數智賦能項目式學習的設計與實施

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A

隨著教育數字化轉型的深人發展，信息技術與教育教學的深度融合成為教育現代化的重要方向.傳統化學課堂中，學生常因知識抽象、實驗條件受限等因素陷入被動學習，難以實現知識遷移與創新應用.在此背景下，數智化技術與人工智能的引人為教學改革提供了新路徑.將教師智慧與機器智能相結合，可以重構課堂結構、優化學習方式，有效突破傳統教學的瓶頸，推動學科核心素養的落實.

1 “酸堿中和滴定”教學內容及現狀分析

“酸堿中和滴定”是人教版高中化學選擇性必修二第三章第二節的內容，屬于學生必做實驗，是物質定量分析的基礎，是進行氧化還原滴定、沉淀滴定的理論基礎，因此本節內容的學習對學生定量分析與計算能力的培養十分重要.

根據新課標要求，學生能依據實驗目的和假設，設計解決簡單問題的實驗方案，并對實驗方案進行文章編號：1008-0333（2025）16-0113-03評價.滴定法作為實驗探究的高考熱點，需要學生依據真實情景問題展開實驗探究、實驗儀器選擇、實驗方案設計和實驗數據處理能力.手持技術數字化實驗pH傳感器具有實時檢測功能，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，幫助學生認識突變的存在，加深對酸堿中和滴定原理的理解.借助數智賦能項自式學習復習酸堿中和滴定實驗，可以更好地落實核心素養和培養學生學科關鍵能力.

2項目教學目標

（1）根據提出的問題能利用酸堿平衡知識設計實驗方案檢測潔廁靈中鹽酸的濃度，能對方案進行評價，優化實驗方案，培養科學探究與創新意識[2].

（2）通過實施實驗方案，掌握酸堿中和滴定基本原理和實驗步驟、指示劑的選擇，能準確判斷滴定終點，并能進行數據處理與分析，培養嚴謹的科學態度和實驗精神[3].

（3）通過該項目式學習，掌握實驗探究的一般步驟，體會化學實驗在實際生活中的重要性，培養科學態度與社會責任[4].

（4）通過鏈接高考，體會知識演繹與歸納的重要性，感受學習化學過程中像化學家一樣思考，培養科學思維.

3教學實施過程

3.1 任務一：設計實驗方案：檢測潔廁靈中鹽酸的濃度

情景導入播放視頻：數字人化學質檢員小楊提出問題：衛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標？

設計意圖通過視頻數字人吸引學生注意力，激發學生學習激情，讓學生情緒高漲，快速進入學習狀態，感受化學的魅力；培養學生問題意識并能提出化學探究問題.

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

問題1：小組合作，根據給出的實驗試劑和儀器設計實驗方案檢測潔廁靈中鹽酸的濃度是否達標

活動：使用國家智慧中小學平臺授課模式中的隨機點名兩個小組，用拍照上傳功能清晰地展示其中一個小組的設計方案，一個小組進行點評并提出修改建議.其他小組提出自己的疑問或評價意見，如方案的合理性、可能存在的問題等.活動結束，使用國家智慧中小學平臺課堂評價及時對學生進行評價和表揚，激發學生的學習動力.

問題2：實驗結果準確性的關鍵是滴定終點的判斷，該實驗所用的潔廁靈溶液是藍色，如何判斷酸堿中和滴定終點？

學生：依據酸堿指示劑變色判斷滴定終點，但是該實驗溶液本身有顏色，可以通過反應終點 pH=7 判斷滴定終點.

資料：“手持技術數字化實驗”是依托由傳感器、數據采集器和裝有配套軟件的電腦端組成的收集與處理實驗數據的信息技術系統進行實驗的一種實驗手段.手持技術數字化實驗利用 pH 傳感器、壓強傳感器、電導率傳感器、溫度傳感器，能定量、實時監測實驗數據.

實驗步驟（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 標準溶液的堿式滴定管固定在燒杯上方. ③ 將 pH 傳感器與實驗軟件連接，點擊采集，開始滴定，觀察實驗軟件滴定曲線走向和燒杯中的溶液顏色變化，記錄滴定終點實驗數據.

活動：請三名學生協助教師演示手持技術數字化酸堿中和滴定實驗，一名學生操作實驗，一名講解實驗，一名同學記錄實驗數據.

設計意圖手持技術數字化實驗既能激發學生學習熱情，將微觀世界、抽象概念具體化，又能讓學生近距離體驗教材與習題中多種曲線圖，增強了實驗結論的準確性和可信度.

3.2 數據處理與分析

活動：已知 NaOH 標準溶液的濃度為0.2mol?L^-1 根據實驗數據進行計算，推測潔廁靈中鹽酸的濃度是否達標.用國家智慧中小學平臺拍照上傳功能展示一個學生計算過程和結果.

問題1：酸堿中和滴定在食品分析、醫學領域、科學研究、工業生產等方面有什么應用？

學生：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，監測和調整靜脈輸液的 pH 值;分析環境、土壤、水質等樣品的酸堿度；測定原料和產品中酸堿物質的含量；檢測藥物中的酸堿成分等.

設計意圖實驗數據處理可以培養學生定量分析能力，理解化學變化中的數量關系.探討酸堿中和滴定在食品分析、醫學領域、科學研究、工業生產等方面的應用，可以培養學生解決實際問題的能力和感受化學知識的實用性，進而培養學生科學態度與社會責任.

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，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注滴定終點.

設計意圖使學生既感悟高考又深入理解酸堿中和反應的過程，及時鞏固酸堿中和滴定曲線，培養圖像分析能力，學會挖掘隱藏在圖像背后的反應原理.

3.4 拓展應用

資料1：（2024年·廣東卷）“光榮屬于勞動者，幸福屬于勞動者”.下列勞動項目與所述化學知識沒有關聯的是（ ）.

資料2：（2022 年·江蘇卷）實驗中需要測定溶液中 Ce³⁺ 的含量.已知水溶液中 Ce⁴⁺ 可用準確濃度的 （NH₄）₂Fe（SO₄）₂ 溶液滴定.以苯代鄰氨基苯甲酸為指示劑，滴定終點時溶液由紫紅色變為亮黃色，滴定反應為 Fe²⁺+Ce⁴⁺=Fe³⁺+Ce³⁺ .請補充完整實驗方案：（1）準確量取 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，將溶液完全轉移到 250mL 容量瓶中后定容；（2）按規定操作分別將 0.020 0mol?L^-1（NH₄）₂Fe（SO₄）₂ 和待測 Ce⁴⁺ 溶液裝入滴定管中.

設計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的氧化還原滴定法和沉淀滴定法，拓寬知識邊界，構建更完整的滴定知識體系.

3.5 智聯AI拓思維

活動：對本項目學習內容進行總結，通過小組討論解決學習過程中產生的問題，列出組內無法解決的問題，提問教師在人工智能APP上建立的中國化學家侯德榜.

設計意圖加深化學知識理解，教會學生學會提出問題和尋找解決問題的方法.中國化學家侯德榜侯德榜進到課堂，能激發學生的民族自豪感和學習動力，培養科學探究精神.

3.6 課后探究作業

作業：（1）使用虛擬實驗APP操作酸堿中和滴定實驗；（2）命制一個選擇題或實驗大題.

設計意圖虛擬實驗讓學生能在任何時間和場地反復進行實驗，進而鞏固實驗步驟、原理、操作細節和注意事項.命制題目可以讓學生站在出題者的角度，深入了解出題者的意圖和思路，使學生透徹理解實驗知識，提升其創新與邏輯思維.

4 結束語

數字人、手持技術數字化實驗、國家智慧中小學平臺、豆包、虛擬實驗等一系列數智技術使學習過程增添了科技感和新鮮感，讓學生直觀感受到科技在化學學習中的應用，進一步增強了學生的學習興趣和對化學學科的熱愛.采用探究潔廁靈的濃度項目式學習，學生以小組為單位開展，深人理解了酸堿中和滴定的實驗原理、操作步驟、數據處理、拓展應用等知識，鍛煉了他們團結合作、分析和解決問題的能力.項目式學習結束后，學生對化學實驗和化學知識的探索欲望更加強烈，不少學生表示希望參與更多類似的項目式學習活動.

參考文獻：

[1］高子硯.微項目學習的知識內化過程與教學設計：以“學前教育現代教育技術”為例[J].淮陰師范學院學報（自然科學版），2017，16（03）：266-269.

[2］楊蘭芳.高三化學“實驗專題復習”的微項目學習：以“從污水溶氧量引發的探究”為例［J].中小學教學研究，2022，23（05）：73-80.

[3]陳平.基于真實問題情境下的教學設計：以“酸堿中和滴定”為例[J].化學教與學，2024（06）：39 -42.

[4］李茂熾，但世輝.手持技術數字化實驗在化學教學中的應用［J].湖北教育（教育教學），2023（09）：11 -12. [責任編輯：孫美齊]