以酸堿中和滴定為例的新老教材分析

高文蕾

（株洲新鳳凰高級中學 湖南株洲 412008）

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

2020年開始，我國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（后簡稱新教材）。它依據2017年發布的新課標進行編寫。與2003年出版的以三維目標為課程目標的人教版老教材（后簡稱老教材）相比，新教材開始按照培養學生學科核心素養進行編寫。

一個學科的核心素養，指的是以學科知識和技能為基本，適應學生終身發展，融合了情感、心態以及價值觀念而產生的全面的、本質的能力，是該學科育人價值的集中體現[2]?；瘜W學科核心素養包括五大方面：宏觀辨識與微觀探析；變化觀念與平衡思想；證據推理與模型認知；科學探究與創新意識；科學精神與社會責任[1]。教材是教育教學的主要實際載體，體現國家對新時代人才培養的要求，即教材體現國家意志[2]。新課改過程中應運而生的新教材在編寫過程中，為了貫徹國家意志，培養各個學科核心素養全面發展的學生，教材也對應發生了改變。在酸堿中和滴定實驗中，新教材的編寫都對化學學科核心素養中的每一條進行了詮釋。所以，筆者將結合核心素養的培養，對新老教材從課標地位、欄目設置、實驗活動目的、附加材料等方面進行比較，給年輕教師提供教學素材。

一、欄目設置

新教材改革后，酸堿中和滴定實驗依然被編寫在選修教材中，但老教材將不同教學模塊分為必修模塊（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）。對于酸堿中和滴定實驗所在教材與章節，老教材《選修四·化學反應原理》變更為新教材《選擇性必修一·化學反應原理》。新老教材的整體知識布局沒有大型變化，酸堿中和滴定實驗均出現在兩本教材的第三章，標題為水溶液中的離子平衡（老），水溶液中的離子反應與平衡（新），而它們也同時屬于水的電離與溶液的pH值計算的小節中，節名略有區別，標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沒有發生很大改變，但是在兩版教材中它們的欄目設置卻有不同。兩冊書中，酸堿中和滴定都分為兩個部分進行教學，一部分屬于正文部分，另一部分屬于實驗實踐部分。在老教材的正文部分中，酸堿中和滴定實驗出現在該節內容的第二個小標題：溶液的酸堿性與pH值，屬于出現在pH值的應用內容中，而實驗實踐部分，它屬于“實踐活動”欄目，標題為“實驗測定酸堿中和滴定曲線”，全書中并沒有出現以酸堿中和滴定實驗為標題的欄目；在新教材的正文部分，在本節內容中，酸堿中和滴定直接以該節第三個小標題的正文標題出現，整個小標題下的內容都圍繞酸堿中和滴定，實驗實踐部分的中和滴定出現在整章的末尾，欄目名為實踐活動，標題是強酸與強堿的中和滴定，也是全部圍繞酸堿中和滴定進行編排。

這里我們不難看出，在新教材中，這種欄目設置的變化不僅僅是將酸堿中和滴定作為一個單獨的章節小標題和實踐活動獨立出來，而是作為一個非常重要的實驗概念和操作被設置在了非常醒目的位置上，著重強調其概念與實驗過程，可以讓學生快速找到酸堿中和滴定的相關知識點，而不是要通過找到pH值測定再間接找到滴定實驗。所以，與老教材相比，新教材的欄目設置更加獨立，又有利于學生準確地找到其相關知識點，內容更加突出。

二、課標地位

教材編寫的依據是課程標準。在2003年施行的老課標中，酸堿中和滴定出現在課標內容的活動與探究建議，而不是出現在內容標準中，表述語言為：實驗，用pH計測定中和反應過程中溶液pH的變化，繪制滴定曲線。在現今施行的新課標中，酸堿中和滴定出現在水溶液中的離子反應與平衡章節的實驗小節中，以必做實驗的形式進入課標[7]。

通過兩版課標的內容比較，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獨立實驗，是用pH計測定中和反應過程中溶液pH的變化，繪制滴定曲線的實踐活動中的實驗方法。在這個實踐活動中，滴定是作為一種實驗手段出現，而不是實驗的主體。課標的設置反饋至教材設置上，最直接的體現就是老教材欄目設置時未將酸堿中和滴定設置為獨立欄目；而在新課標中則對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驗，不是某一個實踐活動中的實驗手段。同樣，在教材中，作為必做的一個獨立實驗，酸堿中和滴定擁有單獨的欄目和章節名。通過課標地位的對比，我們發現，新教材改革后，酸堿中和滴定的地位得到提升。也就是說，在核心素養體系下，將酸堿中和滴定作為獨立實驗更好地適應了學生的認知發展水平，更有利于學生發展期知識、技能水平，即可以更好地將學科核心素養進行呈現。

三、實驗活動目的

鑒于在老教材中酸堿中和滴定是測定溶液中pH值變化的方法，是繪制酸堿滴定曲線的數據采集手段，由此，我們可以清晰認知到，進行滴定實驗的目的是精確測定溶液的pH值，即側重于為了得到精確數據。教師依據課程標準進行教學設計時，會更強調準確的實驗操作，避免可能會引起誤差的錯誤行為以及錯誤操作可能會對實驗結果的影響。所以，依據老課標進行的教學設計會更加重視實驗的前期準備，如標準液的配置、不同酸堿溶液滴定時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行潤洗，注液完成后還需要觀察是否已經排空滴定管尖嘴處氣泡以及實驗過程中的操作，更加強調滴定作為精確實驗的精確度，也會著重介紹錯誤操作以及對其進行誤差分析。由此我們會發現，老教材中，酸堿中和滴定實驗強調的是實驗操作，即更加重視三維目標中的知識與技能維度。

在知識與技能維度下，由于該實驗涉及的實驗操作與注意事項非常多，甚至最主要的實驗器材，酸、堿式滴定管都是學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，學生對酸堿中和滴定實驗的認知容易停留在淺表概念的掌握，對實驗本身的學習也容易局限在了解每個步驟和實驗流程，忽視實驗原理與操作原理。建立在淺表學習基礎上的學生很難在之后面對較高難度的滴定實驗題或者變式題中實現舉一反三解決題目，甚至難以理解老師對題目的解析。

新教材體系下，作為獨立實驗的中和滴定，擁有更加明確的實驗目的，除了包括老教材所強調的實驗操作，更加明確、清晰強調，中和滴定的實驗原理是用已知酸（堿）的濃度測定未知堿（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。在這個過程中，學生如果沒有對中和滴定的原理足夠理解，就無法順利完成整個實驗。所以，在新教材中，酸堿中和滴定的重點內容轉變為了對滴定原理的理解。這種轉變不僅僅更加肯定了中和滴定在高中化學實驗中的重要地位，而且更是強調了中和滴定作為其他種類滴定的原型，為了延伸滴定的應用，深化滴定原理學習[3]。

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

綜上所說，在新教材中，學生通過操作實驗儀器，同時根據酸堿指示劑顏色的指示判定錐形瓶中的物質是否已經和滴定管中滴落物質恰好完全反應，完成用已知濃度溶液測定未知溶液的濃度、對溶液中微觀粒子濃度變化的分析以及實驗數據的處理，進而繪制滴定曲線。在這個過程中，學生需要通過宏觀現象推測、判斷溶液中微觀粒子濃度的變化，也需要根據不同的實驗對象如以弱酸或者弱堿為對象的滴定更換指示劑的種類，宏觀辨識與微觀探析能力獲得提升，更加重視微觀粒子的變化會對宏觀現象的影響，從變化的角度重現看待現象本身，也會更加重視宏觀現象變化對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類型的滴定的基礎模板，在學生的認知世界里建立了以滴定實驗為中心的認知模型，為學生在處理其他種類滴定題型時可以以酸堿中和滴定為藍本，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

酸堿中和滴定實驗相對于高中范圍內其他實驗具有特殊性。首先，酸堿中和滴定實驗的實驗目的的精確測量未知溶液的濃度，是一個定量實驗，與高中絕大部分以觀察實驗現象為目的的實驗有很大差異；其次，實驗所使用的核心儀器：滴定管是讀數可以精確至小數點后四位的精確量取液體的儀器，其結構決定了它的種類選擇、使用方式與讀數都與之前的儀器大不相同；最后，作為以中和反應為核心的實驗，選擇合適的酸堿指示劑指示反應終點也是很重要的，所以酸堿指示劑指示溶液酸堿性的原理也是學習選擇指示劑非常重要的一環。綜上所述，酸堿中和滴定實驗作為綜合性強，原理較復雜的實驗，為補充學生對實驗認知的空缺，教材需要對其實驗原理與實驗過程進行大量的材料補充。新老教材都是在編寫的過程中以不同的欄目對實驗過程中所需資料進行補充，補充形式包括文字、圖像等[5]。但新老教材的附加資料呈現形式也有一定區別，新教材在老教材基礎上對附加資料進行了增補與改進。

1.酸堿指示劑的變色范圍

酸堿中和滴定實驗中，最關鍵的一步就是滴定終點的判斷。在實驗中，我們借助酸堿指示劑的顏色變化來判斷是否恰好達到滴定終點。高中常見的指示劑包括石蕊、酚酞、甲基橙，它們都是通過結合氫離子或氫氧根離子體現出不同的顏色，從而對溶液酸堿性進行指示。不同的指示劑有不同的變色區間，每個區間的顏色也各有不同，實驗時需要根據滴定物質的具體情況選擇不同的指示劑。例如：強酸與弱堿相互滴定時，應選用甲基橙；強堿與弱酸相互滴定時，應選用酚酞；石蕊的變色范圍（pH5.0～8.0）太寬，到達滴定終點時顏色變化不明顯，不易觀察[6]。

對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行介紹，老教材以表格方式進行介紹，但是表格中，只有變色范圍與酸色、堿色的文字性描述，不直觀同時遺漏中間色區間；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間展示在同一pH標尺上，具有比較意義且直觀地展示出不同指示劑的顏色變化。

2.關于儀器

對于滴定實驗，核心儀器滴定管的選擇和使用是重點內容，根據藥品的化學性質使用的滴定管不同，酸性與強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。

但新教材實驗活動小字說明部分提到“使用聚四氟乙烯活塞的滴定管為酸堿通用滴定管”，說明新教材也對必做實驗中核心儀器的闡述也在進步和創新，迎合了學科核心素養中非常重要的創新意識和發展意識。

3.關于實驗的分析地位

我們知道，高中化學實驗基本可分為定性實驗與定量實驗[7]，酸堿中和滴定屬于為數不多的定量實驗，在高考中涉及數據解讀與誤差分析[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”欄目明確指出其定量實驗的地位，明確要求學生在本實驗中需要掌握數據分析與處理的方法。

綜上所述，以酸堿中和滴定為例對新老教材進行比較分析，新教材為了培育學生核心素養，讓學生擁有發展、創新、舉一反三等重要素養，在教材編排上進行了較大程度的修改。新版教材更好地適應學生認知發展，強調知識的深度學習，引導學生在學習過程中建立自身的認知體系，以有限的知識為基礎和模型，接觸到陌生知識時也可以“以舊克新”。新教材也更加重視引導學生不拘泥于傳統教學內容的約束，積極地向學生傳遞社會、科學進步飛速的當今，不管是課程還是教材，都在與時代相接軌，與學生共同進步，共同吸納新的內容來充溢與完善自身的一種正能量。教師們也要順應新課改的潮流，合理地調整、創新教學方法，使用好新教材，為學生做好“指路人”。