構(gòu)建定量分析思維模型 促進(jìn)證據(jù)推理素養(yǎng)形成

戴正裕

摘? 要：根據(jù)氫氧化鈉滴定醋酸的滴定曲線，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)定性討論滴定曲線中的特殊點(diǎn)中粒子濃度大小，進(jìn)一步引入定量分析，同時(shí)構(gòu)建曲線中任意點(diǎn)的粒子濃度大小的比較方法，形成滴定過(guò)程中粒子濃度變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程，建立解決此類問(wèn)題的思維模型。

關(guān)鍵詞：定量分析;證據(jù)推理;中和滴定;粒子濃度

一、理論剖析

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)2017版（2020年修訂）》中關(guān)于化學(xué)核心素養(yǎng)水平明確提出“能從定量和定性結(jié)合上收集證據(jù)，能通過(guò)定性分析和定量計(jì)算推出合理結(jié)論”?；瘜W(xué)學(xué)科教學(xué)視域下的定量分析思維是證據(jù)推理的這一學(xué)科核心素養(yǎng)的重要手段和方法，學(xué)科核心素養(yǎng)中正確推理的培育是完成感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的重要途徑，是一種深度學(xué)習(xí)，進(jìn)一步轉(zhuǎn)向理解、歸納、掌握、運(yùn)用，并結(jié)合原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)建立知識(shí)間的相互聯(lián)系。

酸堿中和滴定是高中化學(xué)反應(yīng)原理的重要內(nèi)容，是pH應(yīng)用的重要內(nèi)容。在中和反應(yīng)過(guò)程中，隨著pH的變化，溶液中的粒子濃度也在發(fā)生變化。酸堿中和滴定中粒子濃度與pH的動(dòng)態(tài)變化一直是教學(xué)的重點(diǎn)，尤其是有弱電解質(zhì)參與的中和反應(yīng)，其中涉及多個(gè)平衡體系的處理更是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。關(guān)于NaOH滴定CH3COOH過(guò)程中粒子濃度的關(guān)系，以往有文獻(xiàn)基于運(yùn)用微粒觀、平衡觀、守恒觀和辯證觀定性討論pH=7中性點(diǎn)和化學(xué)計(jì)量點(diǎn)的粒子濃度，也有文獻(xiàn)報(bào)道了借助定量計(jì)算討論pH=7時(shí)CH3COOH和CH3COONa混合溶液中粒子濃度的表達(dá)式。本文就如何基于定性和定量?jī)蓚€(gè)視角動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)NaOH滴定CH3COOH過(guò)程中整體的微粒變化，如何定量解決滴定過(guò)程中任意一點(diǎn)的粒子濃度（包含CH3COOH分子濃度）比較，使學(xué)生形成整體的認(rèn)識(shí)，進(jìn)行深入探討。本文是在學(xué)生整體完成電解質(zhì)溶液學(xué)習(xí)后的拓展課，以酸堿中和滴定為載體綜合運(yùn)用電離平衡、水解平衡及平衡常數(shù)解決滴定過(guò)程中粒子濃度大小的定性和定量比較。選取酸堿中和滴定的教學(xué)內(nèi)容，將定性分析與定量分析有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生對(duì)宏觀現(xiàn)象可以從微觀層面進(jìn)行解釋和認(rèn)識(shí)，能夠深刻理解酸堿中和滴定過(guò)程中多個(gè)平衡體系的相互影響和相互作用，學(xué)會(huì)在定性分析離子濃度大小的同時(shí)利用電離平衡常數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析，解決定性討論難以解決的問(wèn)題，深刻理解滴定過(guò)程中粒子濃度的動(dòng)態(tài)變化，建立解決多重平衡問(wèn)題的模型，掌握多角度分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法，突破多重平衡體系中粒子濃度大小比較的難點(diǎn)。這節(jié)課的內(nèi)容具有較強(qiáng)的綜合性，對(duì)學(xué)生的要求較高，對(duì)于思維品質(zhì)較好、基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)的學(xué)優(yōu)生能夠起到提升思維品質(zhì)的重要作用。

二、教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)上述關(guān)于知識(shí)內(nèi)容的選取和對(duì)課標(biāo)等文本的解讀及設(shè)計(jì)思想的分析，本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)確定為：

1.從定性和定量?jī)蓚€(gè)視角，探討酸堿中和滴定過(guò)程中粒子濃度的變化。能夠利用熟悉的電荷守恒、物料守恒、平衡常數(shù)定量計(jì)算和解釋滴定過(guò)程中粒子濃度的變化，認(rèn)識(shí)多重平衡體系的特點(diǎn)。

2.學(xué)會(huì)分析多重平衡中主要矛盾和次要矛盾，掌握綜合比較粒子濃度的方法。用定量分析思維的方法拓展認(rèn)識(shí)思路，基于推導(dǎo)定量計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行證據(jù)推理和模型構(gòu)建，提高學(xué)生邏輯思維能力，實(shí)現(xiàn)思維的進(jìn)階。

三、教學(xué)流程

四、教學(xué)反思

促進(jìn)學(xué)生定量分析思維發(fā)展，用定量分析思維進(jìn)行證據(jù)推理，是以促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)展為本的教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生具有較高認(rèn)識(shí)發(fā)展水平的一個(gè)重要標(biāo)志就是能夠運(yùn)用定性分析和定量分析對(duì)問(wèn)題進(jìn)行論證。定量分析思維是認(rèn)識(shí)深度的重要體現(xiàn)，能夠先行進(jìn)行定性的基本認(rèn)識(shí)，再應(yīng)用定量思維細(xì)化認(rèn)識(shí)，對(duì)定性認(rèn)識(shí)進(jìn)行論證和推理，由定性上升為定量，最后再進(jìn)行定性總結(jié)和歸納，這是認(rèn)識(shí)有序性的重要體現(xiàn)。由此，培養(yǎng)學(xué)生的定量分析思維是學(xué)生實(shí)現(xiàn)自我構(gòu)建思維方法、促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)展的重要手段。從教師層面講，教師要將學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生思維發(fā)展的教學(xué)，教師對(duì)學(xué)科教學(xué)認(rèn)識(shí)發(fā)展會(huì)促進(jìn)學(xué)生對(duì)學(xué)科認(rèn)識(shí)思維的發(fā)展，這一過(guò)程的關(guān)鍵是“轉(zhuǎn)化”，將教師的學(xué)科認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)化為使學(xué)生獲得學(xué)科的認(rèn)識(shí)方法，不是淺層的記憶，而是深人的學(xué)科理解。充分利用數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析，使用定量分析進(jìn)行證據(jù)推理，能夠使學(xué)生在學(xué)科認(rèn)知上更深人，更接近本源。

因此，基于定量分析思維的教學(xué)是完成這個(gè)“轉(zhuǎn)化”的重要載體。教學(xué)中使學(xué)生充分理解定量分析思維的重要性，根據(jù)所得證據(jù)去證實(shí)和證偽學(xué)習(xí)中所遇到的問(wèn)題，使學(xué)生形成基于證據(jù)推理的科學(xué)分析的思維品質(zhì)，形成定性和定量相結(jié)合的思維方式。基于證據(jù)的教學(xué)會(huì)使課堂充滿趣味和歡樂(lè)積極主動(dòng)的推理會(huì)讓學(xué)生享受到思辨的快樂(lè)，而這又會(huì)使學(xué)習(xí)富有挑戰(zhàn)性。運(yùn)用數(shù)據(jù)通過(guò)定量分析思維進(jìn)行證據(jù)推理，使學(xué)生突破定性分析的局限，達(dá)到提升學(xué)生思維的重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部，普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版（2020年修訂））[S].北京：人民教育出版社，2020.

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