構建定量分析思維模型 促進證據推理素養形成

戴正裕

摘? 要：根據氫氧化鈉滴定醋酸的滴定曲線，引導學生通過定性討論滴定曲線中的特殊點中粒子濃度大小，進一步引入定量分析，同時構建曲線中任意點的粒子濃度大小的比較方法，形成滴定過程中粒子濃度變化的動態過程，建立解決此類問題的思維模型。

關鍵詞：定量分析;證據推理;中和滴定;粒子濃度

一、理論剖析

《普通高中化學課程標準2017版（2020年修訂）》中關于化學核心素養水平明確提出“能從定量和定性結合上收集證據，能通過定性分析和定量計算推出合理結論”。化學學科教學視域下的定量分析思維是證據推理的這一學科核心素養的重要手段和方法，學科核心素養中正確推理的培育是完成感性認識到理性認識的重要途徑，是一種深度學習，進一步轉向理解、歸納、掌握、運用，并結合原有認知結構建立知識間的相互聯系。

酸堿中和滴定是高中化學反應原理的重要內容，是pH應用的重要內容。在中和反應過程中，隨著pH的變化，溶液中的粒子濃度也在發生變化。酸堿中和滴定中粒子濃度與pH的動態變化一直是教學的重點，尤其是有弱電解質參與的中和反應，其中涉及多個平衡體系的處理更是學生學習的難點。關于NaOH滴定CH3COOH過程中粒子濃度的關系，以往有文獻基于運用微粒觀、平衡觀、守恒觀和辯證觀定性討論pH=7中性點和化學計量點的粒子濃度，也有文獻報道了借助定量計算討論pH=7時CH3COOH和CH3COONa混合溶液中粒子濃度的表達式。本文就如何基于定性和定量兩個視角動態呈現NaOH滴定CH3COOH過程中整體的微粒變化，如何定量解決滴定過程中任意一點的粒子濃度（包含CH3COOH分子濃度）比較，使學生形成整體的認識，進行深入探討。本文是在學生整體完成電解質溶液學習后的拓展課，以酸堿中和滴定為載體綜合運用電離平衡、水解平衡及平衡常數解決滴定過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內容，將定性分析與定量分析有機結合，使學生對宏觀現象可以從微觀層面進行解釋和認識，能夠深刻理解酸堿中和滴定過程中多個平衡體系的相互影響和相互作用，學會在定性分析離子濃度大小的同時利用電離平衡常數等數據進行定量分析，解決定性討論難以解決的問題，深刻理解滴定過程中粒子濃度的動態變化，建立解決多重平衡問題的模型，掌握多角度分析問題和解決問題的方法，突破多重平衡體系中粒子濃度大小比較的難點。這節課的內容具有較強的綜合性，對學生的要求較高，對于思維品質較好、基礎知識扎實的學優生能夠起到提升思維品質的重要作用。

二、教學目標

根據上述關于知識內容的選取和對課標等文本的解讀及設計思想的分析，本節課的教學目標確定為：

1.從定性和定量兩個視角，探討酸堿中和滴定過程中粒子濃度的變化。能夠利用熟悉的電荷守恒、物料守恒、平衡常數定量計算和解釋滴定過程中粒子濃度的變化，認識多重平衡體系的特點。

2.學會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識思路，基于推導定量計算的結果進行證據推理和模型構建，提高學生邏輯思維能力，實現思維的進階。

三、教學流程

四、教學反思

促進學生定量分析思維發展，用定量分析思維進行證據推理，是以促進學生認識發展為本的教學的重要環節。學生具有較高認識發展水平的一個重要標志就是能夠運用定性分析和定量分析對問題進行論證。定量分析思維是認識深度的重要體現，能夠先行進行定性的基本認識，再應用定量思維細化認識，對定性認識進行論證和推理，由定性上升為定量，最后再進行定性總結和歸納，這是認識有序性的重要體現。由此，培養學生的定量分析思維是學生實現自我構建思維方法、促進學生認識發展的重要手段。從教師層面講，教師要將學科知識轉化為學生思維發展的教學，教師對學科教學認識發展會促進學生對學科認識思維的發展，這一過程的關鍵是“轉化”，將教師的學科認識轉化為使學生獲得學科的認識方法，不是淺層的記憶，而是深人的學科理解。充分利用數據進行定量分析，使用定量分析進行證據推理，能夠使學生在學科認知上更深人，更接近本源。

因此，基于定量分析思維的教學是完成這個“轉化”的重要載體。教學中使學生充分理解定量分析思維的重要性，根據所得證據去證實和證偽學習中所遇到的問題，使學生形成基于證據推理的科學分析的思維品質，形成定性和定量相結合的思維方式。基于證據的教學會使課堂充滿趣味和歡樂積極主動的推理會讓學生享受到思辨的快樂，而這又會使學習富有挑戰性。運用數據通過定量分析思維進行證據推理，使學生突破定性分析的局限，達到提升學生思維的重要作用。

參考文獻：

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

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