“乙烯”教學(xué)案例及分析

摘要:本文通過乙烯的教學(xué)實(shí)例論證新課程改革所指導(dǎo)的探究式學(xué)習(xí)方式在課堂中的應(yīng)用。通過對乙烯性質(zhì)實(shí)驗指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性的改進(jìn)并自主實(shí)驗，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和批判性思維，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞:乙烯;改進(jìn)實(shí)驗;探究式學(xué)習(xí);案例

在實(shí)施以培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為核心的素質(zhì)教育的今天，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識科學(xué)的本質(zhì)，應(yīng)當(dāng)成為變革現(xiàn)存教育教學(xué)模式的一個切入點(diǎn)。為提高學(xué)生的科學(xué)探究能力，利用化學(xué)課程中的實(shí)驗，在教學(xué)中對教材中的部分實(shí)驗指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性的改進(jìn)并自主實(shí)驗，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和批判性思維，有利于對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。作為新型的化學(xué)教師必須轉(zhuǎn)變觀念，通過以化學(xué)實(shí)驗為主的多種探究活動，使學(xué)生體驗科學(xué)探究過程，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高探究能力。本文以《乙烯》這節(jié)市級公開課展開分析。

【教材分析】

人教版《化學(xué)》必修2中“來自石油和煤的兩種基本化工原料”的內(nèi)容涉及乙烯和苯兩種烴的重要代表物，學(xué)生能初步從組成和結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識甲烷的性質(zhì)，但需要對“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”的關(guān)系進(jìn)一步深化認(rèn)識，乙烯與苯的教學(xué)就能起到這種作用。另外，學(xué)生能從生活實(shí)際出發(fā)，認(rèn)識乙烯和苯的廣泛應(yīng)用，再學(xué)習(xí)它們的性質(zhì)，強(qiáng)化理論與實(shí)際的聯(lián)系，使學(xué)生能夠?qū)W以致用。本文就該節(jié)第一課時乙烯進(jìn)行相關(guān)分析。教學(xué)的重點(diǎn)是乙烯的加成反應(yīng)。通過對乙烷與乙烯的結(jié)構(gòu)比較，引導(dǎo)學(xué)生從結(jié)構(gòu)入手分析性質(zhì)，進(jìn)行實(shí)驗探究。初步了解有機(jī)基本反應(yīng)類型，形成對有機(jī)反應(yīng)特殊性的正確認(rèn)識，并能從結(jié)構(gòu)上認(rèn)識其特點(diǎn)。讓學(xué)生通過對比，體會物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)間的辯證關(guān)系。

【教學(xué)方法】

教學(xué)中，充分發(fā)揮學(xué)生的自主探究能力，在教學(xué)過程中“以學(xué)生的發(fā)展為本”作為指導(dǎo)思想，主要通過以下幾個方面實(shí)現(xiàn):(1)采取了實(shí)驗-推理-歸納-總結(jié)-鞏固的教學(xué)方式;(2)內(nèi)容涉及到乙烯分子的結(jié)構(gòu)問題，較為抽象，學(xué)生較難理解，因此在教學(xué)中可使用球棍模型，這樣可以增加學(xué)生的感性認(rèn)識，并結(jié)合練習(xí)、對比的教學(xué)方法，幫助學(xué)生掌握這部分的知識;(3)本節(jié)內(nèi)容涉及到乙烯的化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗，對教材上部分實(shí)驗進(jìn)行改進(jìn)，通過教師演示實(shí)驗和學(xué)生動手探究實(shí)驗，使學(xué)生在充分觀察實(shí)驗現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，深刻理解乙烯的化學(xué)性質(zhì);(4)在本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)中，用計算機(jī)模擬乙烯的加成反應(yīng)，其作用在于突破難點(diǎn)，化小為大，變靜為動，變抽象為形象。以學(xué)生為主體進(jìn)行問題的設(shè)置和探究思路。做到問題設(shè)置層次明顯，引導(dǎo)功效突出。

【教學(xué)目標(biāo)】知識與技能:掌握乙烯分子的組成、電子式、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡式;掌握乙烯的典型化學(xué)性質(zhì)——加成反應(yīng)。掌握乙烯的氧化反應(yīng);了解乙烯的物理性質(zhì);了解乙烯是石油裂化產(chǎn)物;了解乙烯的用途(乙烯與人類生活的意義)。

過程與方法:通過對比乙烷與乙烯的結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生從結(jié)構(gòu)入手分析性質(zhì)，進(jìn)行實(shí)驗探究，師生共同總結(jié)。

情感態(tài)度和價值觀:通過對比，體會物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)間的辨證關(guān)系。

【教學(xué)過程】

〔引入〕兩天前同學(xué)們開展了“水果的催熟實(shí)驗”的實(shí)踐活動。現(xiàn)請同學(xué)展示實(shí)驗結(jié)果并匯報交流。

〔投影〕實(shí)驗Ⅰ:無色透明的塑料袋中放青色、未熟的水果(蔬菜)，封好袋口。

實(shí)驗Ⅱ:無色透明的塑料袋中放青色、未熟的水果(蔬菜)和熟的水果，封好袋口。

對出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行探究，為什么會產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象?(可以到網(wǎng)上查閱相關(guān)資料)課上展示交流。

〔學(xué)生〕實(shí)驗Ⅰ和實(shí)驗Ⅱ?qū)Ρ龋瑥念伾峡窗l(fā)現(xiàn)實(shí)驗Ⅱ中的青香蕉已由青變黃，而實(shí)驗Ⅰ中的香蕉仍是青色。我們預(yù)習(xí)了課本知識并查閱了資料。推測實(shí)驗Ⅱ中熟蘋果會釋放出一種物質(zhì)催熟了青香蕉，這種物質(zhì)和乙烯有關(guān)。

〔投影〕(課件顯示)在Google里搜索“水果催熟”和“乙烯”關(guān)鍵詞，查詢結(jié)果顯示約有29600項符合的詞條。

〔設(shè)問〕乙烯是一種重要的化工原料，乙烯的產(chǎn)量可以用來衡量一個國家的石油化工發(fā)展水平。下面我們一起來探究來自石油的基本化工原料——乙烯。將石蠟油在加強(qiáng)熱的條件下會產(chǎn)生什么樣的物質(zhì)呢?

〔實(shí)驗探究〕將浸透了石蠟油(17個碳原子以上的液態(tài)烷烴混合物)的石棉放置在硬質(zhì)試管的底部，試管中加入碎瓷片，給碎瓷片加強(qiáng)熱，石蠟油蒸氣通過灼熱的碎瓷片表面發(fā)生反應(yīng)，將反應(yīng)后生成的氣體分別通過酸性高錳酸鉀溶液和溴的CCl4溶液中，觀察現(xiàn)象，思考并回答:

1.生成的氣體中都是烷烴嗎?

2.生成物具有的性質(zhì)與烷烴有什么不同?

〔學(xué)生〕生成的氣體能使高錳酸鉀溶液紫紅色褪為無色，也能使溴的CCl4溶液紅棕色褪為無色。因為烷烴不具有此性質(zhì)，所以生成的氣體中不都是烷烴，含有與烷烴性質(zhì)不同的物質(zhì)。

〔投影〕(教師闡述)研究表明，石蠟油分解后的產(chǎn)物中含有烯烴和烷烴，烯烴分子中含有碳碳雙鍵，乙烯是最簡單的烯烴，也是烯烴的代表物。

〔設(shè)計意圖〕通過情景創(chuàng)設(shè)布置學(xué)生實(shí)踐活動(水果的催熟實(shí)驗)，從生活實(shí)際出發(fā)，尋找學(xué)生熟悉的素材組織教學(xué)，提高學(xué)生的教學(xué)參與度。給學(xué)生適當(dāng)?shù)膭邮謱?shí)驗、表達(dá)和交流機(jī)會。通過科學(xué)探究實(shí)驗“石蠟油分解”，擴(kuò)展認(rèn)識，產(chǎn)生矛盾沖突，引導(dǎo)學(xué)生類比歸納?，F(xiàn)象由性質(zhì)決定，性質(zhì)又由結(jié)構(gòu)決定。回歸到學(xué)生熟悉的規(guī)律理解中，得出烯烴中不同于烷烴的結(jié)構(gòu)特征“碳碳雙鍵”。整個設(shè)計是引發(fā)問題，歸納問題，實(shí)驗探究。激發(fā)學(xué)生不斷把問題的思考引向深入。

〔投影〕(想一想)請寫出乙烷的電子式，然后設(shè)想從乙烷分子中每個碳原子上去掉一個氫原子后的電子式，分析其能否穩(wěn)定存在?為什么?如何改變可穩(wěn)定存在?

〔學(xué)生交流〕當(dāng)乙烷中按上所述后書寫的電子式不能穩(wěn)定存在，因為碳原子未滿8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，移動兩個成單電子于兩個碳原子中間即可達(dá)到穩(wěn)定。

〔投影〕(列表)書寫出乙烷和乙烯的電子式、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡式、碳碳鍵的類型及分之內(nèi)各原子的相對位置。通過比較分析得出兩者在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別。

〔學(xué)生〕乙烷中是碳碳單鍵，分子中各原子不共平面;乙烯中是碳碳雙鍵，分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。

〔投影〕(教師闡述)配合使用球棍模型，發(fā)現(xiàn)乙烯是共平面的分子結(jié)構(gòu)，鍵角120°。

〔設(shè)計意圖〕本塊設(shè)計主要考慮學(xué)生已有的知識水平，尋找一個合理的切入點(diǎn)，學(xué)生能掌握電子式的書寫。從乙烷到乙烯電子式的書寫，目的是創(chuàng)設(shè)一個情境，讓學(xué)生自然而然地層層遞進(jìn)認(rèn)識。再利用球棍模型使其形象具體化，讓學(xué)生對乙烯的分子結(jié)構(gòu)深入理解。始終以學(xué)生為主體，考慮學(xué)生的認(rèn)知水平，考慮學(xué)生的思維特點(diǎn)，注重學(xué)生思維能力的發(fā)展。

〔提問〕結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，下面我們繼續(xù)學(xué)習(xí)乙烯的性質(zhì)?，F(xiàn)在給大家展示一瓶排水法收集的乙烯，請同學(xué)們歸納出乙烯的物理性質(zhì)。

〔學(xué)生〕通常情況下，乙烯是無色稍有氣味的氣體，難溶于水，密度比空氣略小。

〔實(shí)驗探究〕點(diǎn)燃一瓶經(jīng)驗純的乙烯，觀察現(xiàn)象并分析化學(xué)性質(zhì)，寫出化學(xué)反應(yīng)方程式。

〔學(xué)生〕乙烯具有可燃性，燃燒時火焰明亮，有少量黑煙生成。反應(yīng)方程式為:

C2H4+3O22CO2+2H2O

〔提問〕在該反應(yīng)中元素化合價如何變化?乙烯發(fā)生了什么反應(yīng)?

〔學(xué)生〕在反應(yīng)中碳元素化合價升高，氧元素化合價降低，氫元素化合價不變。由此可知乙烯發(fā)生了氧化反應(yīng)，被氧氣氧化。

〔質(zhì)問〕(聯(lián)系甲烷的性質(zhì)，把問題繼續(xù)引向深入)我們已經(jīng)知道甲烷不能被酸性高錳酸鉀氧化，不能使其褪色。那么乙烯也是如此嗎?

〔學(xué)生〕乙烯有不同于烷烴的結(jié)構(gòu)，在石蠟油分解的實(shí)驗中，烯烴能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。我推測乙烯能被高錳酸鉀氧化。

〔實(shí)驗探究〕(改進(jìn)教材實(shí)驗，學(xué)生人人動手實(shí)驗)投影出實(shí)驗內(nèi)容:

實(shí)驗藥品:乙烯氣體，酸性KMnO4溶液

實(shí)驗儀器:針筒，醫(yī)用玻璃瓶

實(shí)驗裝置:如右圖所示

實(shí)驗步驟:

1.取液:用針筒吸取酸性KMnO4溶液3-4mL。

2.注液:①左手按住醫(yī)用玻璃瓶(集有乙烯氣體)的橡膠塞，右手持針筒下部，小心將針頭插入瓶塞內(nèi);②推動活塞，將溶液注射入瓶內(nèi)，取下針筒。

3.振蕩。觀察溶液顏色的變化。

4.實(shí)驗完畢，將實(shí)驗用品置于燒杯中放好。

思考并回答:1.實(shí)驗現(xiàn)象?2.分析原因。3.如何鑒別甲烷和乙烯?

〔學(xué)生交流〕實(shí)驗現(xiàn)象為酸性KMnO4溶液顏色由紫紅色褪為無色，我們討論交流分析原因是乙烯中特征結(jié)構(gòu)“碳碳雙鍵”易被KMnO4氧化。同時得出結(jié)論:乙烯有不同于烷烴的性質(zhì)，利用這個反應(yīng)可以鑒別甲烷和乙烯。

〔投影〕(資料信息)使離子相結(jié)合或原子相結(jié)合的作用力稱為化學(xué)鍵。這種作用力可以用鍵能來表示，鍵能越大化學(xué)鍵越穩(wěn)定，鍵能小則不穩(wěn)定易斷裂。已知碳碳單鍵的鍵能為348kJ/mol，碳碳雙鍵的鍵能為615kJ/mol。由此可知碳碳雙鍵的鍵能大于單倍碳碳單鍵鍵能，小于雙倍碳碳單鍵的鍵能。

〔實(shí)驗探究〕(改進(jìn)教材實(shí)驗，學(xué)生人人動手實(shí)驗)投影出實(shí)驗內(nèi)容:

實(shí)驗藥品:乙烯氣體，溴的CCl4溶液

實(shí)驗儀器:針筒，醫(yī)用玻璃瓶

實(shí)驗裝置:同上

實(shí)驗步驟:

1.取液:用針筒吸取溴的CCl4溶液3-4mL。

2.注液:①左手按住醫(yī)用玻璃瓶(集有乙烯氣體)的橡膠塞，右手持針筒下部，小心將針頭插入瓶塞內(nèi);②推動活塞，將溶液注射入瓶內(nèi)，取下針筒。

3.振蕩。觀察溶液顏色的變化。

4.實(shí)驗完畢，將實(shí)驗用品置于燒杯中放好。

思考并回答:1.實(shí)驗現(xiàn)象?2.分析原因。3.如何鑒別甲烷和乙烯?

〔學(xué)生交流〕實(shí)驗現(xiàn)象為溴的CCl4溶液溶液顏色由紅棕色褪為無色，我們結(jié)合資料信息，討論交流分析原因是與烷烴進(jìn)行比較，碳碳雙鍵有一根鍵比較“脆弱”易斷裂，發(fā)生了相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)。同時得出結(jié)論:該反應(yīng)也可以用來甲烷和乙烯。

〔設(shè)計意圖〕本塊設(shè)計主要是改進(jìn)教材實(shí)驗為微型封閉實(shí)驗。從根本上改變傳統(tǒng)上“教師做實(shí)驗-學(xué)生看實(shí)驗，教師講實(shí)驗-學(xué)生背實(shí)驗”的模式。改進(jìn)后的實(shí)驗藥品用量少，裝置封閉性好，污染少對環(huán)境友好，操作簡便安全。易于實(shí)現(xiàn)人手一套儀器，方便人人動手，解決了學(xué)生動手機(jī)會少的問題。有利于提高學(xué)生的興趣，增強(qiáng)動手能力和分析問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和環(huán)保意識，形成科學(xué)探究的素養(yǎng)。

〔播放動畫〕(教師闡述)利用Flash動畫模擬乙烯分子和溴分子反應(yīng)的歷程。得出結(jié)論:乙烯與溴反應(yīng)時碳碳雙鍵斷開其中的一根，溴分子內(nèi)共價鍵斷裂，兩個溴原子分別直接與兩個價鍵不飽和的碳原子相結(jié)合，形成新的兩根鍵。觀看結(jié)束請寫出反應(yīng)方程式:CH2=CH2+Br2CH2BrCH2Br。

〔設(shè)計意圖〕在課堂教學(xué)適當(dāng)利用多媒體輔助教學(xué)，使復(fù)雜枯燥的化學(xué)問題簡單化、形象化、具體化，能夠剖析分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，深化學(xué)生對這些抽象的分子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識和理解。了解化學(xué)反應(yīng)中斷鍵和成鍵的實(shí)質(zhì)，可使學(xué)生容易理解、記憶深刻。充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，能夠主動地參與課堂教學(xué)。

〔教師〕乙烯與溴發(fā)生的反應(yīng)是加成反應(yīng)。它是指有機(jī)物分子中的不飽和的碳原子與其他原子或原子團(tuán)直接結(jié)合生成新的化合物的反應(yīng)，是烯烴不同于烷烴的特征反應(yīng)。

〔投影〕課堂小結(jié)(略)

〔課堂練習(xí)〕略

〔教后反思〕

1.熟悉教材，明確教學(xué)思路，把握教材編寫思想是上好課的前提。我校使用的是人教版教材版本，但我還分別研讀了蘇教版、魯科版教材。每個版本對教學(xué)內(nèi)容的展示都有各自的特點(diǎn)。本節(jié)內(nèi)容蘇教版設(shè)計了“你知道嗎、觀察與思考、問題解決、交流討論”等教學(xué)安排;魯科版的“聯(lián)想質(zhì)疑、交流研討、拓展視野”，包括人教版的“科學(xué)探究、學(xué)與問、實(shí)踐活動、科學(xué)視野”等都體現(xiàn)了教材編寫者的思想和教學(xué)要求。合理整合了各版本教材內(nèi)容，確定本節(jié)課的教學(xué)思路。這堂市級公開課的專家點(diǎn)評也充分肯定研讀不同教材，廣泛查閱資料，對教材合理處理有利于提高教學(xué)效益，同時使得教學(xué)更有新意和創(chuàng)造性，發(fā)揮學(xué)生在教學(xué)過程中的主體和中心地位，真正成為學(xué)習(xí)的主人。

2.突出實(shí)驗教學(xué)，提高學(xué)生科學(xué)探究能力充分體現(xiàn)新課程理念，積極引導(dǎo)學(xué)生自主探究。根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為主旨，在課堂中學(xué)生應(yīng)該是主體，讓學(xué)生主動參與、親身實(shí)踐、自己探究。根據(jù)我校的實(shí)驗條件和學(xué)生特點(diǎn)，在本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)過程中既有學(xué)生實(shí)踐活動又有改進(jìn)后的探究實(shí)驗，有利于學(xué)生對有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)中官能團(tuán)決定性質(zhì)的關(guān)系進(jìn)一步深化認(rèn)識。提高了學(xué)生實(shí)驗操作能力，培養(yǎng)了科學(xué)探究能力和合作精神。從教學(xué)反饋來看，學(xué)習(xí)效果好。

3.合理整合教學(xué)資源，教法得當(dāng) 在教學(xué)過程中，整合了多種教學(xué)資源，除了實(shí)驗這一化學(xué)學(xué)習(xí)的重要途徑外，應(yīng)用了多媒體技術(shù)輔助教學(xué)，優(yōu)化了課堂教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量。采用探究式教學(xué)，設(shè)置的問題前后銜接過渡自然，難易度層層深入，不斷在舊問題解決的基礎(chǔ)上適時提出新問題來引導(dǎo)學(xué)生，解決新問題。較好地啟發(fā)學(xué)生的思維，激發(fā)了學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)了學(xué)生分析思考問題的能力及合作交流學(xué)習(xí)的能力。從課堂教學(xué)的實(shí)踐看學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性高，課堂教學(xué)目標(biāo)達(dá)成率高，收到了預(yù)期效果。

參考文獻(xiàn)

[1]劉知新.化學(xué)教學(xué)論[M].北京:高等教育出版社，2004:160

[2]人教社化學(xué)室.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗教科書化學(xué)2(必修)[M].北京:人民教育出版社，2007

[3]楊兵.一次實(shí)驗調(diào)演的啟示[J].化學(xué)教育，2009(4)

[4]許英慧.化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向[J].化學(xué)教學(xué)，2008.10:18～21