高中化學可視化教學例談

陳維　張紅俊

摘要：以“乙醇”教學活動為例，通過創(chuàng)設情境、構(gòu)建模型、聯(lián)想結(jié)構(gòu)、創(chuàng)新實驗、構(gòu)建思維導圖等方法，嘗試將“可視化”教學貫穿在整個教學過程，供一線教師了解、參考并運用，以改變傳統(tǒng)教學方式、提高教學效率。

關(guān)鍵詞：可視化；情境；教學活動；思維導圖

文章編號：1008-0546（2017）07-0000-00 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.07.000

可視化教學增加了課堂教學中“視覺”比重，強調(diào)了對視覺的刺激，從學生單純的“聽課”，變?yōu)槁?、看、動相結(jié)合，從教師單純的“講”，變?yōu)槎喾N形式調(diào)動學生思維，以調(diào)整學生的注意力分配。它既是一種教學方法的創(chuàng)新，也是一種思維形式的轉(zhuǎn)變，更是一種行之有效的吸引學生注意力的方式。教學中教師應創(chuàng)新思維方式，注重各類教學活動的可視化，讓學生從可視化教學活動中獲取信息，以更好的、形象的解決化學問題?，F(xiàn)以蘇教版必修2“乙醇”為例，以饗讀者。

一、情境創(chuàng)設可視化

情境的創(chuàng)設要從教學的實際需要出發(fā)，依據(jù)教學目標、教學內(nèi)容，依據(jù)學生的生活體驗，創(chuàng)設形象具體的可視化的場景或氛圍，并能從情境中挖掘隱藏信息、提出化學問題，激發(fā)和吸引學生主動地學習，從而達到最佳的教學效果。

在初中教材中，學生已經(jīng)從“拓展視野”中了解到乙醇是無色透明、特殊香味的液體，具有揮發(fā)性，與水以任意比互溶，并能溶液多種有機物等[1]。如何讓學生既能復習回顧已有知識，又能自然過渡到所要學習的新的內(nèi)容呢？創(chuàng)建可視化情境如下：上課伊始，教師讓學生用蘸有酒精溶液的棉球涂在手背上，若手上有墨水痕跡則直接涂在痕跡處，片刻后拋出第一組問題：你聞到了什么？看到了什么？手背上何感覺？在墨水痕跡處反復涂擦酒精溶液后有何現(xiàn)象？ 分別說明了乙醇什么性質(zhì)？學生討論、交流、分享；然后拋出第二組問題：如何證明酒精溶液中是否有水？工來上往往要使用無水乙醇，如何制得無水乙醇？

家中常飲用的酒都是含有乙醇的飲料，那么如何證明其它飲料中是否含有酒精呢？ 分別由不同學生通過“酒精測試儀”測定并記錄數(shù)據(jù)，如圖1。拋出第三組問題：“酒精測試儀”工作原理是什么？利用了乙醇的什么性質(zhì)？創(chuàng)設可視化的情境旨在促進學生產(chǎn)生強烈的求知欲望，促使學生急切了解乙醇的其它性質(zhì)。

二、結(jié)構(gòu)推機理可視化

初學有機化學，有意識的突出 “結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”，形成學習有機化學的一般方法，能更好的幫助學生系統(tǒng)掌握有機化學知識，并能夠根據(jù)物質(zhì)結(jié)構(gòu)去推斷物質(zhì)的性質(zhì)。經(jīng)過初中化學的學習，學生已經(jīng)知道乙醇的分子式為C2H6O，但乙醇的結(jié)構(gòu)如何呢？給學生提供一些球或棍（若改成橡皮泥和竹簽則要求更高），讓學生通過小組活動，組裝乙醇球棍模型，并讓學生表述自己的思維過程：你是如何判斷原子的種類的？即哪種球代表是氫原子，哪種是氧原子？哪種是碳原子？基本思維過程有兩種：向同學展示體積最大的應是碳原子，其次是氧原子，最后一種是氫原子；向同學展示球上有四個小孔的是碳原子，有兩個小孔是氧原子，而只在一個小孔的是氫原子。在上述思維過程中，凸顯了學生對原子半徑的周期性規(guī)律及原子共價鍵飽和性的認識和運用，并推理得出下列兩種可能的結(jié)構(gòu)，如圖2。

哪一種是乙醇的結(jié)構(gòu)呢？通過上述可視化的圖形進行分析。首先對比兩種結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)Ⅰ中有三種氫，個數(shù)比為3∶2∶1，而Ⅱ結(jié)構(gòu)具有對稱性只有一種氫，然后教師引導學生分組討論、交流并進行預測，并讓學生展示自己的思維過程：如果鈉能與乙醇發(fā)生反應，則乙醇中必有元素化合價降低，此元素不可能是氧元素；將Ⅱ中虛線部分用“H”代替，則變成了烴，根據(jù)金屬鈉能夠保存在煤油中，煤油主要成份是烴，說明鈉不可能破壞碳氫鍵，預測若是Ⅱ結(jié)構(gòu)，則推測乙醇不能與鈉反應；將Ⅰ中虛線部分用“H”代替，則變成了水，根據(jù)鈉可與水反應，預測若是Ⅰ結(jié)構(gòu)，則推測乙醇能與鈉反應，最終將對結(jié)構(gòu)預測的興趣轉(zhuǎn)移到實驗驗證的興趣中去。在學生實驗（包括鈉與乙醇反應及產(chǎn)生氣體的爆鳴實驗）后，教師再補充一段可視性文字：將足量的鈉投入到一定量的無水乙醇中，消耗乙醇的物質(zhì)的量與產(chǎn)生的氫氣的物質(zhì)的量之比為2∶1，從定量的角度讓學生進一步證明自己的預測，讓學生更加體驗到了成功的樂趣。

三、難點突破可視化

借助于可視化的學生活動可更好的突破教學難點。本節(jié)課教學難點之一是乙醇的催化氧化，課本實驗能很好的觀察到銅絲變黑與變光亮的交替過程，說明確實乙醇與氧化銅發(fā)生了反應，但是乙醇與乙醛均有氣味，生成的少量乙醛和乙醇混合在一起，氣味的變化不太明顯，而且乙醛有毒，用嗅覺較難分辨[2]，更何況生成的產(chǎn)物你是怎樣排除乙酸的可能性的呢？另外實驗中沒有關(guān)注反應的另一產(chǎn)物水。那么有沒有一種方法既能證明有水生成，又能證明生成的產(chǎn)物是乙醛而不是乙酸？結(jié)合教材并便于學生實驗操作，設計了如下“可視化”活動[3]。

如Ⅰ所示左側(cè)為空白實驗，右側(cè)試管中加入少量無水硫酸銅不變色，以說明所用無水乙醇中不含水，同時也是作為對比實驗，以說明Ⅲ中反應若有水生成，無水硫酸銅則變藍；Ⅱ中分別向無水乙醇及冰醋酸中加入K2MnO四、強堿性的溶液，以說明無論是無水乙醇還是冰醋酸都不能使堿性K2MnO4溶液的墨綠色褪色，并作為對比實驗說明Ⅲ中生成的可使堿性K2MnO4溶液褪色的物質(zhì)是乙醛。通過上述可視化的操作活動和觀察到的實際現(xiàn)象，讓學生將視覺和推理很好的結(jié)合起來，形成更加清晰的邏輯推理思維。

當然，有條件的學校還可以根據(jù)“乙醛檢測儀”來讓學生測定反應后溶液中的產(chǎn)物，給學生提供更加直觀的可視化數(shù)據(jù)，以獲得乙醇催化氧化生成乙醛的感性認識；還可以參考“乙醇催化氧化實驗的簡易化改進”， 利用含有氫氧化銅的試紙檢驗氧化產(chǎn)物等等[4]；當然也可以通過觀察flash動畫模擬乙醇催化氧化的過程，讓學生從微觀角度了解生成乙醛的原理。

可視化的思維導圖可幫助學生掌握本節(jié)課的知識結(jié)構(gòu)，從教學材料中找出重點和關(guān)鍵字詞，并進行全面的邏輯梳理與歸納，使得學生對本節(jié)課所授知識條理清晰、一目了然，同時也鍛煉了學生的歸納思維能力。當然在乙醇的用途教學中，我們還可以采用變文字為圖片、視頻的可視化方法，如用圖片展示飲料瓶上飲料的成份、或播放一段有關(guān)碘酒的視頻、或帶學生走進工廠參加各類實踐活動等等，讓學生有一種身臨其境的感覺，更能夠體會到乙醇在生產(chǎn)生活的應用。

總之，可視化教學作為一種新的教學方式，能夠突出學生的思維過程，建構(gòu)化學知識間的內(nèi)在聯(lián)系，將零散的化學知識轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)化、互相聯(lián)系的整體，同時運用可視化教學可直觀形象的將化學知識呈現(xiàn)給學生，吸引了學生的注意力，提高了課堂的效率和應用化學知識解決問題的能力。

參考文獻

[1] 王祖浩，王磊.義務教育課程標準實驗教科書（化學下冊）（M） .3版.上海：上海教育出版社，2006：77

[2] 周改英.如何準確把握新和使用新課程教材中的實驗資源[J].化學教育，2011，（9）：82-84

[3] 王美志.乙醇催化氧化實驗的改進[J].化學教學，2011，（9）：43-44

[4] 房壽高.乙醇催化氧化實驗的簡易化改進[J].中學化學教學參考，2016，（5）：57-58