以酸堿中和滴定為例的新老教材分析

高文蕾

（株洲新鳳凰高級(jí)中學(xué) 湖南株洲 412008）

酸堿中和滴定，是通過精確量取酸堿溶液體積，用已知物質(zhì)的量濃度的酸（或堿）來測(cè)定未知物質(zhì)的量濃度的堿（或酸）的方法，是高中化學(xué)中少有但十分重要的定量實(shí)驗(yàn)，是氧化還原滴定、沉淀滴定等的知識(shí)原型，是高考實(shí)驗(yàn)的必考點(diǎn)之一。它涉及多個(gè)考點(diǎn)，如精準(zhǔn)儀器滴定管的使用與操作、酸堿中和的濃度計(jì)算、離子濃度的變化、指示劑選擇對(duì)滴定終點(diǎn)的影響和圖像分析、誤差分析等，綜合性強(qiáng)，有非常重要的地位。

2020年開始，我國(guó)絕大部分省市開始使用人民教育出版社2019年出版的人教版新教材（后簡(jiǎn)稱新教材）。它依據(jù)2017年發(fā)布的新課標(biāo)進(jìn)行編寫。與2003年出版的以三維目標(biāo)為課程目標(biāo)的人教版老教材（后簡(jiǎn)稱老教材）相比，新教材開始按照培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)進(jìn)行編寫。

一個(gè)學(xué)科的核心素養(yǎng)，指的是以學(xué)科知識(shí)和技能為基本，適應(yīng)學(xué)生終身發(fā)展，融合了情感、心態(tài)以及價(jià)值觀念而產(chǎn)生的全面的、本質(zhì)的能力，是該學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)[2]?；瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括五大方面：宏觀辨識(shí)與微觀探析；變化觀念與平衡思想；證據(jù)推理與模型認(rèn)知；科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)；科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任[1]。教材是教育教學(xué)的主要實(shí)際載體，體現(xiàn)國(guó)家對(duì)新時(shí)代人才培養(yǎng)的要求，即教材體現(xiàn)國(guó)家意志[2]。新課改過程中應(yīng)運(yùn)而生的新教材在編寫過程中，為了貫徹國(guó)家意志，培養(yǎng)各個(gè)學(xué)科核心素養(yǎng)全面發(fā)展的學(xué)生，教材也對(duì)應(yīng)發(fā)生了改變。在酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)中，新教材的編寫都對(duì)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中的每一條進(jìn)行了詮釋。所以，筆者將結(jié)合核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，對(duì)新老教材從課標(biāo)地位、欄目設(shè)置、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)目的、附加材料等方面進(jìn)行比較，給年輕教師提供教學(xué)素材。

一、欄目設(shè)置

新教材改革后，酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)依然被編寫在選修教材中，但老教材將不同教學(xué)模塊分為必修模塊（兩本）和選修模塊（六本），新教材則分為必修模塊（兩本）和選擇性必修模塊（三本）。對(duì)于酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)所在教材與章節(jié)，老教材《選修四·化學(xué)反應(yīng)原理》變更為新教材《選擇性必修一·化學(xué)反應(yīng)原理》。新老教材的整體知識(shí)布局沒有大型變化，酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)均出現(xiàn)在兩本教材的第三章，標(biāo)題為水溶液中的離子平衡（老），水溶液中的離子反應(yīng)與平衡（新），而它們也同時(shí)屬于水的電離與溶液的pH值計(jì)算的小節(jié)中，節(jié)名略有區(qū)別，標(biāo)題分別為水的電離和溶液的酸堿性（老）、水的電離和溶液的pH值（新）。

雖然在新老教材中，酸堿中和滴定的章節(jié)沒有發(fā)生很大改變，但是在兩版教材中它們的欄目設(shè)置卻有不同。兩冊(cè)書中，酸堿中和滴定都分為兩個(gè)部分進(jìn)行教學(xué)，一部分屬于正文部分，另一部分屬于實(shí)驗(yàn)實(shí)踐部分。在老教材的正文部分中，酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)在該節(jié)內(nèi)容的第二個(gè)小標(biāo)題：溶液的酸堿性與pH值，屬于出現(xiàn)在pH值的應(yīng)用內(nèi)容中，而實(shí)驗(yàn)實(shí)踐部分，它屬于“實(shí)踐活動(dòng)”欄目，標(biāo)題為“實(shí)驗(yàn)測(cè)定酸堿中和滴定曲線”，全書中并沒有出現(xiàn)以酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)為標(biāo)題的欄目；在新教材的正文部分，在本節(jié)內(nèi)容中，酸堿中和滴定直接以該節(jié)第三個(gè)小標(biāo)題的正文標(biāo)題出現(xiàn)，整個(gè)小標(biāo)題下的內(nèi)容都圍繞酸堿中和滴定，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐部分的中和滴定出現(xiàn)在整章的末尾，欄目名為實(shí)踐活動(dòng)，標(biāo)題是強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的中和滴定，也是全部圍繞酸堿中和滴定進(jìn)行編排。

這里我們不難看出，在新教材中，這種欄目設(shè)置的變化不僅僅是將酸堿中和滴定作為一個(gè)單獨(dú)的章節(jié)小標(biāo)題和實(shí)踐活動(dòng)獨(dú)立出來，而是作為一個(gè)非常重要的實(shí)驗(yàn)概念和操作被設(shè)置在了非常醒目的位置上，著重強(qiáng)調(diào)其概念與實(shí)驗(yàn)過程，可以讓學(xué)生快速找到酸堿中和滴定的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，而不是要通過找到pH值測(cè)定再間接找到滴定實(shí)驗(yàn)。所以，與老教材相比，新教材的欄目設(shè)置更加獨(dú)立，又有利于學(xué)生準(zhǔn)確地找到其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，內(nèi)容更加突出。

二、課標(biāo)地位

教材編寫的依據(jù)是課程標(biāo)準(zhǔn)。在2003年施行的老課標(biāo)中，酸堿中和滴定出現(xiàn)在課標(biāo)內(nèi)容的活動(dòng)與探究建議，而不是出現(xiàn)在內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中，表述語言為：實(shí)驗(yàn)，用pH計(jì)測(cè)定中和反應(yīng)過程中溶液pH的變化，繪制滴定曲線。在現(xiàn)今施行的新課標(biāo)中，酸堿中和滴定出現(xiàn)在水溶液中的離子反應(yīng)與平衡章節(jié)的實(shí)驗(yàn)小節(jié)中，以必做實(shí)驗(yàn)的形式進(jìn)入課標(biāo)[7]。

通過兩版課標(biāo)的內(nèi)容比較，我們可以直觀、清晰地看到：在老教材中，酸堿中和滴定不是一個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，是用pH計(jì)測(cè)定中和反應(yīng)過程中溶液pH的變化，繪制滴定曲線的實(shí)踐活動(dòng)中的實(shí)驗(yàn)方法。在這個(gè)實(shí)踐活動(dòng)中，滴定是作為一種實(shí)驗(yàn)手段出現(xiàn)，而不是實(shí)驗(yàn)的主體。課標(biāo)的設(shè)置反饋至教材設(shè)置上，最直接的體現(xiàn)就是老教材欄目設(shè)置時(shí)未將酸堿中和滴定設(shè)置為獨(dú)立欄目；而在新課標(biāo)中則對(duì)酸堿中和滴定有非常明確的要求，它是高中選擇性必修教材中的必做實(shí)驗(yàn)，不是某一個(gè)實(shí)踐活動(dòng)中的實(shí)驗(yàn)手段。同樣，在教材中，作為必做的一個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，酸堿中和滴定擁有單獨(dú)的欄目和章節(jié)名。通過課標(biāo)地位的對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)，新教材改革后，酸堿中和滴定的地位得到提升。也就是說，在核心素養(yǎng)體系下，將酸堿中和滴定作為獨(dú)立實(shí)驗(yàn)更好地適應(yīng)了學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平，更有利于學(xué)生發(fā)展期知識(shí)、技能水平，即可以更好地將學(xué)科核心素養(yǎng)進(jìn)行呈現(xiàn)。

三、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)目的

鑒于在老教材中酸堿中和滴定是測(cè)定溶液中pH值變化的方法，是繪制酸堿滴定曲線的數(shù)據(jù)采集手段，由此，我們可以清晰認(rèn)知到，進(jìn)行滴定實(shí)驗(yàn)的目的是精確測(cè)定溶液的pH值，即側(cè)重于為了得到精確數(shù)據(jù)。教師依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)更強(qiáng)調(diào)準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)操作，避免可能會(huì)引起誤差的錯(cuò)誤行為以及錯(cuò)誤操作可能會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。所以，依據(jù)老課標(biāo)進(jìn)行的教學(xué)設(shè)計(jì)會(huì)更加重視實(shí)驗(yàn)的前期準(zhǔn)備，如標(biāo)準(zhǔn)液的配置、不同酸堿溶液滴定時(shí)酸堿指示劑的選擇等，還有酸、堿式滴定管的正確選擇與正確操作，如洗凈的滴定管注入溶液前需進(jìn)行潤(rùn)洗，注液完成后還需要觀察是否已經(jīng)排空滴定管尖嘴處氣泡以及實(shí)驗(yàn)過程中的操作，更加強(qiáng)調(diào)滴定作為精確實(shí)驗(yàn)的精確度，也會(huì)著重介紹錯(cuò)誤操作以及對(duì)其進(jìn)行誤差分析。由此我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，老教材中，酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)的是實(shí)驗(yàn)操作，即更加重視三維目標(biāo)中的知識(shí)與技能維度。

在知識(shí)與技能維度下，由于該實(shí)驗(yàn)涉及的實(shí)驗(yàn)操作與注意事項(xiàng)非常多，甚至最主要的實(shí)驗(yàn)器材，酸、堿式滴定管都是學(xué)生第一次接觸的儀器，而且是高中范圍中少有的精確度很高的儀器，學(xué)生對(duì)酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知容易停留在淺表概念的掌握，對(duì)實(shí)驗(yàn)本身的學(xué)習(xí)也容易局限在了解每個(gè)步驟和實(shí)驗(yàn)流程，忽視實(shí)驗(yàn)原理與操作原理。建立在淺表學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上的學(xué)生很難在之后面對(duì)較高難度的滴定實(shí)驗(yàn)題或者變式題中實(shí)現(xiàn)舉一反三解決題目，甚至難以理解老師對(duì)題目的解析。

新教材體系下，作為獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的中和滴定，擁有更加明確的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，除了包括老教材所?qiáng)調(diào)的實(shí)驗(yàn)操作，更加明確、清晰強(qiáng)調(diào)，中和滴定的實(shí)驗(yàn)原理是用已知酸（堿）的濃度測(cè)定未知堿（酸）的濃度，判斷滴定過程中各階段微觀粒子的濃度變化，從而畫出滴定曲線。在這個(gè)過程中，學(xué)生如果沒有對(duì)中和滴定的原理足夠理解，就無法順利完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。所以，在新教材中，酸堿中和滴定的重點(diǎn)內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)榱藢?duì)滴定原理的理解。這種轉(zhuǎn)變不僅僅更加肯定了中和滴定在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的重要地位，而且更是強(qiáng)調(diào)了中和滴定作為其他種類滴定的原型，為了延伸滴定的應(yīng)用，深化滴定原理學(xué)習(xí)[3]。

滴定實(shí)驗(yàn)是高考的必考實(shí)驗(yàn)，但不僅僅只考察中和滴定，更多的是考察與其原理相似，但反應(yīng)類型不同的氧化還原滴定，即中和滴定作為所有滴定的學(xué)習(xí)模板出現(xiàn)在我們的教材中，將原理舉一反三再應(yīng)用于別的滴定中。

綜上所說，在新教材中，學(xué)生通過操作實(shí)驗(yàn)儀器，同時(shí)根據(jù)酸堿指示劑顏色的指示判定錐形瓶中的物質(zhì)是否已經(jīng)和滴定管中滴落物質(zhì)恰好完全反應(yīng)，完成用已知濃度溶液測(cè)定未知溶液的濃度、對(duì)溶液中微觀粒子濃度變化的分析以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，進(jìn)而繪制滴定曲線。在這個(gè)過程中，學(xué)生需要通過宏觀現(xiàn)象推測(cè)、判斷溶液中微觀粒子濃度的變化，也需要根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)對(duì)象如以弱酸或者弱堿為對(duì)象的滴定更換指示劑的種類，宏觀辨識(shí)與微觀探析能力獲得提升，更加重視微觀粒子的變化會(huì)對(duì)宏觀現(xiàn)象的影響，從變化的角度重現(xiàn)看待現(xiàn)象本身，也會(huì)更加重視宏觀現(xiàn)象變化對(duì)微觀粒子變化的反證明。更重要的是，中和滴定作為其他反應(yīng)類型的滴定的基礎(chǔ)模板，在學(xué)生的認(rèn)知世界里建立了以滴定實(shí)驗(yàn)為中心的認(rèn)知模型，為學(xué)生在處理其他種類滴定題型時(shí)可以以酸堿中和滴定為藍(lán)本，快速地將不熟悉的新類型滴定類化為酸堿中和滴定，用相似的思維模式解決陌生的問題[4]。

四、附加材料

酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)相對(duì)于高中范圍內(nèi)其他實(shí)驗(yàn)具有特殊性。首先，酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡木_測(cè)量未知溶液的濃度，是一個(gè)定量實(shí)驗(yàn)，與高中絕大部分以觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為目的的實(shí)驗(yàn)有很大差異；其次，實(shí)驗(yàn)所使用的核心儀器：滴定管是讀數(shù)可以精確至小數(shù)點(diǎn)后四位的精確量取液體的儀器，其結(jié)構(gòu)決定了它的種類選擇、使用方式與讀數(shù)都與之前的儀器大不相同；最后，作為以中和反應(yīng)為核心的實(shí)驗(yàn)，選擇合適的酸堿指示劑指示反應(yīng)終點(diǎn)也是很重要的，所以酸堿指示劑指示溶液酸堿性的原理也是學(xué)習(xí)選擇指示劑非常重要的一環(huán)。綜上所述，酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)作為綜合性強(qiáng)，原理較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，為補(bǔ)充學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知的空缺，教材需要對(duì)其實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行大量的材料補(bǔ)充。新老教材都是在編寫的過程中以不同的欄目對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中所需資料進(jìn)行補(bǔ)充，補(bǔ)充形式包括文字、圖像等[5]。但新老教材的附加資料呈現(xiàn)形式也有一定區(qū)別，新教材在老教材基礎(chǔ)上對(duì)附加資料進(jìn)行了增補(bǔ)與改進(jìn)。

1.酸堿指示劑的變色范圍

酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)中，最關(guān)鍵的一步就是滴定終點(diǎn)的判斷。在實(shí)驗(yàn)中，我們借助酸堿指示劑的顏色變化來判斷是否恰好達(dá)到滴定終點(diǎn)。高中常見的指示劑包括石蕊、酚酞、甲基橙，它們都是通過結(jié)合氫離子或氫氧根離子體現(xiàn)出不同的顏色，從而對(duì)溶液酸堿性進(jìn)行指示。不同的指示劑有不同的變色區(qū)間，每個(gè)區(qū)間的顏色也各有不同，實(shí)驗(yàn)時(shí)需要根據(jù)滴定物質(zhì)的具體情況選擇不同的指示劑。例如：強(qiáng)酸與弱堿相互滴定時(shí)，應(yīng)選用甲基橙；強(qiáng)堿與弱酸相互滴定時(shí)，應(yīng)選用酚酞；石蕊的變色范圍（pH5.0～8.0）太寬，到達(dá)滴定終點(diǎn)時(shí)顏色變化不明顯，不易觀察[6]。

對(duì)不同指示劑的變色范圍，新老教材都給出了專門的資料卡片進(jìn)行介紹，老教材以表格方式進(jìn)行介紹，但是表格中，只有變色范圍與酸色、堿色的文字性描述，不直觀同時(shí)遺漏中間色區(qū)間；新教材中沒有表格，直接使用比色卡，將所有指示劑的所有變色區(qū)間展示在同一pH標(biāo)尺上，具有比較意義且直觀地展示出不同指示劑的顏色變化。

2.關(guān)于儀器

對(duì)于滴定實(shí)驗(yàn)，核心儀器滴定管的選擇和使用是重點(diǎn)內(nèi)容，根據(jù)藥品的化學(xué)性質(zhì)使用的滴定管不同，酸性與強(qiáng)氧化性試劑必須使用酸式滴定管，堿性或還原性試劑使用堿式滴定管。

但新教材實(shí)驗(yàn)活動(dòng)小字說明部分提到“使用聚四氟乙烯活塞的滴定管為酸堿通用滴定管”，說明新教材也對(duì)必做實(shí)驗(yàn)中核心儀器的闡述也在進(jìn)步和創(chuàng)新，迎合了學(xué)科核心素養(yǎng)中非常重要的創(chuàng)新意識(shí)和發(fā)展意識(shí)。

3.關(guān)于實(shí)驗(yàn)的分析地位

我們知道，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本可分為定性實(shí)驗(yàn)與定量實(shí)驗(yàn)[7]，酸堿中和滴定屬于為數(shù)不多的定量實(shí)驗(yàn)，在高考中涉及數(shù)據(jù)解讀與誤差分析[8]。在老教材中并沒有明確的文字說明描述其定量的地位，而新教材中用“方法引導(dǎo)”欄目明確指出其定量實(shí)驗(yàn)的地位，明確要求學(xué)生在本實(shí)驗(yàn)中需要掌握數(shù)據(jù)分析與處理的方法。

綜上所述，以酸堿中和滴定為例對(duì)新老教材進(jìn)行比較分析，新教材為了培育學(xué)生核心素養(yǎng)，讓學(xué)生擁有發(fā)展、創(chuàng)新、舉一反三等重要素養(yǎng)，在教材編排上進(jìn)行了較大程度的修改。新版教材更好地適應(yīng)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展，強(qiáng)調(diào)知識(shí)的深度學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中建立自身的認(rèn)知體系，以有限的知識(shí)為基礎(chǔ)和模型，接觸到陌生知識(shí)時(shí)也可以“以舊克新”。新教材也更加重視引導(dǎo)學(xué)生不拘泥于傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的約束，積極地向?qū)W生傳遞社會(huì)、科學(xué)進(jìn)步飛速的當(dāng)今，不管是課程還是教材，都在與時(shí)代相接軌，與學(xué)生共同進(jìn)步，共同吸納新的內(nèi)容來充溢與完善自身的一種正能量。教師們也要順應(yīng)新課改的潮流，合理地調(diào)整、創(chuàng)新教學(xué)方法，使用好新教材，為學(xué)生做好“指路人”。