手持技术背景下创新思维的培养——以“酸碱中和滴定”为例

四川省南充市西充县教育科学研究室 黄文周

化学学科核心素养是学生终身学习和发展的重要基础，学生通过化学知识的学习，可以逐步形成正确的价值观念、必备品格和关键能力。教师在日常的化学教学中，可以通过设计创新实验，激发学生学习化学的兴趣，培养学生的实践能力和创新精神。

一、基于手持技术的酸碱中和滴定实验

手持传感技术在突破概念认知，尤其在传统实验无法验证概念的情况下，是化学教学中极为有力的工具。在实验教学中利用手持技术中的数据采集器与pH 传感器等，可及时了解反应过程中随着滴加碱的量的pH 变化情况，通过实验让学生观察到碱与酸发生了反应。“酸碱滴定”实验作为中学阶段的重要实验，教师应如何在教学中让学生直观地看到酸与碱发生了反应，进一步帮助学生理解酸碱中和的实质？酸碱中和滴定在工业生产和科学研究中有很重要的作用。酸碱中和滴定一般是在理论计算的基础上画出pH-V 曲线，教师用滴定曲线解释pH 曲线绘制教学过程，而这样就使酸碱中和滴定的“曲线特征”听起来很抽象，不利于学生对pH-V 曲线图像变化过程的理解。

（一）中和滴定原理

酸、碱发生中和反应时，反应物和反应物之间是按照一定的物质的量之比进行的，酸碱滴定是用已知浓度的酸（或碱）去测定未知浓度的碱（或酸），并利用指示剂（甲基橙或酚酞）颜色的变化指示滴定终点的到达，反应的实质是H++OH-=H2O。

（二）实验仪器与试剂

实验仪器包括磁力搅拌器、pH 传感器、数据采集器、碱式滴定管、25mL 移液管、洗耳球、100mL 烧杯等。试剂包括0.1mol/LHCl 溶液、0.1mol/LNaOH 溶液、酚酞溶液。

实验步骤如下：（1）向洗净并润洗过的碱式滴定管中加入0.1mol/LNaOH 溶液超过“0”刻度线，调整液面使初始读数为0.00mL。（2）用移液管移取25mL 0.1mol/LHCl 溶液至烧杯中，并加入几滴酚酞；取出pH 传感器，用蒸馏水洗净并放入烧杯中（注意：防止pH 传感器探头接触烧杯底部）。（3）连接pH 传感器和数据采集器，设置参数：持续时长400s，滴速为1s；打开磁力搅拌器，调整转数为20—30。（4）点击数据采集器开始测定按钮，并缓慢滴入NaOH 溶液（注意：眼睛观察烧杯内颜色的变化）。

实验现象：（1）在未到达滴定之前，随着碱的加入，pH变化不显著。（2）到达滴定终点，烧杯内的颜色呈淡红色，此时pH 走势图发生突变。（3）到达滴定终点后，随着碱的加入，烧杯内的颜色越来越红，但此时的pH 变化缓慢。

二、手持技术背景下创新思维的培养

借助pH 传感器和数据采集器所展示出的图像，教师可设置如下的问题促使学生深度学习酸碱滴定的本质，掌握酸碱滴定的实验操作，培养学生的创新思维：（1）如果改为向氢氧化钠溶液中逐渐加入稀盐酸溶液，所得滴定曲线会有什么不同？应选什么作为指示剂？设计意图：借助碱滴酸的pH 走势图，类比得出酸滴碱的pH 走势图，使学生学会类比推理的创新思维方法。（2）在滴定终点pH 发生突变，此时酸碱是恰好完全反应吗？设计意图：根据滴定终点pH 的瞬间变化，让学生思考指示剂在指示终点的时候是否是恰好反应的点，促使学生学会用实验事实说话，培养学生证据推理的化学核心素养。

三、反思与总结

将手持技术引入“酸碱中和滴定”实验中，能够让学生直观、实时地掌握酸碱发生反应的过程。结合实验所得的pH 走势图设置不同维度的问题，帮助学生掌握化学知识，理解化学本质，增强学习兴趣和探究欲望。在教学中，通过启发引导、实验创新、合作探究、分析讨论等方法，使实验作为学生实践体验的重要一部分，在实验的探究中，不仅要激发学生学习兴趣使其获得知识，还能启发学生的思维，培养创新能力和学科精神。从实验操作来看，学生对酸碱中和滴定的原理、操作、步骤以及酸式碱式滴定管的使用方法等的掌握都非常好，学生能轻松、愉快地掌握并进行应用，为后面的化学学习打下了基础。同时，实践—认识—再实践的学习体验不仅能让学生充分展示自己的能力，更能使其加深对知识的理解，大大激发学习积极性。