數(shù)智賦能項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

中圖分類號：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

隨著教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深人發(fā)展，信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合成為教育現(xiàn)代化的重要方向.傳統(tǒng)化學(xué)課堂中，學(xué)生常因知識抽象、實(shí)驗(yàn)條件受限等因素陷入被動學(xué)習(xí)，難以實(shí)現(xiàn)知識遷移與創(chuàng)新應(yīng)用.在此背景下，數(shù)智化技術(shù)與人工智能的引人為教學(xué)改革提供了新路徑.將教師智慧與機(jī)器智能相結(jié)合，可以重構(gòu)課堂結(jié)構(gòu)、優(yōu)化學(xué)習(xí)方式，有效突破傳統(tǒng)教學(xué)的瓶頸，推動學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí).

1 “酸堿中和滴定”教學(xué)內(nèi)容及現(xiàn)狀分析

“酸堿中和滴定”是人教版高中化學(xué)選擇性必修二第三章第二節(jié)的內(nèi)容，屬于學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，是物質(zhì)定量分析的基礎(chǔ)，是進(jìn)行氧化還原滴定、沉淀滴定的理論基礎(chǔ)，因此本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)對學(xué)生定量分析與計(jì)算能力的培養(yǎng)十分重要.

根據(jù)新課標(biāo)要求，學(xué)生能依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮图僭O(shè)，設(shè)計(jì)解決簡單問題的實(shí)驗(yàn)方案，并對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行文章編號：1008-0333（2025）16-0113-03評價(jià).滴定法作為實(shí)驗(yàn)探究的高考熱點(diǎn)，需要學(xué)生依據(jù)真實(shí)情景問題展開實(shí)驗(yàn)探究、實(shí)驗(yàn)儀器選擇、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力.手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)pH傳感器具有實(shí)時檢測功能，能夠借助直接生成的曲線便捷、直觀地反映滴定過程中 pH 的變化，幫助學(xué)生認(rèn)識突變的存在，加深對酸堿中和滴定原理的理解.借助數(shù)智賦能項(xiàng)自式學(xué)習(xí)復(fù)習(xí)酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)，可以更好地落實(shí)核心素養(yǎng)和培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科關(guān)鍵能力.

2項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)

（1）根據(jù)提出的問題能利用酸堿平衡知識設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案檢測潔廁靈中鹽酸的濃度，能對方案進(jìn)行評價(jià)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識[2].

（2）通過實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案，掌握酸堿中和滴定基本原理和實(shí)驗(yàn)步驟、指示劑的選擇，能準(zhǔn)確判斷滴定終點(diǎn)，并能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實(shí)驗(yàn)精神[3].

（3）通過該項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，掌握實(shí)驗(yàn)探究的一般步驟，體會化學(xué)實(shí)驗(yàn)在實(shí)際生活中的重要性，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任[4].

（4）通過鏈接高考，體會知識演繹與歸納的重要性，感受學(xué)習(xí)化學(xué)過程中像化學(xué)家一樣思考，培養(yǎng)科學(xué)思維.

3教學(xué)實(shí)施過程

3.1 任務(wù)一：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：檢測潔廁靈中鹽酸的濃度

情景導(dǎo)入播放視頻：數(shù)字人化學(xué)質(zhì)檢員小楊提出問題：衛(wèi)生間的潔廁靈有濃度要求嗎？怎樣檢測潔廁靈中的濃度是否達(dá)標(biāo)？

設(shè)計(jì)意圖通過視頻數(shù)字人吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)激情，讓學(xué)生情緒高漲，快速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，感受化學(xué)的魅力；培養(yǎng)學(xué)生問題意識并能提出化學(xué)探究問題.

資料：衛(wèi)生潔具清洗劑理化指標(biāo)（GB/T21241-2007）：總酸度（以HC1計(jì)） ?12% ：

問題1：小組合作，根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)試劑和儀器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案檢測潔廁靈中鹽酸的濃度是否達(dá)標(biāo)

活動：使用國家智慧中小學(xué)平臺授課模式中的隨機(jī)點(diǎn)名兩個小組，用拍照上傳功能清晰地展示其中一個小組的設(shè)計(jì)方案，一個小組進(jìn)行點(diǎn)評并提出修改建議.其他小組提出自己的疑問或評價(jià)意見，如方案的合理性、可能存在的問題等.活動結(jié)束，使用國家智慧中小學(xué)平臺課堂評價(jià)及時對學(xué)生進(jìn)行評價(jià)和表揚(yáng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力.

問題2：實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵是滴定終點(diǎn)的判斷，該實(shí)驗(yàn)所用的潔廁靈溶液是藍(lán)色，如何判斷酸堿中和滴定終點(diǎn)？

學(xué)生：依據(jù)酸堿指示劑變色判斷滴定終點(diǎn)，但是該實(shí)驗(yàn)溶液本身有顏色，可以通過反應(yīng)終點(diǎn) pH=7 判斷滴定終點(diǎn).

資料：“手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)”是依托由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和裝有配套軟件的電腦端組成的收集與處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的信息技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的一種實(shí)驗(yàn)手段.手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)利用 pH 傳感器、壓強(qiáng)傳感器、電導(dǎo)率傳感器、溫度傳感器，能定量、實(shí)時監(jiān)測實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).

實(shí)驗(yàn)步驟（1）用酸式滴定管量取 1.00ml 潔廁靈于燒杯中，用電子天平稱量潔廁靈的質(zhì)量，然后加入 25ml 蒸餾水，并向燒杯中滴加3滴酚酞溶液，再向燒杯中加入磁力攪拌子，將燒杯置于磁力攪拌器上.（2）將 pH 傳感器插入燒杯中，使液面沒過玻璃泡.將裝 0.2mol?L^-1NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液的堿式滴定管固定在燒杯上方. ③ 將 pH 傳感器與實(shí)驗(yàn)軟件連接，點(diǎn)擊采集，開始滴定，觀察實(shí)驗(yàn)軟件滴定曲線走向和燒杯中的溶液顏色變化，記錄滴定終點(diǎn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).

活動：請三名學(xué)生協(xié)助教師演示手持技術(shù)數(shù)字化酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)，一名學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)，一名講解實(shí)驗(yàn)，一名同學(xué)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).

設(shè)計(jì)意圖手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)既能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，將微觀世界、抽象概念具體化，又能讓學(xué)生近距離體驗(yàn)教材與習(xí)題中多種曲線圖，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)結(jié)論的準(zhǔn)確性和可信度.

3.2 數(shù)據(jù)處理與分析

活動：已知 NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為0.2mol?L^-1 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，推測潔廁靈中鹽酸的濃度是否達(dá)標(biāo).用國家智慧中小學(xué)平臺拍照上傳功能展示一個學(xué)生計(jì)算過程和結(jié)果.

問題1：酸堿中和滴定在食品分析、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)等方面有什么應(yīng)用？

學(xué)生：測定食品中的酸度、堿度、添加劑的含量等；測定血液的酸堿平衡狀態(tài)，監(jiān)測和調(diào)整靜脈輸液的 pH 值;分析環(huán)境、土壤、水質(zhì)等樣品的酸堿度；測定原料和產(chǎn)品中酸堿物質(zhì)的含量；檢測藥物中的酸堿成分等.

設(shè)計(jì)意圖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理可以培養(yǎng)學(xué)生定量分析能力，理解化學(xué)變化中的數(shù)量關(guān)系.探討酸堿中和滴定在食品分析、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)等方面的應(yīng)用，可以培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力和感受化學(xué)知識的實(shí)用性，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任.

3.3 鏈接高考

資料：（2022年·廣東卷）移取 20.00mL 醋酸溶液，加入2滴酚酞溶液，用 0.1000mol?L^-1 NaOH溶液滴定至終點(diǎn)，消耗體積為 22.08mL ，則該醋酸溶液的濃度為 mol?L^-1 .畫出上述過程的滴定曲線示意圖并標(biāo)注滴定終點(diǎn).

設(shè)計(jì)意圖使學(xué)生既感悟高考又深入理解酸堿中和反應(yīng)的過程，及時鞏固酸堿中和滴定曲線，培養(yǎng)圖像分析能力，學(xué)會挖掘隱藏在圖像背后的反應(yīng)原理.

3.4 拓展應(yīng)用

資料1：（2024年·廣東卷）“光榮屬于勞動者，幸福屬于勞動者”.下列勞動項(xiàng)目與所述化學(xué)知識沒有關(guān)聯(lián)的是（ ）.

資料2：（2022 年·江蘇卷）實(shí)驗(yàn)中需要測定溶液中 Ce³⁺ 的含量.已知水溶液中 Ce⁴⁺ 可用準(zhǔn)確濃度的 （NH₄）₂Fe（SO₄）₂ 溶液滴定.以苯代鄰氨基苯甲酸為指示劑，滴定終點(diǎn)時溶液由紫紅色變?yōu)榱咙S色，滴定反應(yīng)為 Fe²⁺+Ce⁴⁺=Fe³⁺+Ce³⁺ .請補(bǔ)充完整實(shí)驗(yàn)方案：（1）準(zhǔn)確量取 25. 00mL Ce³⁺ 溶液[c（Ce³⁺） 約為 0.2mol?L^-1. 1，加氧化劑將 Ce³⁺ 完全氧化并去除多余氧化劑后，用稀硫酸酸化，將溶液完全轉(zhuǎn)移到 250mL 容量瓶中后定容；（2）按規(guī)定操作分別將 0.020 0mol?L^-1（NH₄）₂Fe（SO₄）₂ 和待測 Ce⁴⁺ 溶液裝入滴定管中.

設(shè)計(jì)意圖在高考真題情境下，知識遷移與拓展到高考題中常出現(xiàn)的氧化還原滴定法和沉淀滴定法，拓寬知識邊界，構(gòu)建更完整的滴定知識體系.

3.5 智聯(lián)AI拓思維

活動：對本項(xiàng)目學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，通過小組討論解決學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的問題，列出組內(nèi)無法解決的問題，提問教師在人工智能APP上建立的中國化學(xué)家侯德榜.

設(shè)計(jì)意圖加深化學(xué)知識理解，教會學(xué)生學(xué)會提出問題和尋找解決問題的方法.中國化學(xué)家侯德榜侯德榜進(jìn)到課堂，能激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和學(xué)習(xí)動力，培養(yǎng)科學(xué)探究精神.

3.6 課后探究作業(yè)

作業(yè)：（1）使用虛擬實(shí)驗(yàn)APP操作酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)；（2）命制一個選擇題或?qū)嶒?yàn)大題.

設(shè)計(jì)意圖虛擬實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生能在任何時間和場地反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而鞏固實(shí)驗(yàn)步驟、原理、操作細(xì)節(jié)和注意事項(xiàng).命制題目可以讓學(xué)生站在出題者的角度，深入了解出題者的意圖和思路，使學(xué)生透徹理解實(shí)驗(yàn)知識，提升其創(chuàng)新與邏輯思維.

4 結(jié)束語

數(shù)字人、手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)、國家智慧中小學(xué)平臺、豆包、虛擬實(shí)驗(yàn)等一系列數(shù)智技術(shù)使學(xué)習(xí)過程增添了科技感和新鮮感，讓學(xué)生直觀感受到科技在化學(xué)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用，進(jìn)一步增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對化學(xué)學(xué)科的熱愛.采用探究潔廁靈的濃度項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，學(xué)生以小組為單位開展，深人理解了酸堿中和滴定的實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟、數(shù)據(jù)處理、拓展應(yīng)用等知識，鍛煉了他們團(tuán)結(jié)合作、分析和解決問題的能力.項(xiàng)目式學(xué)習(xí)結(jié)束后，學(xué)生對化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)知識的探索欲望更加強(qiáng)烈，不少學(xué)生表示希望參與更多類似的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動.

參考文獻(xiàn)：

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[3]陳平.基于真實(shí)問題情境下的教學(xué)設(shè)計(jì)：以“酸堿中和滴定”為例[J].化學(xué)教與學(xué)，2024（06）：39 -42.

[4］李茂熾，但世輝.手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用［J].湖北教育（教育教學(xué)），2023（09）：11 -12. [責(zé)任編輯：孫美齊]