基于深度學(xué)習(xí)的高三化學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)研究
——以“滴定曲線”復(fù)習(xí)課為例

廣東湛江農(nóng)墾實驗中學(xué)（524094）樂鳳楹

一、教學(xué)背景

（一）關(guān)于深度學(xué)習(xí)

近年來，促進深度學(xué)習(xí)已經(jīng)成為全球基礎(chǔ)教育的發(fā)展趨勢之一。2015 年，美國新媒體聯(lián)盟和美國學(xué)校網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合會合作完成了基礎(chǔ)教育版《地平線報告》。該報告指出，深度學(xué)習(xí)是以創(chuàng)新的方式向?qū)W生傳遞豐富的核心學(xué)習(xí)內(nèi)容，引導(dǎo)他們有效學(xué)習(xí)并能將其所學(xué)付諸應(yīng)用；基于項目的學(xué)習(xí)、基于問題的學(xué)習(xí)、基于探究的學(xué)習(xí)、基于挑戰(zhàn)的學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生獲得更多主動學(xué)習(xí)的經(jīng)歷，都是深度學(xué)習(xí)的方式［1］。

我國教育部基礎(chǔ)教育課程教材發(fā)展中心“深度學(xué)習(xí)總項目組”（以下簡稱“總項目組”）把深度學(xué)習(xí)定義為：在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞著具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，全身心積極參與、體驗成功、獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程。在此基礎(chǔ)上，“總項目組”提出深度學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計四要素：挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)主題、深度學(xué)習(xí)目標、深度學(xué)習(xí)活動、持續(xù)性評價［2］。

（二）深度學(xué)習(xí)在高三復(fù)習(xí)教學(xué)中的現(xiàn)實需求

1.新高考的需要

縱觀近幾年的高考化學(xué)試題，題目素材陌生度高，情境呈現(xiàn)方式新穎，大部分題目都需要學(xué)生對所學(xué)知識進行運用、分析與創(chuàng)新，這正是對學(xué)生高階思維能力的考查。也就是說，現(xiàn)在的高考題已經(jīng)很少考查“是什么”，而更多地考查“為什么”。此外，在2019 年版高考評價體系說明中，明確要求教師要引導(dǎo)教學(xué)，重視教材，夯實學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，給學(xué)生提供深度學(xué)習(xí)和思考的空間［3］。

2.高三復(fù)習(xí)的需要

經(jīng)過前期的復(fù)習(xí)，學(xué)生雖然已經(jīng)學(xué)完中學(xué)化學(xué)所有模塊的知識，初步掌握必備的化學(xué)基礎(chǔ)知識與基本技能。但是，目前的高三復(fù)習(xí)教學(xué)中仍然存在一些不太令人滿意的現(xiàn)象，且多采用“重現(xiàn)知識、分析例題、鞏固練習(xí)”的教學(xué)模式。這樣的復(fù)習(xí)教學(xué)中，教師滔滔不絕地復(fù)述，因內(nèi)容不再有新意，學(xué)生難以提起興趣；學(xué)生機械重復(fù)訓(xùn)練，“三天一小考，五天一大考”，效果卻不盡如人意。而基于深度學(xué)習(xí)的高三復(fù)習(xí)教學(xué)可改變這一現(xiàn)狀，有效提升復(fù)習(xí)教學(xué)效率。

二、基于深度學(xué)習(xí)的高三化學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計及實施

化學(xué)學(xué)科有兩類主題：促進學(xué)生認識能力發(fā)展類主題和實際問題解決類主題［2］。其中，促進學(xué)生認識能力發(fā)展類主題，主要以促進學(xué)生的認識能力發(fā)展為目標。下面，筆者以認識能力發(fā)展類主題“滴定曲線”為例，展示核心素養(yǎng)導(dǎo)向下促進高三學(xué)生深度學(xué)習(xí)的復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計及實施過程，以期為實施“素養(yǎng)為本”教學(xué)提供參考。

（一）考點分析

“滴定曲線”類試題是每年高考化學(xué)的必考題，并且難度較大，區(qū)分度較高。在近5 年高考全國新課標卷中就有9 套試卷考査了這類題型。此類題型充分體現(xiàn)了對圖形認知能力和圖形分析能力的考查，涉及的知識面廣，靈活性高，綜合性強，還考查了“證據(jù)推理與模型認知”核心素養(yǎng)。近5 年高考全國新課標卷中“滴定曲線”的考查內(nèi)容及試題分布如表1所示。

表1 近5年高考全國新課標卷中“滴定曲線”考查統(tǒng)計

（二）學(xué)情分析

經(jīng)過前期的復(fù)習(xí)，學(xué)生看似掌握了酸堿中和滴定的相關(guān)知識，也建立了四大平衡的基本思維模型，但在考試中這方面問題的得分率仍舊較低，可見學(xué)生對相關(guān)知識理解尚淺，沒有形成系統(tǒng)解決問題的思維模型。因此，在后期的復(fù)習(xí)教學(xué)中，教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)真實情境，引導(dǎo)學(xué)生運用已有知識解決實際問題，幫助學(xué)生牢固掌握“滴定曲線”的相關(guān)內(nèi)容，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

（三）教學(xué)目標

1.讓學(xué)生通過對酸堿中和滴定曲線繪制過程的學(xué)習(xí)，重溫酸堿滴定規(guī)律，感受到化學(xué)知識的實用性，激發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣。

2.通過聯(lián)系學(xué)生已有的酸堿中和滴定知識，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會分析溶液中特殊點的微粒分布、酸堿性，掌握三大守恒間的關(guān)聯(lián)以及相關(guān)計算等知識，提升學(xué)生的微觀探析、證據(jù)推理等核心素養(yǎng)。

3.通過引導(dǎo)學(xué)生自主探究，使學(xué)生學(xué)會遷移運用知識，提升圖形認知能力和圖形分析能力，實現(xiàn)知識、能力、素養(yǎng)的全面提升。

（四）教學(xué)流程

本節(jié)課依據(jù)新課標和高考評價體系的要求，參考深度學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計四要素，以滴定曲線的繪制為情境素材，關(guān)注高三學(xué)生的認知水平，進行“素養(yǎng)為本”的專題復(fù)習(xí)，促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)。具體地，通過微觀分析、曲線表征、模型建構(gòu)等，幫助學(xué)生深入理解，形成高階思維，實現(xiàn)知識、能力、素養(yǎng)的全面提升。教學(xué)流程如圖1所示。

圖1 教學(xué)流程

（五）教學(xué)過程

1.創(chuàng)設(shè)情境，提出問題

【創(chuàng)設(shè)情境】播放“酸堿中和滴定曲線的繪制”視頻：室溫下，向20 mL 0.10 mol·L-1HCl 溶液中逐滴加入0.10 mol·L-1NaOH 溶液。試計算各個時刻的pH值并畫出滴定曲線。

【提問】

（1）滴定曲線的起點和終點對應(yīng)的pH 值分別是多少？曲線的走向如何變化？

（2）曲線數(shù)據(jù)有什么規(guī)律？可以選擇哪種指示劑？

【學(xué)生活動】小組交流討論，展示計算結(jié)果（見表2）和繪制的滴定曲線（如圖2）。

表2 學(xué)生計算結(jié)果

圖2 學(xué)生繪制的滴定曲線

設(shè)計意圖：創(chuàng)設(shè)熟悉的情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。通過提問，關(guān)聯(lián)學(xué)生學(xué)過的中和滴定知識，幫助學(xué)生深刻理解滴定曲線的表征功能。

2.聯(lián)系舊知，建構(gòu)模型

【教師活動】引導(dǎo)學(xué)生簡單回顧滴定曲線，強調(diào)滴定曲線的起點、終點、走向等，同時提出問題：如果把HCl 換成CH3COOH 會有何區(qū)別，終點溶液的酸堿性有何變化？如果用HCl 滴定NaOH 或者NH3·H2O，曲線怎樣變化，終點溶液的酸堿性有何變化？

【學(xué)生活動】小組交流討論。

【評析】分析幾種滴定曲線的起點、突變范圍、終點pH值等分別有何特點。

【投影】強酸滴定強堿、強酸滴定弱堿以及強堿滴定弱酸pH曲線的比較。

【結(jié)論】（1）起點：堿滴酸，起點在下；酸滴堿，起點在上。（2）突變范圍：強與強，突變大；強與弱，突變小。（3）終點pH 值：強酸與強堿，終點pH=7；強堿與弱酸，pH＞7；強酸與弱堿，pH＜7。

設(shè)計意圖：通過回顧各種滴定曲線，并提出問題引發(fā)思考，幫助學(xué)生深刻理解滴定曲線的表征功能，初步建構(gòu)滴定曲線的思維模型，提高學(xué)生學(xué)科關(guān)鍵能力，發(fā)展學(xué)生“證據(jù)推理與模型認知”核心素養(yǎng)。

3.原理探析，強化模型

【投影】常溫下，用0.1 mol·L-1NaOH 溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1CH3COOH（Ka=1.75×10-5）溶液，可得滴定曲線如圖3所示?；卮鹨韵聠栴}：

（1）分析圖中各點對應(yīng)的溶質(zhì)、溶液中離子濃度大小關(guān)系以及存在哪些平衡。

（2）能否求出a 點對應(yīng)的pH 值？反之，若已知pH值，能否求出Ka值？

圖3 NaOH滴定CH3COOH的滴定曲線

【學(xué)生活動】小組交流討論，展示成果（見表3）。

表3 溶液中的離子濃度關(guān)系

設(shè)計意圖：通過引導(dǎo)學(xué)生探析原理，幫助學(xué)生確定溶質(zhì)種類及量的關(guān)系，掌握電離理論、水解理論、三大守恒等必備知識，培養(yǎng)學(xué)生高階思維，發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認知”“變化觀念與平衡思想”核心素養(yǎng)。

4.質(zhì)疑再探，延伸模型

【提問】如果將曲線圖的縱坐標改為n（Y），（Y=CH3COOH、CH3COO-），曲線的變化趨勢如何？

【學(xué)生回答】n（CH3COOH）隨著V（NaOH）的增大而減小，n（CH3COO-）隨著V（NaOH）的增大而增大。

【追問】

（1）如果把曲線圖的縱坐標改為物質(zhì)的量分數(shù)δ（Y），曲線的變化趨勢如何？

（2）若將CH3COOH 改為H2A，溶液中H2A、HA-、A2-的物質(zhì)的量分數(shù)如何變化？

【學(xué)生活動】小組交流討論，展示成果（如圖4、圖5）。

圖4 一元酸（以CH3COOH為例）的分布系數(shù)圖

圖5 二元酸H2A的分布系數(shù)圖

設(shè)計意圖：通過改變圖像坐標，引導(dǎo)學(xué)生換位思考，厘清溶液中微粒的分布情況，深入了解二元酸滴定曲線的特點，進而提高學(xué)生的遷移運用能力，幫助學(xué)生掌握分析二元酸滴定曲線的基本思路。

5.調(diào)用知識，運用模型

【投影】（2017 年高考全國Ⅱ卷第12 題改編）改變0.1 mol·L-1二元弱酸H2A溶液的pH，溶液中H2A、HA-、A2-的物質(zhì)的量分數(shù)δ(X)隨pH 的變化如圖6 所示回答以下問題：

（1）寫出H2A的電離方程式及電離平衡表達式。

（2）分別列出pH=1.2、pH=4.2 時溶液中微粒間的守恒關(guān)系。

（3）分別計算常溫下的Ka（1H2A）、Ka（2H2A）。

（4）比較常溫下NaHA 溶液中c（OH-）與c（H+）的大小關(guān)系。

圖6 物質(zhì)的量分數(shù)δ(X)隨pH的變化曲線

【學(xué)生活動】小組交流討論。

設(shè)計意圖：通過探討高考改編題，幫助學(xué)生深刻理解分析滴定曲線的基本思路，發(fā)展學(xué)生高階思維，提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

6.小結(jié)

（1）比較溶液中粒子濃度大小的思維模型：

（2）求電離平衡常數(shù)的思維模型：

三、基于深度學(xué)習(xí)的高三化學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)反思

（一）創(chuàng)設(shè)真實問題情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機

真實的問題情境是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要平臺，同時能為學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)提供真實的展現(xiàn)機會［4］。本節(jié)課創(chuàng)設(shè)了一個學(xué)生熟悉的“滴定曲線繪制”情境，并結(jié)合學(xué)生已有知識，提出相關(guān)問題讓學(xué)生進行探究，擺脫了傳統(tǒng)復(fù)習(xí)教學(xué)效率低、“炒冷飯”的困境。而教師在復(fù)習(xí)教學(xué)中創(chuàng)設(shè)真實且有價值的問題情境，既可讓學(xué)生在解決問題的過程中感受到化學(xué)知識的實用性，又可激發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣。

（二）設(shè)計多重問題，驅(qū)動思維模型建構(gòu)與轉(zhuǎn)化

教師在復(fù)習(xí)教學(xué)中設(shè)計探究性、批判性的問題，可驅(qū)動學(xué)生思維模型的建構(gòu)與轉(zhuǎn)化，提高學(xué)生解決問題的能力，發(fā)展學(xué)生的高階思維。本節(jié)課設(shè)計了多組探究性問題，引導(dǎo)學(xué)生自主探究、深入思考，深度復(fù)習(xí)了滴定反應(yīng)原理，突破了電離平衡常數(shù)計算的學(xué)習(xí)難點，培養(yǎng)了學(xué)生的定量思維和數(shù)據(jù)分析處理能力。

（三）落實“教、學(xué)、評”一體化，促進學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展

在高三化學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)中，教師應(yīng)對學(xué)生即學(xué)即評，實現(xiàn)“教、學(xué)、評”一體化，以提高學(xué)生的復(fù)習(xí)效率。本節(jié)課改編了一道二元酸滴定曲線分析題，要求計算Ka（1H2A）、Ka（2H2A），比較NaHA溶液中c（OH-）與c（H+）的大小關(guān)系。這些答題要求具有較大的挑戰(zhàn)性，多數(shù)學(xué)生無從下手，這就需要教師不斷地根據(jù)學(xué)生反饋的信息去啟發(fā)引導(dǎo)，反復(fù)矯正?；谏疃葘W(xué)習(xí)的高三化學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)只有重視教學(xué)反思與評價，充分發(fā)揮教學(xué)評價的催化作用，落實“教、學(xué)、評”一體化，才能有效促進學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。