情境化教学下的酸碱中和反应教学设计*——以探究抗酸药是如何抗酸的为例

◆禹圆圆 毕淑娴

1 提出背景

《义务教育化学课程标准（2017 年版）》提倡从学生已有生活经验出发，感知化学与日常生活的密切联系，培养学生解决化学实际问题的能力[1]。因此，情境化教学在化学教学中具有重要意义。选取具有生活化的素材创设真实教学情境，联系学生实际经验，可引起学生共鸣，激发学习兴趣，让学生积极主动地参与化学学习。在情境化教学时，教师应创设基于真实情境的问题解决任务，并将核心知识融入具体活动情境中，让学生在探索问题的过程中获取知识、建构知识体系[2]。因此，情境化教学有利于转变学生的化学学习方式，优化课堂结构，调动学生学习积极性，促进学生探究性学习能力的培养。

中和反应是九年级化学的内容，是中学化学的重要知识内容。该节内容是在学生学习了酸和碱的概念及部分性质之后，通过探究酸和碱能否发生化学反应，继续深度学习酸和碱的性质。中和反应的知识内容与生活息息相关，在生活中的多个领域都有应用，比如工业处理废水、农业改良土壤、医疗缓和胃酸等。但是，当前教学多以灌输式为主，难以将中和反应的实质进行深度剖析，对于中和反应的应用也是简单带过。这种教学形式难以调动学生的学习积极性，无法让学生深刻感知中和反应的知识内涵，而情境化教学正好弥补了这一不足[3]。将情境化教学模式应用于中和反应教学过程中，是中和反应的知识特点和知识内容的完美融合，有利于激发学生化学学习兴趣，启迪学生化学学习思维，培养学生解决实际问题的能力[4]，并且能够让学生充分认识到“化学源于生活，又服务于生活”的真谛，感受到化学学科的独特魅力。

2 教学思路及亮点

针对本节教学内容从横向和纵向设计研究思路，如图1 所示。横向按照情境线、问题线、活动线、知识线和发展线进行，这五条线依次递进，通过创设不同的教学情境将知识的传授与能力的培养紧密结合，使学生在学习化学知识的同时，培养其必备品格与关键能力，推动学生核心素养的发展。

图1 研究思路

纵向分为五个环节，这五个环节层层递进，将中和反应的知识内容形成一个完整的体系，有利于帮助学生梳理课堂知识结构，掌握课堂教学的重、难点。

1）在教学设计过程中，将生活化的情境与中和反应的知识内容融合在一起。以“抗酸药是如何抗酸的”引出课题，接着为解决这一问题，进行酸和碱能否发生反应的探究，通过一系列的探究认识到中和反应的概念、原理和实质，并解答氢氧化铝片的抗酸原理。

2）以另一抗酸药（碳酸氢钠片）进行试误教学，通过让学生判断碳酸氢钠片的抗酸原理是否也利用了中和反应原理以引发学生思考。当学生产生认知冲突，教师再次明确中和反应概念，以此深化学生对于中和反应概念的理解。

3）教师借助数字化传感器探究酸碱中和反应历程，将化学反应历程数字化、动态化和可视化。将信息技术引入化学教学中，能够有效地吸引学生的注意力，激发学生的化学学习热情，为创新性人才的培养作出贡献。此外，通过对曲线图的分析，能够培养学生图表信息解读能力和问题分析处理能力，这符合中高考的考查趋势。

3 教学目标

1）知道酸碱度、pH 的概念，掌握pH 试纸的使用方法，能利用相关概念解决实际问题。

2）通过探究氢氧化钠与盐酸的反应，使学生深刻理解中和反应的概念与本质，培养学生的化学学科素养和实验探究能力。

3）通过联系中和反应在生活中的实际应用，引起学生兴趣，锻炼学生的知识迁移能力，培养学生的科学意识和社会责任感。

4 教学过程

本节课题以“抗酸药是如何抗酸的”为问题主线，以“探究抗酸药治疗胃酸过多症的原理”为情境基础，展开酸碱中和反应的探究性学习。

环节一：氢氧化铝片抗酸药治疗胃酸

【创设情境】如今，有越来越多的学生患胃病，胃病的主要症状就是胃痛、胃胀以及胃酸。其实，人体的胃液本身就是呈酸性的，pH 约在1 ～3 之间，当胃液pH 过小时，就会产生胃酸的症状。在医疗中通常使用氢氧化铝片等抗酸药来治疗胃酸过多症，那么氢氧化铝片是如何抗酸的呢？

【学生思考】通过提高胃液的pH 来治疗胃酸过多症。

【教师讲解】

1）酸碱度。水溶液的酸碱性强弱程度用酸碱度来描述，通常用pH 表示。pH 的范围通常为0 ～14，酸性溶液的pH 小于7，而碱性溶液的pH 通常大于7，而且pH 越小，酸性越强；pH 越大，碱性越强。

2）pH 试纸。使用pH 试纸判断溶液的pH 大小，以此判断溶液的酸碱度。

教师详细介绍并演示pH 试纸的使用方法。

【深入学习】氢氧化铝是碱，胃酸的主要成分是盐酸，服用氢氧化铝片是如何抵抗胃酸过多的呢？是否使胃酸的pH 回归正常范围呢？利用氢氧化铝片治疗胃酸的原理是否使酸和碱发生了反应呢？使用学生最熟悉的两种溶液，即盐酸溶液和氢氧化钠溶液，进行酸和碱混合实验。

【设计意图】教师提出抗酸药如何抗酸的问题，并给出胃酸过多的原因，引发学生思考。学生猜想与pH 有关，教师顺势讲解pH 有关知识内容，之后采用连续式提问，引导学生进行盐酸与氢氧化钠能否发生反应的实验探究。

环节二：氢氧化钠与盐酸混合的实验

1）传统实验。

【设计实验】教师提前准备实验仪器，引导学生进行实验探究。首先用量筒量取0.1 mol/L 的氢氧化钠溶液10 ml 倒入50 ml 的小烧杯中，然后用胶头滴管向盛有氢氧化钠溶液的小烧杯中逐滴加入0.1 mol/L 的盐酸溶液，并用玻璃棒不断搅拌，观察实验现象。

【现象分析】在反应过程中，除烧杯壁有些许热量变化外，无明显现象。那么，如何证明发生了反应呢？

【再次实验】为证明反应的发生，可以从原有物质消失或者有新物质生成两个角度进行验证。学生利用酚酞指示剂进行实验，在开始实验之前，先往0.1 mol/L 的10 ml 氢氧化钠溶液中滴加2 ～3滴酚酞试液，然后重复上述实验步骤进行探究，并注意观察实验现象。

【现象分享】当滴入酚酞试液之后，烧杯内溶液立刻变成红色，随着盐酸的滴入，溶液的红色逐渐褪去，最终变为无色。

【现象解释】酚酞是一种酸碱指示剂，遇碱变红色，在中性条件下和酸性条件下都为无色。实验中，观察到溶液的红色逐渐褪去，这是因为氢氧化钠溶液被消耗掉了，原有物质的消失正好证明了酸和碱发生了化学反应，实验过程如图2 所示。

图2 实验过程

2）手持实验。

【实验介绍】教师借助数字化实验仪器探究氢氧化钠和盐酸是否发生变化。教师首先介绍仪器：

①pH 传感器，相当于pH 计，它可以将pH 随反应时间的变化以曲线的形式呈现在计算机上；

②温度传感器，相当于温度计，可以将温度随反应时间的变化以曲线的形式呈现在计算机上。

【开始实验】实验装置图如图3 所示。将pH传感器或温度传感器连接到数据采集器上，再将数据采集器连接到计算机上，接着取0.1 mol/L 的氢氧化钠溶液10 ml 于小烧杯中，并将烧杯置于磁力搅拌器上。插入pH 传感器或温度传感器，打开磁力搅拌器，并将盐酸溶液逐滴加入烧杯中，开始数据采集。学生认真观察曲线的变化。

图3 数字化实验装置

【实验结果】pH 的曲线呈下降趋势，温度的曲线呈上升趋势。这是什么原因呢？

【学生分析】pH 曲线先呈下降趋势是因为氢氧化钠溶液被消耗，当pH 到达7 之后继续下降，是因为盐酸的大量加入导致pH 迅速减小。将pH 传感器换成温度传感器，重复上述实验操作，可观察到随着反应时间的增加，温度曲线呈上升趋势，说明反应发生，体系呈放热状态。

【设计意图】为验证氢氧化钠和盐酸可以发生化学反应，教师采用传统实验和数字化实验，分别从定性和定量两个角度验证酸和碱可以发生反应，增强化学实验的趣味性和科学性，有利于培养学生严谨求实的科学态度和实验探究能力。

环节三：氢氧化钠与盐酸的反应实质

【微观探析】已经从宏观层面证明氢氧化钠溶液和盐酸溶液是可以发生化学反应的，那微观反应是如何进行的？

【播放视频】微观反应视频。

【教师讲解】通过视频，可以知道盐酸和氢氧化钠在溶液中都是以阴阳离子的形式存在，当两溶液混合时，盐酸中的H+与氢氧化钠中的OH-会相互吸引结合生成水分子，而盐酸中的Cl-与氢氧化钠中的Na+仍以离子的形式存在于溶液当中。由此可以得出：该反应的实质是H++OH-==H2O，其反应的化学方程式为HCl+NaOH==NaCl+H2O。

【大展身手】常见的酸和碱的反应还有很多。请学生模仿氢氧化钠和盐酸的化学方程式，试着写出以下这三个化学反应方程式：

1）氢氧化钠与硫酸；

2）氢氧化钙与盐酸；

3）氢氧化铝与盐酸。

【学生书写】

1）2NaOH+H2SO4==Na2SO4+2H2O

2）Ca(OH)2+2HCl==CaCl2+2H2O

3）Al(OH)3+3HCl==AlCl3+3H2O

【总结归纳】通过观察以上反应方程式的共同点，发现这些反应都是酸与碱反应生成盐和水，通常把这类反应称为中和反应。

1）中和反应：酸+碱==盐+水（放热反应）

2）中和反应的实质：H++OH-==H2O

【探究结果】通过上述化学方程式，发现氢氧化铝与盐酸反应生成三氯化铝和水，是中和反应。即抗酸药氢氧化铝片与胃液中的盐酸发生中和反应，致使胃内的pH 值升高，使胃酸过多的症状得以缓解。

环节四：利用碳酸氢钠进行概念辨析

【创设情境】碳酸氢钠片也是一种抗酸药，显碱性，那碳酸氢钠片治疗胃酸是否也利用了中和反应原理？

【设计实验】学生分组实验，按照图4 方式安装装置，使用双孔塞，分别插入温度计和分液漏斗。通过控制分液漏斗使盐酸逐滴滴入具支试管中，同时观察气球是否发生变化。

图4 学生实验示意图

【实验现象】随着盐酸的加入，气球体积逐渐增大，说明在该反应过程中有气体生成，即碳酸氢钠与盐酸发生反应。

【教师引导】该反应是否属于中和反应？请尝试写出碳酸氢钠与盐酸的反应方程式。

【学生思考】NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2。学生认为该反应是中和反应。

【概念辨析】碳酸氢钠是酸式盐，显碱性，但不是碱。并且碳酸氢钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，也不满足只生成盐和水。所以，该反应不属于中和反应。

【设计意图】提出另一种抗酸药碳酸氢钠片进行试误教学。让学生先通过实验探究证明碳酸氢钠与盐酸发生反应，再让学生写出该化学反应方程式并判断该反应是否为中和反应。此时，学生陷入显碱性和碱的概念误区，以至于错误理解中和反应的概念。教师通过讲解，加深学生对于中和反应的概念理解。

环节五：中和反应在生活实际中的应用

【创设情境】假如被蜜蜂蛰到，涂抹肥皂水可以减轻疼痛。这种说法正确吗？

【学生查阅】黄蜂叮咬皮肤时分泌的汁液呈碱性，涂抹食醋可减轻疼痛；蚊虫叮咬皮肤时分泌蚁酸，通过涂抹氨水或者肥皂水可减轻疼痛。

【创设情境】土壤酸性化会导致农作物减产，那往土壤中加熟石灰是否可改善土壤酸化？

【学生查阅】土壤酸化的主要原因有：有机物的分解，无机肥料的大量使用，酸雨的污染，等等。因此，根据中和反应原理，可以往地里施加熟石灰来改善土壤酸化，增加农作物的产量。

【课后任务】结合中和反应知识联系生活实际，思考生活中还有哪些问题的解决运用了中和反应。

5 结束语

创设情境可使知识内容与生活实际相结合，弱化中学化学知识的抽象性与枯燥感，使学生更好地理解复杂的知识内容。在中和反应的情境化教学过程中，教师创设生动贴切的教学情境，吸引学生兴趣，引导学生自主探究获取知识，让学生感受到直接获取知识的乐趣，以培养化学学习热情。

在中和反应的教学案例中，教师以“抗酸药是如何抗酸的”为问题情境展开教学，设计多个教学环节，环环相扣，紧密联系知识内容，通过探究盐酸与氢氧化钠能否发生反应，引入中和反应的原理、概念、实质及应用这些重要知识内容，并利用多样化的教学手段配合教学，使学生在问题式情境的驱动下自觉思考，探求中和反应知识内涵，提升解决实际问题的能力。在探析中和反应原理及实质的实验过程中，将宏观化学现象、微观反应实质、化学方程式以及曲线分析相结合，形成“宏观—微观—符号—曲线”的学习思维，让学生从四重表征的角度深刻理解中和反应的相关知识内容。在巩固中和反应概念时，设计碳酸氢钠片进行概念的试误教学，根据学生固有思维创设问题情境，引发学生认知冲突，再引导学生重新认识中和反应的概念，以起到深化概念含义的作用。