèn)題的提出

酸堿中和滴定是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的重要內(nèi)容。人教版教材只是介紹了pH突變的事實(shí)，在實(shí)踐活動(dòng)欄目中提出用pH計(jì)測(cè)定中和反應(yīng)過(guò)程中溶液pH的變化，繪制滴定曲線，讓學(xué)生感受pH突變。至于為何出現(xiàn)突變，以及指示劑為什么可以指示反應(yīng)終點(diǎn)的原因都沒(méi)有介紹。如果教學(xué)只是停留在這個(gè)水平，學(xué)生對(duì)酸堿中和反應(yīng)的原理認(rèn)識(shí)深度應(yīng)該是比較淺表的，理解是不夠深刻的。

如果學(xué)生真正理解了強(qiáng)酸強(qiáng)堿中和過(guò)程中的滴定終點(diǎn)、反應(yīng)終點(diǎn)、pH突變?nèi)咧g的關(guān)系，那么以后對(duì)弱酸或弱堿參與的酸堿中和滴定就會(huì)類推遷移，準(zhǔn)確選擇指示劑判斷滴定的終點(diǎn)。筆者本節(jié)課整合資源、多角度、反復(fù)不重復(fù)，以追求學(xué)生的理解為目標(biāo)，對(duì)酸堿中和滴定的原理進(jìn)行教學(xué)的重難點(diǎn)突破。

2.前測(cè)問(wèn)卷，明確教學(xué)目標(biāo)

2.1前測(cè)問(wèn)卷

選取兩個(gè)班（共計(jì)70人）為授課對(duì)象。布置學(xué)生看書預(yù)習(xí)人教版選修四《化學(xué)反應(yīng)原理》P47—49，并提出疑問(wèn)，經(jīng)過(guò)整理，歸納學(xué)生的問(wèn)題包括以下幾個(gè)方面。

（1） 關(guān)于“pH突變”：為什么接近反應(yīng)終點(diǎn)時(shí)引起pH突變？（643%的學(xué)生提出）

（2） 關(guān)于“反應(yīng)終點(diǎn)”：怎樣準(zhǔn)確判斷反應(yīng)終點(diǎn)？（143%的學(xué)生提出）如何測(cè)定反應(yīng)終點(diǎn)時(shí)消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積？（257%的學(xué)生提出）

（3） 關(guān)于“指示劑”：指示劑有一個(gè)變色pH值范圍，而反應(yīng)終點(diǎn)的pH值是確定的，如何通過(guò)觀察指示劑變色判斷滴定終點(diǎn)？（257%的學(xué)生提出）選擇不同酸堿指示劑的依據(jù)、方法是什么？（329%的學(xué)生提出）加入指示劑后會(huì)改變待測(cè)溶液濃度造成測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，如何改進(jìn)？（714%的學(xué)生提出）

學(xué)生的問(wèn)題主要是不理解為何滴定過(guò)程中產(chǎn)生pH突變，意識(shí)到指示劑判斷的終點(diǎn)（滴定終點(diǎn)）和酸堿完全反應(yīng)時(shí)的終點(diǎn)（反應(yīng)終點(diǎn)）的不同，兩者不重合，以及不重合會(huì)帶來(lái)誤差問(wèn)題。針對(duì)學(xué)生的疑惑，確定教學(xué)目標(biāo)。

2.2確定教學(xué)目標(biāo)

（1） 通過(guò)繪圖、計(jì)算感受pH突變。

（2） 理解滴定終點(diǎn)和反應(yīng)終點(diǎn)之間的誤差以及指示劑選擇的依據(jù)。

（3） 根據(jù)中和反應(yīng)特點(diǎn)，能多角度設(shè)計(jì)反應(yīng)終點(diǎn)的判斷方案。

（4） 能通過(guò)定量計(jì)算推出合理的結(jié)論。

3.提供不同類型數(shù)據(jù)，以終為始，通過(guò)定量計(jì)算逐步達(dá)成目標(biāo)

3.1計(jì)算驗(yàn)證pH突變

創(chuàng)設(shè)情境：標(biāo)準(zhǔn)液為01000mol/L的NaOH，待測(cè)液為01000mol/L的HCl溶液，滴定過(guò)程中溶液的pH變化如表1。

任務(wù)1：請(qǐng)學(xué)生利用表1數(shù)據(jù)，繪制出溶液的pH值隨NaOH溶液體積的變化圖。

任務(wù)2：根據(jù)上述表格請(qǐng)學(xué)生計(jì)算驗(yàn)證：①若少加一滴NaOH溶液（約為004mL），即NaOH溶液加到1996mL時(shí)溶液的pH為多少？②若多加一滴NaOH溶液（約為004mL），即NaOH溶液加到2004mL時(shí)溶液的pH為多少？

3.2計(jì)算多加和少加一滴標(biāo)準(zhǔn)液對(duì)測(cè)定待測(cè)液濃度產(chǎn)生的誤差

任務(wù)3：實(shí)驗(yàn)中，若到滴定終點(diǎn)時(shí)少加1滴NaOH（004 mL），所測(cè)HCl溶液的物質(zhì)的量濃度為多少？相對(duì)誤差為多少？

任務(wù)4：實(shí)驗(yàn)中，若到滴定終點(diǎn)時(shí)多加1滴NaOH（004 mL），所測(cè)HCl溶液的物質(zhì)的量濃度為多少？相對(duì)誤差為多少？

3.3結(jié)合pH突變和誤差分析推導(dǎo)指示劑的選擇

學(xué)生經(jīng)過(guò)系列計(jì)算，清楚理解了相對(duì)反應(yīng)終點(diǎn)少加和多加一滴標(biāo)準(zhǔn)液雖然會(huì)帶來(lái)pH突變，但對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的結(jié)果影響并不大，產(chǎn)生的誤差可以忽略。接著的問(wèn)題就是如何判斷反應(yīng)的終點(diǎn)。

任務(wù)5：已知高中階段常用的指示劑有三種（見(jiàn)表2）。若分別向待測(cè)液鹽酸中加入三種指示劑，隨著標(biāo)準(zhǔn)液NaOH的加入，溶液顏色將如何變化？你會(huì)在看到什么現(xiàn)象時(shí)停止加入標(biāo)準(zhǔn)液？經(jīng)過(guò)討論，學(xué)生明白可以用甲基橙或酚酞作為指示劑指示反應(yīng)的終點(diǎn)，盡管指示劑變色時(shí)pH值不等于7，但帶來(lái)的誤差并不大，完全可以忽略。

3.4除指示劑外可以指示反應(yīng)終點(diǎn)的方法拓展

通過(guò)上述數(shù)據(jù)分析進(jìn)行逐步推理論證后，學(xué)生真正理解了pH突變、指示劑判斷的滴定終點(diǎn)、反應(yīng)終點(diǎn)三者之間的關(guān)系，可是針對(duì)學(xué)生提出的加入指示劑后會(huì)改變待測(cè)溶液濃度造成測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題如何處理呢？筆者設(shè)計(jì)了如下教學(xué)環(huán)節(jié)。

任務(wù)6：加入指示劑后會(huì)改變待測(cè)溶液濃度造成測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，如何改進(jìn)？經(jīng)過(guò)引導(dǎo)，學(xué)生會(huì)想起pH計(jì)，如果測(cè)定到溶液pH值隨加入標(biāo)準(zhǔn)溶液體積的變化，就能判定當(dāng)pH值等于7時(shí)的反應(yīng)終點(diǎn)，根據(jù)此時(shí)消耗的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積求出待測(cè)液的濃度。

任務(wù)7：小組討論，酸堿中和滴定過(guò)程中除了溶液pH值的變化，還有哪些相關(guān)性質(zhì)有變化？其中可測(cè)量并能用于判斷反應(yīng)終點(diǎn)的性質(zhì)有哪些？由于學(xué)生剛學(xué)過(guò)化學(xué)反應(yīng)與能量的變化，做過(guò)中和熱的測(cè)定，所以很容易想到測(cè)定滴定過(guò)程中溶液溫度的變化，溫度最高點(diǎn)時(shí)就是滴定終點(diǎn)也是反應(yīng)終點(diǎn)，滴定終點(diǎn)和反應(yīng)終點(diǎn)完全吻合，所以溫度最高點(diǎn)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)液的體積就是完全反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積。

除此之外滴定過(guò)程中溶液電導(dǎo)率也會(huì)跟著改變，也可以通過(guò)測(cè)定溶液電導(dǎo)率變化圖確定反應(yīng)終點(diǎn)。這些測(cè)定方法不僅先進(jìn)，而且由于沒(méi)有改變待測(cè)液的濃度，測(cè)定結(jié)果更精確。然而考慮到成本和方便性，我們會(huì)選擇指示劑法。

4.后測(cè)問(wèn)卷，檢測(cè)學(xué)習(xí)成效

經(jīng)過(guò)了上述教學(xué)處理，為了檢查課堂的有效性，筆者課后立即對(duì)授課的兩個(gè)班級(jí)進(jìn)行調(diào)查，層次高的班級(jí)30人，層次稍低的班級(jí)40人，調(diào)查結(jié)果略。

從調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果分析來(lái)看，通過(guò)計(jì)算，從數(shù)據(jù)出發(fā)進(jìn)行步步推理，學(xué)生對(duì)酸堿中和滴定的認(rèn)識(shí)達(dá)到一定深度，教學(xué)取得比較好的效果。對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題，學(xué)生較不清楚和不清楚的比例高于其他幾個(gè)問(wèn)題，反思可能是此環(huán)節(jié)預(yù)留給學(xué)生的時(shí)間有些緊，部分運(yùn)算能力差的同學(xué)沒(méi)有計(jì)算出結(jié)果所致。

5.教學(xué)反思

5.1前測(cè)問(wèn)卷是為“追求理解”的教學(xué)的關(guān)鍵一步

酸堿中和滴定是中學(xué)非常重要的一個(gè)定量實(shí)驗(yàn)。通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查，學(xué)生對(duì)具體的實(shí)驗(yàn)操作問(wèn)題不多，反而對(duì)原理卻存在諸多疑惑，從歷年高考試題可以看出，這恰恰也是一些認(rèn)知專家（或者說(shuō)命題專家）考查的重點(diǎn)。所以從學(xué)生出發(fā)，是我們展開(kāi)為理解而教的第一步，也是關(guān)鍵的一步。

5.2 以終為始的教學(xué)設(shè)計(jì)保證了“追求理解”的有效教學(xué)實(shí)施

本節(jié)課在確定了學(xué)生需要理解的層次及認(rèn)識(shí)的深度的深度后，逆向設(shè)計(jì)，從提供實(shí)驗(yàn)情境，設(shè)計(jì)學(xué)生活動(dòng)，使學(xué)生通過(guò)計(jì)算，最終解開(kāi)心中的疑惑。

5.3后續(xù)教學(xué)反觀本節(jié)課成效可觀

后續(xù)學(xué)習(xí)到弱酸或弱堿參與的滴定實(shí)驗(yàn)時(shí)，如食醋中總酸量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)指示劑的選擇就非常輕松。由于醋酸鈉是弱堿性，反應(yīng)終點(diǎn)是弱堿性，選擇酚酞作指示劑，測(cè)定誤差就很小，如果選擇甲基橙作指示劑，指示終點(diǎn)和反應(yīng)終點(diǎn)偏離太大，測(cè)定誤差就會(huì)非常大。學(xué)生是真正理解，而不是停留在大概、記憶的層面。

5.4 滲透了“證據(jù)推理”的核心素養(yǎng)

證據(jù)推論是化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（新）提出的五大化學(xué)核心素養(yǎng)維度之一，其劃分的第三級(jí)水平層次要求學(xué)生能從定性與定量結(jié)合上收集證據(jù)，能通過(guò)定性分析和定量計(jì)算步驟推出合理的結(jié)論。

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)充分滲透了證據(jù)推理這個(gè)核心素養(yǎng)。