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用pH传感器感受酯的水解

摘要：以“乙酸乙酯的水解”教学为例，通过对传统实验方法的质疑引出问题，设计一系列以实验为主的探究活动，激发学生化学学习的兴趣，改变学生被动接受的学习状态，促进学生学习方式的转变。教学设计中力求用新的实验手段，实现化学学科实验探究和创新意识的核心素养的培养。

关键词：数字化实验酯的水解乙酸乙酯pH传感器

一、教学分析

1．教学价值

酸和醇发生取代反应生成酯，酯类物质在生产，生活中应用广泛，可以在酸性下水解成醇和酸，也可以在碱性条件下水解成醇和酸盐特别是皂化反应。本课程是以学生所学的有机化合物常识为基础，提倡从学生的学习过程中的问题出发，在已经学习了酯的性质的基础上引入。通过探究学习，既巩固前面所学的知识，也为以后学习更复杂的有机合成打下基础。在对比酯化学性质的传统实验和创新实验中，潜移默化的培养学生的探究能力、操作能力、观察能力、分析能力。

2、学情分析

学生通过必修2及前两章的学习，初步掌握了有机化学的学习方法，了解了主要有机官能团的性质和转化，初步具备了由结构预测性质的知识基础，如羟基，醛基，羧基等官能团的性质，及取代反应，加成反应的特点。熟悉了常用有机实验的仪器和方法，了解了一些验证假设和猜想的科学探究方法，如溴苯和硝基苯的制备和提纯，及反应原理的探究。实验是化学的“最高法庭”！化学学习中，学生对化学实验有着浓厚的兴趣，特别是对未知问题的探究。同时，作为高二学生，已经能在教师的指导下，较好地在课堂上独立完成一些实验操作并具备一定实验观察能力和实验现象的分析能力。当然在实验设计的严谨性，考虑问题的全面性，实验操作的规范性及对实验现象分析的深刻性等方面还有不足。特别是科学技术与传统实验的融合并不是很熟悉。本节课研究的内容就是基于数字化实验展开的，这对于学生来说具有很大的吸引力，所以学生对本节课的学习很有所期待。

3．教学目标

依据课程改革精神、新课程标准和学生的实际情况确定了如下教学目标：

知识与技能目标

（1）理解酯化反应及酯的水解反应的原理；

（2）知道酯化反应及不同介质中酯的水解速率不同。

过程与方法目标

（1）通过酯化反应视频及不同介质中酯的水解速率的数字化实验探究过程，学会运用观察法和实验探究法等方法研究问题；

（2）通过本节课的学习，体会分析、归纳、推理的方法在知识学习中的作用。

情感态度与价值观目标

（1）在自主探究过程中，让学生体验科学实验探究的过程，养成团结合作的品质，形成科学的态度和价值观；

（2）关注科学技术在化学学习中的渗透。

4、教学设计思路

实验是化学学习的基础，探究实验是化学学习的阶梯。本节课的教学设计以质疑传统酯的水解实验中判断水解速率方法的有效性为驱动，以创新实验为手段，以培养实验探究和创新意识的核心素养为目标。在学生经历“发现问题——提出猜想——设计实验（装置和方案）——验证试验——得出结论”的科学探究过程中，完成从知识学习到能力提升的跨越。

二、教学实录

环节一：视频引入提出问题

［旧知引入］通过酯的内容学习，知道水解反应的酯的主要化学性质，下面通过酯的水解实验视频回顾一下这个反应。请同学们认真观察实验，回答以下几个问题：

（1）实验用到的主要仪器和试剂

（2）酯的水解反应速率的判断方法

（3）酯的水解原理。

［视频播放］播放乙酸乙酯在不同介质中的水解反应实验视频。

设计意图：让学生带着问题观看视频，提高专注度，回顾酯的水解反应可以在不同的介质中发生，了解到可以采用闻气味的方法判断酯的水解速率，很容易引出质疑，提出问题。

环节二：问题引导实验探究

［学生汇报］提问学生，回答上述预留的三个问题。实验所用的主要仪器和试剂分别是烧杯、试管、酒精灯及30%氢氧化钠溶液、3mol/L硫酸溶液、乙酸乙酯。乙酸乙酯可以在酸性，碱性条件下水解，通过闻气味消失的时间的方法判断在相同温度和时间内，碱性水解的速度比酸性水解的速度快。

［教师讲述］如何判断酯的水解反应速率呢？同学们从视频中可以了解到可以通过闻气味的方法来判断，大家有没有疑惑呢？显然这种方法不够准确。通过课前查阅资料，了解到也可以通过水层染色法或酯层染色法判断，而这种方法只能从表面颜色的变化判断，有没有更好的方法呢？

设计意图：通过质疑把问题转移给学生，让学生有急于解决问题的想法，激发学生探究新知的欲望。

［师生互动］讨论研究不同介质中乙酸乙酯水解的速率实验方案。

步骤1：酯在水解过程中会生成酸或酸盐，会对溶液的pH产生影响。基于以上原理，小组讨论采用pH传感器实时监测混合溶液的pH，通过记录单位时间内反应体系pH的变化情况，更准确的判断酯的水解反应速率。为了减少操作中可能存在的误差，如何同时进行三组实验呢？通过小组讨论并结合传统实验装置的特点设计了简易可行的装置。

步骤2：不同介质中乙酸乙酯的水解实验方案设计

（1）取①