基于追求理解的教学设计

宫清丽

1.问题的提出

酸碱中和滴定是中学化学教学中的重要内容。人教版教材只是介绍了pH突变的事实，在实践活动栏目中提出用pH计测定中和反应过程中溶液pH的变化，绘制滴定曲线，让学生感受pH突变。至于为何出现突变，以及指示剂为什么可以指示反应终点的原因都没有介绍。如果教学只是停留在这个水平，学生对酸碱中和反应的原理认识深度应该是比较浅表的，理解是不够深刻的。

如果学生真正理解了强酸强碱中和过程中的滴定终点、反应终点、pH突变三者之间的关系，那么以后对弱酸或弱碱参与的酸碱中和滴定就会类推迁移，准确选择指示剂判断滴定的终点。笔者本节课整合资源、多角度、反复不重复，以追求学生的理解为目标，对酸碱中和滴定的原理进行教学的重难点突破。

2.前测问卷，明确教学目标

2.1前测问卷

选取两个班（共计70人）为授课对象。布置学生看书预习人教版选修四《化学反应原理》P47—49，并提出疑问，经过整理，归纳学生的问题包括以下几个方面。

（1） 关于“pH突变”：为什么接近反应终点时引起pH突变？（643%的学生提出）

（2） 关于“反应终点”：怎样准确判断反应终点？（143%的学生提出）如何测定反应终点时消耗的标准液体积？（257%的学生提出）

（3） 关于“指示剂”：指示剂有一个变色pH值范围，而反应终点的pH值是确定的，如何通过观察指示剂变色判断滴定终点？（257%的学生提出）选择不同酸碱指示剂的依据、方法是什么？（329%的学生提出）加入指示剂后会改变待测溶液浓度造成测量结果不准确，如何改进？（714%的学生提出）

学生的问题主要是不理解为何滴定过程中产生pH突变，意识到指示剂判断的终点（滴定终点）和酸碱完全反应时的终点（反应终点）的不同，两者不重合，以及不重合会带来误差问题。针对学生的疑惑，确定教学目标。

2.2确定教学目标

（1） 通过绘图、计算感受pH突变。

（2） 理解滴定终点和反应终点之间的误差以及指示剂选择的依据。

（3） 根据中和反应特点，能多角度设计反应终点的判断方案。

（4） 能通过定量计算推出合理的结论。

3.提供不同类型数据，以终为始，通过定量计算逐步达成目标

3.1计算验证pH突变

创设情境：标准液为01000mol/L的NaOH，待测液为01000mol/L的HCl溶液，滴定过程中溶液的pH变化如表1。

任务1：请学生利用表1数据，绘制出溶液的pH值随NaOH溶液体积的变化图。

任务2：根据上述表格请学生计算验证：①若少加一滴NaOH溶液（约为004mL），即NaOH溶液加到1996mL时溶液的pH为多少？②若多加一滴NaOH溶液（约为004mL），即NaOH溶液加到2004mL时溶液的pH为多少？

3.2计算多加和少加一滴标准液对测定待测液浓度产生的误差

任务3：实验中，若到滴定终点时少加1滴NaOH（004 mL），所测HCl溶液的物质的量浓度为多少？相对误差为多少？

任务4：实验中，若到滴定终点时多加1滴NaOH（004 mL），所测HCl溶液的物质的量浓度为多少？相对误差为多少？

3.3结合pH突变和误差分析推导指示剂的选择

學生经过系列计算，清楚理解了相对反应终点少加和多加一滴标准液虽然会带来pH突变，但对实验测定的结果影响并不大，产生的误差可以忽略。接着的问题就是如何判断反应的终点。

任务5：已知高中阶段常用的指示剂有三种（见表2）。若分别向待测液盐酸中加入三种指示剂，随着标准液NaOH的加入，溶液颜色将如何变化？你会在看到什么现象时停止加入标准液？经过讨论，学生明白可以用甲基橙或酚酞作为指示剂指示反应的终点，尽管指示剂变色时pH值不等于7，但带来的误差并不大，完全可以忽略。

3.4除指示剂外可以指示反应终点的方法拓展

通过上述数据分析进行逐步推理论证后，学生真正理解了pH突变、指示剂判断的滴定终点、反应终点三者之间的关系，可是针对学生提出的加入指示剂后会改变待测溶液浓度造成测量结果不准确的问题如何处理呢？笔者设计了如下教学环节。

任务6：加入指示剂后会改变待测溶液浓度造成测量结果不准确，如何改进？经过引导，学生会想起pH计，如果测定到溶液pH值随加入标准溶液体积的变化，就能判定当pH值等于7时的反应终点，根据此时消耗的标准溶液体积求出待测液的浓度。

任务7：小组讨论，酸碱中和滴定过程中除了溶液pH值的变化，还有哪些相关性质有变化？其中可测量并能用于判断反应终点的性质有哪些？由于学生刚学过化学反应与能量的变化，做过中和热的测定，所以很容易想到测定滴定过程中溶液温度的变化，温度最高点时就是滴定终点也是反应终点，滴定终点和反应终点完全吻合，所以温度最高点时标准液的体积就是完全反应标准溶液的体积。

除此之外滴定过程中溶液电导率也会跟着改变，也可以通过测定溶液电导率变化图确定反应终点。这些测定方法不仅先进，而且由于没有改变待测液的浓度，测定结果更精确。然而考虑到成本和方便性，我们会选择指示剂法。

4.后测问卷，检测学习成效

经过了上述教学处理，为了检查课堂的有效性，笔者课后立即对授课的两个班级进行调查，层次高的班级30人，层次稍低的班级40人，调查结果略。

从调查数据结果分析来看，通过计算，从数据出发进行步步推理，学生对酸碱中和滴定的认识达到一定深度，教学取得比较好的效果。对于第一个问题，学生较不清楚和不清楚的比例高于其他几个问题，反思可能是此环节预留给学生的时间有些紧，部分运算能力差的同学没有计算出结果所致。

5.教学反思

5.1前测问卷是为“追求理解”的教学的关键一步

酸碱中和滴定是中学非常重要的一个定量实验。通过问卷调查，学生对具体的实验操作问题不多，反而对原理却存在诸多疑惑，从历年高考试题可以看出，这恰恰也是一些认知专家（或者说命题专家）考查的重点。所以从学生出发，是我们展开为理解而教的第一步，也是关键的一步。

5.2 以终为始的教学设计保证了“追求理解”的有效教学实施

本节课在确定了学生需要理解的层次及认识的深度的深度后，逆向设计，从提供实验情境，设计学生活动，使学生通过计算，最终解开心中的疑惑。

5.3后续教学反观本节课成效可观

后续学习到弱酸或弱碱参与的滴定实验时，如食醋中总酸量的测定实验，学生对指示剂的选择就非常轻松。由于醋酸钠是弱碱性，反应终点是弱碱性，选择酚酞作指示剂，测定误差就很小，如果选择甲基橙作指示剂，指示终点和反应终点偏离太大，测定误差就会非常大。学生是真正理解，而不是停留在大概、记忆的层面。

5.4 渗透了“证据推理”的核心素养

证据推论是化学课程标准（新）提出的五大化学核心素养维度之一，其划分的第三级水平层次要求学生能从定性与定量结合上收集证据，能通过定性分析和定量计算步骤推出合理的结论。

本节课的教学设计充分渗透了证据推理这个核心素养。