基于真实情境的基础型实验教学

王艺扉

摘要：针对基础型实验教学难以创设生产生活实际问题的情境，提出基于真实情境的基础型实验教学模式。以酸碱滴定的实验内容为例，创设牛奶酸度测定的情境，激发学生的探究兴趣，通过多个贴合学情的任务驱动学生进行科学探究，在此基础上进行实验测定牛奶酸度，并作实验方案评价，引导学生学会运用所学的化学知识和方法解决实际化学问题。

关键词：真实情境;牛奶酸度;酸碱滴定

文章编号：1008-0546（2021）08-0091-04

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j.issn. 1008-0546.2021.08.024

一、问题的提出

化学情境教学已发展了近三十年，经历了三个阶段，从“为情而境”到“由境生情，人在境外”再至“由境生情，人在境内”，现阶段所需的即是融学习知识、发展能力、建构观念、培养价值观与社会责任感为一体的真实情境[1]。《普通高中化学课程标准（2017年版）》也指出“真实、具体的问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的平台”“教师教学中应重视创设真实且富有价值的问题情景”[2]。

对于实验教学而言，本身就具有实验情境，然而基础型课程中的实验，由于其难度限制，往往所创设的情境是“如何测定结晶水合物中结晶水含量”“实验室中有瓶标签模糊的氢氧化钠溶液，如何测定其浓度”等类似实验室的虚拟情境，仅参加化学合格考的学生对此是缺乏兴趣的。实验教学中要创设贴近社会生活、具有实际意义的真实情境，如检测水质污染情况的“测定水的耗氧量滴定实验”[3]，却大多是高三实验复习课或是大学课程。

二、基于真实情境的基础型实验教学模式

基础型实验教学一般为便于学生理解，排除较多干扰，选择最简单、最基本的实验试剂和仪器，而真实情境中的实际问题免不了略为复杂的实验原理、高于基础型课程的实验要求。因此，基于真实情境的基础型实验教学就需在真实情境和实际问题之间进行基础实验知识的学习，并在一定程度上简化实际问题，使其接近基础型实验难度，便于学生开展实验活动，而在实验方案评价时可适当让学生了解实际实验问题的标准解决方案，如图l。

本文選择上海科学技术出版社高二第一学期第十章第三节中的“酸碱滴定”为基础型实验教学内容，以“揭秘牛奶酸度的测定”为例说明之。

三、“揭秘牛奶酸度的测定”教学设计

1.教学设计思想

酸碱滴定是测定物质中成分含量的一种定量分析方法，在质量检测中发挥着重要作用。本节课以牛奶酸度的测定为情境，通过实验原理、滴定仪器、终点判断三个探究任务，引导学生在自主活动、交流讨论、实验分析的过程中，掌握酸碱滴定的实验原理和实验关键，培养科学探究能力。在教师演示滴定操作的基础上，让学生进一步用滴定实验测定牛奶酸度，引导学生运用化学知识和方法解决生产、生活问题，形成理论联系实际的观念，提升学生的科学态度与社会责任素养。

2.教学目标

（l）通过对教材的分析讨论，掌握酸碱滴定的原理。

（2）基于滴定管构造的深入认识和酸碱指示剂的合理选择，通过小组实验活动初步学会酸碱滴定基本操作，感悟滴定分析法的准确性和严谨性。

（3）通过牛奶酸度测定的探究，初步学会用滴定法解决化学定量分析，感悟滴定分析法在质量检验中的重要作用，增强将化学知识和方法应用于解决生产、生活问题的意识。

3.教学流程

教学流程如图2所示。

4.教学过程

环节一：牛奶酸度测定情境引入

【展示】牛奶酸度不达标的新闻。

【设问】为什么在质检巾要测定牛奶的酸度？

【展示】百度百科：牛奶酸度（以乳酸计）=自然酸度+发酵酸度，酸度是一个代表牛奶新鲜程度的理化指标。酸度低的牛乳表明新鲜度高。

【设问】老师现场带来了一盒牛奶（展示），在质检巾如何测定牛奶的酸度？

【讲解】牛奶酸度的测定，本质上就是采用一种定量分析方法——酸碱滴定，顾名思义，这是一种建立在酸碱反应基础上的滴定分析法。那么究竟什么是酸碱滴定呢？

【设计意图】通过牛奶酸度不达标的新闻，引导学生了解牛奶质检中测定酸度的原因、思考测定酸度的方法，联系生活，创设质检过程中牛奶酸度测定的真实情境，让学生感受化学在生产、生活中的重要作用，激发他们对酸碱滴定的探究兴趣。

环节二：探究1：酸碱滴定的实验原理

【活动】阅读教材内容，思考以下问题：

（l）什么是酸碱滴定？

（2）什么是标准液，什么是待测液？

（3）如何计算氢氧化钠溶液的浓度？

【展示】教材上酸碱滴定的例题。（在20.OOmL未知浓度的氢氧化钠溶液巾逐滴加入0.1218mol/L盐酸，当滴至18.60mL时，恰好完全反应。）

【互动】分析得出酸碱滴定的定义，归纳得到一元酸和一元碱滴定时，待测液浓度的表达式为c（标准㈣V（标准液）

V（待测液）

【提问】根据教材例题，试寻找关键词，你觉得酸碱滴定实验的关键点是什么？

【归纳】酸碱滴定的实验关键①准确测定液体体积;②正确判断滴定终点。

【设计意图】本校学生思维能力和计算能力薄弱，充分用好教材，通过教材阅读认识酸碱滴定，便于学生快速理解实验原理。根据教材例题找出实验关键点，引导学生关注定量实验的“准确性”，为后续探究和操作做铺垫。

环节三：探究2：酸碱滴定的滴定仪器

【过渡】我们如何实现实验关键之一——准确测定液体体积呢？在这里要向大家介绍一种新的定量仪器——滴定管。

【讨论】请仔细观察每组桌面上的滴定管，并讨论：滴定管有怎么样的外在特征？使用时有什么优点？

【互動】师生共同讲解滴定管的构造和使用：

（1）观察滴定管，上面有哪些标注？

（2）将滴定管全部盛满溶液，其体积恰好等于25mL吗？

（3）滴定管0刻度在上方;最小刻度：O.lmL，精密度：O.OlmL，读数时小数点后第两位需估读。而我们实验室使用的蓝带滴定管则是读取蓝线粗细交界处。试读取图片（展示）上滴定管读数？

【活动】尝试利用手巾的红色手柄滴定管取用5.OOmL蒸馏水，需要读数几次？（学生滴定管初始液面设计为有些组是在0刻度，有些组是在0刻度以下。）

【归纳】滴定管的使用方法和基本操作。

【设计意图】学生初次接触滴定实验，从来没有思考过应该使用什么仪器，让学生设计出滴定仪器比较困难，在滴定管的仔细观察和讨论中发现滴定管的外在特征和使用时的优点，更切合基础型课程的学生的最近发展区。在取用5.OOmL蒸馏水的活动中，让学生初步体验滴定管的使用，感悟放出液体的体积是末读数减初读数、滴定管中的初始液面可以是0刻度或0刻度以下、放出液体时应当先快后慢，该活动为学生最后进行滴定实验打好了扎实的基础。

环节四探究3：酸碱滴定的终点判断

【过渡】刚才明确了要满足实验关键①，需要使用滴定管，那么如何达成实验关键②正确判断滴定终点呢？

【展示】高中常见的酸碱指示剂的变色范围。

【讨论】酸碱中和反应，有些有明显现象，而很多像刚才例题中的盐酸和氢氧化钠溶液的反应无明显现象，那么我们如何判断酸碱恰好完全反应，已达到滴定终点？

【学生】石蕊，因为常温下盐酸和氢氧化钠溶液恰好完全反应时，pH=7，恰好处于石蕊pH5.0-8.0的变色范围。

【展示】甲基橙、酚酞、石蕊在不同酸碱溶液中的颜色。

【讲解】石蕊的红、紫、蓝三种颜色非常接近，颜色变化并不明显，不便于观察。一般在酸碱滴定中我们不使用石蕊。

【提问】石蕊不可选，我们还比较熟悉酚酞试液，那么无论是碱滴酸还是酸滴碱，都使用酚酞作为指示剂好不好？

【实验】实验动画：A试管rf1装有2mL O.lOOOmol/L盐酸溶液+2滴酚酞+食用油;B试管中装有2mLO.lOOOmol/L氢氧化钠溶液+2滴酚酞+食用油。（食用油排除空气中的二氧化碳对氢氧化钠溶液的干扰。）滴管伸人A试管液面下加入3-4滴O.lOOOmol/L氢氧化钠溶液;滴管伸入B试管液面下加入3-4滴O.lOOOmol/L盐酸溶液，见图3。

【归纳】酸碱指示剂变色由浅到深更易于观察，因此，一般来说，碱滴酸选酚酞：溶液由无色变粉红色，且半分钟不变色;酸滴碱选甲基橙：溶液由黄色变橙色，且半分钟不变色。要求半分钟不变色是因为随着反应的进行，溶液浓度下降，反应速率变小，为使其完全反应。

【提问】酚酞并不在pH=7变色，对实验结果是否有影响？还能否用这个指示剂？

【实验】实验视频：传感器技术绘制滴定曲线，见图4。（lOmL O.lOOOmol/L氢氧化钠溶液滴定lOmLO.lOOOmol/L盐酸。）

【展示】滴加恰好完全反应，以及前、后半滴氢氧化钠溶液时溶液的pH值和计算所得盐酸浓度的数据表。

【互动】根据实验视频和相关数据分析：

（1）滴定曲线呈现怎么样的变化趋势？

（2）盐酸和氢氧化钠溶液恰好完全反应时在滴定曲线上的位置在哪里？

（3）酚酞变色范围是pH8.2-10.0，这一段处在滴定曲线的哪段位置？

【归纳】酸碱指示剂的选择不一定变色范围包含pH=7恰好完全反应的这个点，只要其变色范围在滴定突跃内或与滴定突跃相交即可，对最终的计算结果无影响。

【设计意图】酚酞作为指示剂时酸滴碱、碱滴酸实验，在实际操作中滴管伸入到液面下滴3-4滴溶液有一定难度，教师实验并做成循环播放的实验现象动画，便于学生观察实验，感悟由浅入深颜色变化易于观察。通过观看教师录制的传感器技术绘制滴定曲线实验视频，以画中画技术同时展现曲线变化和溶液颜色变化，让学生认识滴定过程的pH变化和指示剂变色现象，体会量变引起质变的哲学道理，学生进而在阶梯型的问题互动中理解指示剂选择的一般要求。

环节五 实验：酸碱滴定测定牛奶的酸度

【过渡】通过刚才的探究，我们现在就可以揭开牛奶酸度测定之秘。

【演示】实验视频：演示滴定操作（O.lOOOmol/L氢氧化钠溶液滴定lOmL盐酸）。

【讨论】已知乳酸是一种一元酸（HA），确定测定牛奶酸度的实验方案。

【活动】学生小组实验：测定牛奶的酸度。（取9.80mL牛奶+20mL蒸馏水+酚酞（此步骤已预先完成），用O.lOOOmol/L氢氧化钠溶液滴定。）

【讲解】为了方便起见，食品安全国家标准规定，滴定IO.OOOg牛奶消耗浓度O.lOOOmol/L的氢氧化钠标准溶液的毫升数乘以10为牛奶酸度，以。T表示。刚才所测定的恰好是lO.OOOg的牛奶。而一般认为12-18°T为新鲜牛奶，今天我们测定的牛奶是否符合新鲜牛奶要求？我们可以如何提高实验结果的准确性？

【设计意图】在完成酸碱滴定的理论和操作学习后，通过师生讨论确定了测定牛奶酸度所需的标准液、指示剂、滴定终点，引导学生完成实验方案的制定，增强实际问题解决能力。结合国标中牛奶酸度信息，学生的自主牛奶酸度测定实验，让他们初步体验质检的一般过程，感悟滴定分析在质检中的重要性。对提高实验结果准确性的思考是指向平行实验的定量实验基本要求，让学生能够对实验方案进行初步评价，培养学生严谨的科学精神。

【课后拓展】在测定牛奶酸度时，容易受什么外界因素影响？查阅国家标准：牛乳的酸度测定，了解在质检过程巾为达定量实验的准确性做了哪些要求？

【设计意图】课后拓展作业的布置是利用网上平台进行的，在国标的阅读中，引导学生进一步认识牛奶酸度测定实验，深度评价实验方案，帮助学生建构定量实验的准确性观念。

四、教学反思

1.真实情境实现有味实验教学

牛奶酸度测定的真实情境创设让实验教学不再停留于枯燥的实验原理和实验操作，使课堂既富有了趣味，又不失学科味。学生在贴近生活的牛奶新鲜度检测的驱动下，展开科学探究，完成了酸碱滴定的教学基本要求，解决了实际问题，课后还津津乐道于正确的滴定终点应是“草莓牛奶”，而非“火龙果牛奶”，也乐于参与课后网上对牛奶酸度的国标测定要求的讨论，对酸碱滴定的实验学习回味无穷。

2.教学模式符合单元设计理念

教材上本单元的内容是定量实验，从单元设计的角度，不仅是让学生学习几种定量测定方法，更是要关注到定量实验中的“准确性”要求。在“创设真实情境一学习基础实验一解决实际问题一评价实验方案”的教学模式下，本节课的设计重在解决实验关键，把握酸碱滴定的准确性，并在牛奶酸度的实验测定过程巾提醒相关影响“准确性”的操作，围绕“准确性”进行实验方案的评价，渗透定“量”实验的观念。

3.动静活动发展学科核心素养

在本次实验教学中，动静活动相结合，有动态的实验、讨论，也有静态的阅读、思考，辅以传感技术、循环动画、实验投屏等信息技术，提高了学生課堂的参与度，在结合实际问题的探究中发展科学探究与创新意识、科学态度与社会责任。对于非常有意思的“牛奶酸度的测定”，鉴于课堂时间有限，学生只能进行1—2次实验，也未经历国标要求的实验，可课后组织感兴趣的学生进行项目研究，进一步促进学生化学学科核心素养的发展。

参考文献

[l]沈旭东.从“为情而境”到“由境生情”——化学教学中真实情境创设概论[J].化学教学，2019（7）：25-29

[2]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018

[3]伍文洪.基于真实情境的探究实验教学——以“测定水的耗氧量滴定实验”为例[J].化学教与学，2020（11）：91-93.87