运用“手持技术”与“互动课堂反馈系统”的高三化学复习课教学实践与思考——基于TRTM四重表征教学模式的“离子浓度大小比较专题”教学设计，本文主要内容关键词为：互动论文,表征论文,浓度论文,教学设计论文,教学模式论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、设计思想
在“离子浓度大小比较专题”复习中，针对学生的困惑，创设中和滴定实验情景，通过实验辨析“pH=7”与“完全中和”的含义。运用手持技术实验定量地描绘盐酸滴定氨水的pH曲线，通过对滴定前、完全中和两点的分析来确定电离平衡和水解平衡的适用范围。通过分析滴定过程中pH曲线变化趋势由碱性、中性过渡到酸性，揭示矛盾的对立面竞争的结果最终取决于主要矛盾，从而帮助学生逐步树立定量意识，分清主次，掌握分析混合溶液相关问题的方法，提高知识的综合应用能力。在整个过程中运用“宏观—曲线—微观—符号”四重表征加深对电解质溶液中粒子行为的理解。实验前后通过“互动课堂反馈系统”反馈学生练习结果，及时检测教学效果，随时调整教学进度，教学设计思路如图1所示。
图1 教学设计思路概念图
二、教学目标
1.知识与技能
(1)进一步熟悉利用电荷守恒、物料守恒、质子守恒等分析溶液中的微粒间等量关系。
(2)巩固单一溶质酸、碱溶液中的电离平衡和盐溶液中的水解平衡。
(3)初步学会针对混合溶质分清主次抓主要矛盾的分析方法。
2.过程与方法
(1)运用四重表征教学模式理解化学学科概念，通过演示盐酸和氨水的滴定实验，结合图像分析，引导学生探究溶液中粒子的微观行为，并列举电荷守恒式，学习从宏观表征、曲线表征、微观表征和符号表征等研究粒子行为。
(2)通过手持技术滴定实验的演示，体会实验是研究化学问题的基本方法。
(3)通过对转换坐标预测pH曲线图的观察和解释来培养对实验图表信息的抽象思维能力。
3.情感态度与价值观
(1)通过对滴定过程的分析体会化学的核心思想：守恒观、平衡观。
(2)通过两种平衡的互相影响体会化学中的哲学观点——矛盾的对立统一性。
(3)体验对物质进行“宏观—曲线—微观—符号”四重表征以及建立他们之间的联系是化学学科特有的思维方式。
(4)通过采用互动课堂及时反馈提高学生学习化学的兴趣。
三、教学策略
1.手持技术实验探究教学策略
手持技术是一种应用最先进的实用技术和教育理念，集数据采集与分析于一体的现代实验系统。它可以完成多学科的各种测量与实验，实现对整个实验过程的动态测量，突破了以往单点测量的制约；可以自动绘图、列表，使实验结果更形象、更生动、更直观，所提供的信息更为丰富，并使之定量化，收集的数据更为精确；它常用在课堂教学中，是课程学习内容和学习资源的获取工具，是知识构建和应用实践的有力工具。
基于信息技术与化学课程整合，本节课以手持技术实验探讨“用0.1
的盐酸滴定0.1的氨水”的反应过程，实时展示数据采集、直观呈现pH曲线图，加深对微观过程的理解，突破“溶液显中性”及“完全中和”的区别，学会分析溶液中离子的主要矛盾，实验装置见图2。
图2 手持技术实验装置
2.互动课堂反馈系统反馈教学策略
互动课堂反馈系统是指透过电子载具（如遥控器），让课堂中的全班学生可以互动反馈信息给教师的一种教学应用系统。在本节课的演练高考题阶段，学生每人手中拿着一个遥控器去回答问题，通过一个与计算机联机的接收器去回答问题，系统能自动判卷，把学习记录保留在网络上，统计及分析学生答案，可即时反映学生对所学内容的理解程度，给予教师及时准确的教学反馈信息，及时调整教学进度，提高教师与学生间的互动，增进课堂活泼生动的气氛，如图3所示。
图3 互动课堂反馈系统反馈教学
3.DOE（演示—观察—解释）教学策略
DOE教学策略即演示—观察—解释策略，在DOE策略中，演示主要是教师操作表演实验，有时候也可以请学生充当教师的助手或在教师的指导下让学生在讲台上操作实验；观察是在实验操作的过程中，学生在教师的引导下，对实验器材、实验方法、实验过程和实验现象等进行观察和记录；解释不单单是教师对实验现象的分析，得出实验结论，从结论中总结化学原理或理论。
在本教学中演示、观察和解释的具体内容如下：演示阶段，教师介绍中和滴定实验原理，由一名学生演示实验；观察阶段，通过观察pH曲线的两个关键点的体积和pH对比；解释阶段，通过实验事实突破难点“溶液显中性”与“完全中和”的区别。另外，介绍手持技术的曲线时间坐标与滴定过程中盐酸滴加的匀速特征，使学生在小组内讨论预测溶液pH随盐酸体积的变化图，并根据正滴曲线预测反滴曲线趋势。接着，给出预作实验正滴和反滴的曲线图与学生的答案对照。最后，学生在全班解释实验曲线的点、线，教师从pH曲线的点到线到面进行总结。
4.TRTM四重表征教学模式策略
多重表征(Multi-Representation)是通过多种形式的信息将间接经验表达出来，目的是让学习者将新信息与已掌握的信息联系起来，重新进行组织构建。化学学习中的多重表征有四重表征教学模式（Tetra-Representation Teaching Model，简称TRTM），指“宏观—微观—符号—曲线”，有助于学生概念学习效果和图像理解能力的提高，如图4所示。曲线表征是指由某些自变量的变化引起因变量的变化以坐标图的曲线形式在学习者头脑中的反映。将坐标轴物理意义、曲线上的起点、终点与拐点曲线走向等与实验数据相结合，反映事物的变化趋势，也是将宏观表征和微观表征联系起来的桥梁。
图4 四重表征教学模式的结构
由手持技术实验及时采集0.1的盐酸滴定0.1的氨水的pH变化曲线，通过TRTM四重表征教学模式，宏观实验、微观反应、符号方程、曲线展示，四者之间相互作用，深化学生对本节课重点难点的理解。
四、教学实录
环节一：创设问题情景，产生共鸣，导入课堂。
【调查、收集问题】面向全班学生调查，收集同学们在离子平衡复习中的困惑问题。
【播放PPT】播放学生所列出问题的照片，见图5。
图5 学生的问题
【归纳学生困惑】归纳了学生较为突出的三个困惑：
(1)混淆“pH=7”与“完全中和”的含义；
(2)不知何时应当考虑水解平衡，何时考虑电离平衡；
(3)在混合溶质中同时存在电离平衡和水解平衡时，不知从何入手。
（学生看到与自己类似的困惑产生共鸣，激发学生学习的激情并引出本节课的课题——基于手持技术实验与互动课堂反馈系统的高三化学复习课“离子浓度大小比较专题”。）
环节二：复习三种守恒关系。
【案例引导】引导学生以碳酸钠溶液为例分别写出三种守恒关系式，并强调：
(1)电荷守恒：要找出溶液中的所有离子；
(2)物料守恒：要找出某元素的所有存在形式的微粒；
(3)质子守恒：要找出由水电离的氢离子的所有去向。
【回忆作答】写出三种守恒关系式，为后面的高考题解答以及提高综合应用能力做铺垫。
【守恒关系的对应例题】（2009年全国理综Ⅰ）用0.1的盐酸滴定0.1的氨水，在滴定过程中不可能出现的结果是( )。
【思考作答】限时，利用互动课堂限时选出自己的答案。锻炼学生快速思考，准确答题的能力。
【互动课堂反馈系统】
互动课堂柱状图及时反馈全班学生的知识掌握水平，然后根据作答情况再选择试题点评的详略。
【高考题答案】答案：C。观看柱状图（见图6），并审查自己的答案是否正确。
图6 柱状图
【概念辨析】完全中和：酸碱恰好完全反应；pH=7，常温时溶液显中性
环节三：基于手持技术探究盐酸滴定氨水的实验。
【课堂过渡】通过习题复习溶液的酸性、碱性、中性的含义，引出基于手持技术的酸碱中和滴定实验。
【实验名称】基于手持技术的酸碱中和滴定实验。
【实验内容】用0.10 mol/L的盐酸滴定20mL浓度为0.10的氨水。
【实验目的】(1)辨析“pH=7”与“完全中和”的含义；
(2)明确何时考虑水解平衡、何时考虑电离平衡；
(3)分析在混合溶质中同时存在电离平衡和水解平衡的情况。
【实验装置】磁力搅拌器，手持仪器：数据采集器、传感器等。
【实验关键】(1)搅拌及滴定速度；(2)滴定管、传感器、磁子的位置。
【D—演示】由一位学生演示盐酸滴定氨水的手持技术实验。
【O—观察】引导学生观察实验数据采集和曲线变化趋势，并在滴定过程中估读pH=7时盐酸的体积和完全中和时溶液的pH值。
【E—解释】展示实验曲线：用盐酸滴定氨水的滴定曲线如下页图7所示。
初步分析滴定曲线：分析A、B、C、D四点表示的含义。
【分析曲线各点的意义】A：起点，一种溶质
，电离，pH＞7。A点pH坐标位于7之上。
B：完全中和点，恰好完全反应，一种溶质
，水解，B点位于7之下。
图7 滴定曲线
C：pH=7的点，区别于完全中和点B。
D：盐酸过量点，继续滴定盐酸，pH会下降，但下降到一定程度会趋于不变。
通过pH=7时盐酸体积小于20mL和完全中和时pH＜7的实验事实证明“完全中和”与“pH=7”的关系。
【拓展迁移】
迁移拓展一：学生预测时间坐标换成盐酸体积坐标后的pH曲线图。
通过预测转换坐标后的pH曲线图，培养学生对曲线的理解、推理和想象能力，理解坐标轴意义。
迁移拓展二：预测画出氨水滴定盐酸的数据曲线图。
【学生思考作图】
积极思考，讨论分析，完成学案的作图；通过预测返滴实验的pH曲线图，进一步培养学生对滴定实验和曲线的理解。
环节四：深入分析盐酸滴定氨水的pH曲线图（见图8）。
图8 滴定曲线
【给出分析图像的通法】
1.理解坐标轴意义。
2.理解起点、终点、拐点等意义；理解线段的走向趋势。
【滴定前】盐酸滴定氨水前：（看箭头和手势所示。）
学生完成学案——滴定前：
【完全中和】盐酸与氨水完全中和pH曲线图：（看箭头和手势所示。）
学生完成学案——完全中和：
通过对滴定前、完全中和的两点分析应明确：溶质单一时，溶质是酸或碱时考虑电离，溶质是盐时考虑水解。（复杂的盐则另外考虑，如多元弱酸的酸式盐。）
【滴定过程中】盐酸与氨水反应滴定过程中的pH曲线图：（看箭头和手势所示。）
学生完成学案——滴定过程中：
分析曲线上的线段，通过分析滴定过程中pH曲线变化趋势由碱性、中性过渡到酸性，揭示矛盾的对立面竞争的结果最终取决于主要矛盾，从而帮助学生逐步树立定量意识，分清主次，掌握分析混合溶液的相关问题的方法，提高知识的综合应用能力。
【盐酸过量时】盐酸与氨水反应中盐酸过量的pH曲线图：（看箭头和手势所示。）
学生完成学案——盐酸过量时：
【归纳点评】结合曲线分析滴定过程中的溶质、微粒种类及存在的平衡。
(1)滴定前，单一溶质，考虑电离；
(2)滴定过程中，两种溶质，考虑电离和水解平衡的竞争；
(3)pH=7时，两种溶质，电离和水解平衡共存；
(4)完全中和时，单一溶质，考虑水解；
(5)盐酸过量时，两种溶质，考虑水解平衡的移动；
环节五：高考真题训练，及时巩固反馈。
【高考题答案】C。
【思考作答】用已知的方法迎战高考题，利用互动课堂限时选出自己的答案。
【互动课堂及时反馈】观看柱状图（见下页图9），并审查自己的答案是否正确。
图9 柱状图分析
环节六：归纳总结，拓展深化。
【归纳总结】小结离子浓度比较的方法：
(1)明确溶质单一还是混合；
(2)以三种守恒和两种平衡为工具入手分析；
(3)以初步的定量意识分清主次，抓住溶液中的主要矛盾。
【拓展深化】本节通过实验和图像分析只解决了同学们较为困惑的三个问题。其实还有很多值得讨论的地方，如图形之间的比较：强酸滴定弱碱；强酸滴定强碱；强碱滴定强酸。图形为何有一段pH下降趋势缓慢？该段的组成实际上是缓冲溶液，缓冲溶液在生活中的应用广泛，人体的血液就因为存在缓冲溶液体系，生命活动才能正常进行。
五、教学反思与启示
本节不同于传统的将离子浓度题目分类归纳列举讲解法，创设了问题情境，引入了手持技术，在滴定过程中运用四重表征教学模式通过探究、讨论和归纳，实现本节教学重点的落实和教学难点的突破。
1.互动课堂反馈系统在课堂专题复习中的运用及时反馈教学成效
从本节课本班学生的纵向对比，实验前错选率为B、D各5%，到讲解后错选率A为1%和B为2%，反馈结果表明，学生在讲授本节内容后解题正确率明显提高，错选率明显下降，说明本节的重点内容已得到落实，学生已基本掌握了离子浓度比较类题目的解题方法，综合运用三种守恒和两种平衡来解题的能力得到了提高。
从本节课本班学生与平行班横向对比，运用传统的分类归纳讲解法，同样的题目在平行班错误率超过了正确率（同一教师所教知识能力水平接近的两个平行普通班之间的对比），说明本节创设问题情境并用实验手段更加调动了学生的积极性，观察实验现象和图表曲线更投入，思维更活跃，从而有更好的教学效果。特别是实验事实给学生留下了深刻的印象：pH=7时盐酸体积不足，完全中和时pH=4.3左右，实现了本节第一个难点的突破。
2.手持技术探究实验教学与四重表征教学方法结合
选取盐酸滴定氨水的实验，得出存在电离平衡和水解平衡的pH滴定反应曲线，同时紧密联系“符号—微观—宏观—曲线”四重表征，以电离方程式的形式了解溶质的变化，再从微观粒子分析其实质变化。以手持技术实验形式宏观探究实验变化，并通过对实验进行“演示—观察—解释”，引导学生对实验曲线变化进行分析，帮助学生树立微粒观，特别是对于混合溶液中的两种溶质存在电离和水解的竞争时，更好地帮助学生理解哲学观点矛盾的对立统一性。均是盐酸不足的情况，但混合溶液经历了pH＞7、pH=7、pH＜7三个阶段，即电离为主、电离水解持平和水解为主的三个阶段。解决了本节课前归纳出的三个学生困惑的问题。
3.手持技术探究实验教学与DOE教学策略结合
手持技术实验可以使学生获得丰富的感性认识，加深对化学概念、原理和理论的理解，激发学生学习化学的兴趣。为了培养学生的观察能力和实验能力，使学生了解化学研究方法，在DOE的实施过程中，要求教师应该做到操作规范、演示成功、实验现象清楚、明确的引导和逻辑缜密的讲解。在本教学中的演示阶段，教师介绍中和滴定实验原理，由一名学生演示实验。观察阶段，通过观察pH曲线的两个关键点的体积和pH对比。解释阶段教师从pH曲线的点到线到面进行总结。最后让学生预测转换坐标（时间坐标换成盐酸体积坐标、氨水滴定盐酸）后的pH曲线图，培养学生对曲线的理解、推理和想象能力，对本节课的知识内容进行迁移与升华。