构建定量分析思维模型 促进证据推理素养形成

戴正裕

摘  要：根据氢氧化钠滴定醋酸的滴定曲线，引导学生通过定性讨论滴定曲线中的特殊点中粒子浓度大小，进一步引入定量分析，同时构建曲线中任意点的粒子浓度大小的比较方法，形成滴定过程中粒子浓度变化的动态过程，建立解决此类问题的思维模型。

关键词：定量分析;证据推理;中和滴定;粒子浓度

一、理论剖析

《普通高中化学课程标准2017版（2020年修订）》中关于化学核心素养水平明确提出“能从定量和定性结合上收集证据，能通过定性分析和定量計算推出合理结论”。化学学科教学视域下的定量分析思维是证据推理的这一学科核心素养的重要手段和方法，学科核心素养中正确推理的培育是完成感性认识到理性认识的重要途径，是一种深度学习，进一步转向理解、归纳、掌握、运用，并结合原有认知结构建立知识间的相互联系。

酸碱中和滴定是高中化学反应原理的重要内容，是pH应用的重要内容。在中和反应过程中，随着pH的变化，溶液中的粒子浓度也在发生变化。酸碱中和滴定中粒子浓度与pH的动态变化一直是教学的重点，尤其是有弱电解质参与的中和反应，其中涉及多个平衡体系的处理更是学生学习的难点。关于NaOH滴定CH3COOH过程中粒子浓度的关系，以往有文献基于运用微粒观、平衡观、守恒观和辩证观定性讨论pH=7中性点和化学计量点的粒子浓度，也有文献报道了借助定量计算讨论pH=7时CH3COOH和CH3COONa混合溶液中粒子浓度的表达式。本文就如何基于定性和定量两个视角动态呈现NaOH滴定CH3COOH过程中整体的微粒变化，如何定量解决滴定过程中任意一点的粒子浓度（包含CH3COOH分子浓度）比较，使学生形成整体的认识，进行深入探讨。本文是在学生整体完成电解质溶液学习后的拓展课，以酸碱中和滴定为载体综合运用电离平衡、水解平衡及平衡常数解决滴定过程中粒子浓度大小的定性和定量比较。选取酸碱中和滴定的教学内容，将定性分析与定量分析有机结合，使学生对宏观现象可以从微观层面进行解释和认识，能够深刻理解酸碱中和滴定过程中多个平衡体系的相互影响和相互作用，学会在定性分析离子浓度大小的同时利用电离平衡常数等数据进行定量分析，解决定性讨论难以解决的问题，深刻理解滴定过程中粒子浓度的动态变化，建立解决多重平衡问题的模型，掌握多角度分析问题和解决问题的方法，突破多重平衡体系中粒子浓度大小比较的难点。这节课的内容具有较强的综合性，对学生的要求较高，对于思维品质较好、基础知识扎实的学优生能够起到提升思维品质的重要作用。

二、教学目标

根据上述关于知识内容的选取和对课标等文本的解读及设计思想的分析，本节课的教学目标确定为：

1.从定性和定量两个视角，探讨酸碱中和滴定过程中粒子浓度的变化。能够利用熟悉的电荷守恒、物料守恒、平衡常数定量计算和解释滴定过程中粒子浓度的变化，认识多重平衡体系的特点。

2.学会分析多重平衡中主要矛盾和次要矛盾，掌握综合比较粒子浓度的方法。用定量分析思维的方法拓展认识思路，基于推导定量计算的结果进行证据推理和模型构建，提高学生逻辑思维能力，实现思维的进阶。

三、教学流程

四、教学反思

促进学生定量分析思维发展，用定量分析思维进行证据推理，是以促进学生认识发展为本的教学的重要环节。学生具有较高认识发展水平的一个重要标志就是能够运用定性分析和定量分析对问题进行论证。定量分析思维是认识深度的重要体现，能够先行进行定性的基本认识，再应用定量思维细化认识，对定性认识进行论证和推理，由定性上升为定量，最后再进行定性总结和归纳，这是认识有序性的重要体现。由此，培养学生的定量分析思维是学生实现自我构建思维方法、促进学生认识发展的重要手段。从教师层面讲，教师要将学科知识转化为学生思维发展的教学，教师对学科教学认识发展会促进学生对学科认识思维的发展，这一过程的关键是“转化”，将教师的学科认识转化为使学生获得学科的认识方法，不是浅层的记忆，而是深人的学科理解。充分利用数据进行定量分析，使用定量分析进行证据推理，能够使学生在学科认知上更深人，更接近本源。

因此，基于定量分析思维的教学是完成这个“转化”的重要载体。教学中使学生充分理解定量分析思维的重要性，根据所得证据去证实和证伪学习中所遇到的问题，使学生形成基于证据推理的科学分析的思维品质，形成定性和定量相结合的思维方式。基于证据的教学会使课堂充满趣味和欢乐积极主动的推理会让学生享受到思辨的快乐，而这又会使学习富有挑战性。运用数据通过定量分析思维进行证据推理，使学生突破定性分析的局限，达到提升学生思维的重要作用。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部，普通高中化学课程标准（2017年版（2020年修订））[S].北京：人民教育出版社，2020.

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