手持技術(shù)背景下創(chuàng)新思維的培養(yǎng)
——以“酸堿中和滴定”為例

四川省南充市西充縣教育科學(xué)研究室 黃文周

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生終身學(xué)習(xí)和發(fā)展的重要基礎(chǔ)，學(xué)生通過(guò)化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，可以逐步形成正確的價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。教師在日常的化學(xué)教學(xué)中，可以通過(guò)設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

一、基于手持技術(shù)的酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)

手持傳感技術(shù)在突破概念認(rèn)知，尤其在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)無(wú)法驗(yàn)證概念的情況下，是化學(xué)教學(xué)中極為有力的工具。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中利用手持技術(shù)中的數(shù)據(jù)采集器與pH 傳感器等，可及時(shí)了解反應(yīng)過(guò)程中隨著滴加堿的量的pH 變化情況，通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生觀察到堿與酸發(fā)生了反應(yīng)?！八釅A滴定”實(shí)驗(yàn)作為中學(xué)階段的重要實(shí)驗(yàn)，教師應(yīng)如何在教學(xué)中讓學(xué)生直觀地看到酸與堿發(fā)生了反應(yīng)，進(jìn)一步幫助學(xué)生理解酸堿中和的實(shí)質(zhì)？酸堿中和滴定在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中有很重要的作用。酸堿中和滴定一般是在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上畫(huà)出pH-V 曲線，教師用滴定曲線解釋pH 曲線繪制教學(xué)過(guò)程，而這樣就使酸堿中和滴定的“曲線特征”聽(tīng)起來(lái)很抽象，不利于學(xué)生對(duì)pH-V 曲線圖像變化過(guò)程的理解。

（一）中和滴定原理

酸、堿發(fā)生中和反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)物和反應(yīng)物之間是按照一定的物質(zhì)的量之比進(jìn)行的，酸堿滴定是用已知濃度的酸（或堿）去測(cè)定未知濃度的堿（或酸），并利用指示劑（甲基橙或酚酞）顏色的變化指示滴定終點(diǎn)的到達(dá)，反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H++OH-=H2O。

（二）實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

實(shí)驗(yàn)儀器包括磁力攪拌器、pH 傳感器、數(shù)據(jù)采集器、堿式滴定管、25mL 移液管、洗耳球、100mL 燒杯等。試劑包括0.1mol/LHCl 溶液、0.1mol/LNaOH 溶液、酚酞溶液。

實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）向洗凈并潤(rùn)洗過(guò)的堿式滴定管中加入0.1mol/LNaOH 溶液超過(guò)“0”刻度線，調(diào)整液面使初始讀數(shù)為0.00mL。（2）用移液管移取25mL 0.1mol/LHCl 溶液至燒杯中，并加入幾滴酚酞；取出pH 傳感器，用蒸餾水洗凈并放入燒杯中（注意：防止pH 傳感器探頭接觸燒杯底部）。（3）連接pH 傳感器和數(shù)據(jù)采集器，設(shè)置參數(shù)：持續(xù)時(shí)長(zhǎng)400s，滴速為1s；打開(kāi)磁力攪拌器，調(diào)整轉(zhuǎn)數(shù)為20—30。（4）點(diǎn)擊數(shù)據(jù)采集器開(kāi)始測(cè)定按鈕，并緩慢滴入NaOH 溶液（注意：眼睛觀察燒杯內(nèi)顏色的變化）。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：（1）在未到達(dá)滴定之前，隨著堿的加入，pH變化不顯著。（2）到達(dá)滴定終點(diǎn)，燒杯內(nèi)的顏色呈淡紅色，此時(shí)pH 走勢(shì)圖發(fā)生突變。（3）到達(dá)滴定終點(diǎn)后，隨著堿的加入，燒杯內(nèi)的顏色越來(lái)越紅，但此時(shí)的pH 變化緩慢。

二、手持技術(shù)背景下創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

借助pH 傳感器和數(shù)據(jù)采集器所展示出的圖像，教師可設(shè)置如下的問(wèn)題促使學(xué)生深度學(xué)習(xí)酸堿滴定的本質(zhì)，掌握酸堿滴定的實(shí)驗(yàn)操作，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維：（1）如果改為向氫氧化鈉溶液中逐漸加入稀鹽酸溶液，所得滴定曲線會(huì)有什么不同？應(yīng)選什么作為指示劑？設(shè)計(jì)意圖：借助堿滴酸的pH 走勢(shì)圖，類比得出酸滴堿的pH 走勢(shì)圖，使學(xué)生學(xué)會(huì)類比推理的創(chuàng)新思維方法。（2）在滴定終點(diǎn)pH 發(fā)生突變，此時(shí)酸堿是恰好完全反應(yīng)嗎？設(shè)計(jì)意圖：根據(jù)滴定終點(diǎn)pH 的瞬間變化，讓學(xué)生思考指示劑在指示終點(diǎn)的時(shí)候是否是恰好反應(yīng)的點(diǎn)，促使學(xué)生學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)事實(shí)說(shuō)話，培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理的化學(xué)核心素養(yǎng)。

三、反思與總結(jié)

將手持技術(shù)引入“酸堿中和滴定”實(shí)驗(yàn)中，能夠讓學(xué)生直觀、實(shí)時(shí)地掌握酸堿發(fā)生反應(yīng)的過(guò)程。結(jié)合實(shí)驗(yàn)所得的pH 走勢(shì)圖設(shè)置不同維度的問(wèn)題，幫助學(xué)生掌握化學(xué)知識(shí)，理解化學(xué)本質(zhì)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。在教學(xué)中，通過(guò)啟發(fā)引導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新、合作探究、分析討論等方法，使實(shí)驗(yàn)作為學(xué)生實(shí)踐體驗(yàn)的重要一部分，在實(shí)驗(yàn)的探究中，不僅要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣使其獲得知識(shí)，還能啟發(fā)學(xué)生的思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和學(xué)科精神。從實(shí)驗(yàn)操作來(lái)看，學(xué)生對(duì)酸堿中和滴定的原理、操作、步驟以及酸式堿式滴定管的使用方法等的掌握都非常好，學(xué)生能輕松、愉快地掌握并進(jìn)行應(yīng)用，為后面的化學(xué)學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。同時(shí)，實(shí)踐—認(rèn)識(shí)—再實(shí)踐的學(xué)習(xí)體驗(yàn)不僅能讓學(xué)生充分展示自己的能力，更能使其加深對(duì)知識(shí)的理解，大大激發(fā)學(xué)習(xí)積極性。