在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)

湯飛鳳

摘 要：化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任五個(gè)方面。以《甲烷》的教學(xué)過程為例，從五個(gè)方面分別闡述了如何在有機(jī)化學(xué)的教學(xué)中提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；有機(jī)化學(xué)；甲烷

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是現(xiàn)代社會(huì)公民必備的科學(xué)素養(yǎng)，是學(xué)生終身發(fā)展的重要基礎(chǔ)。化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括以下幾個(gè)方面：宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任。我們生活中化合物分為有機(jī)化合物和無機(jī)化合物，與我們的生活與生產(chǎn)息息相關(guān)的絕大部分都是有機(jī)物，這些有機(jī)物使我們的生活得到了極大的便利，滿足了我們各個(gè)方面的需求。最近幾年來，又有數(shù)以萬計(jì)的新的有機(jī)物被人類合成出來，人們生活中的各個(gè)領(lǐng)域里都有了有機(jī)化合物的身影，因此有機(jī)化合物的學(xué)習(xí)對(duì)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有很重要的意義。高中的化學(xué)課程中，有機(jī)物的學(xué)習(xí)內(nèi)容主要是探討有機(jī)物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用，學(xué)習(xí)研究有機(jī)物的基本方法，了解有機(jī)化學(xué)對(duì)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步的貢獻(xiàn)。甲烷是一種最簡單的有機(jī)物，因此本文以甲烷為例，從五個(gè)核心素養(yǎng)出發(fā)，簡述如何通過有機(jī)化學(xué)的教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、利用已學(xué)知識(shí)歸納宏微性質(zhì)

有機(jī)物的物理性質(zhì)大部分是宏觀可見的，可以通過觀察法進(jìn)行宏觀辨識(shí)，微觀結(jié)構(gòu)的確定是教學(xué)的重難點(diǎn)，可以讓學(xué)生利用已經(jīng)學(xué)過的知識(shí)初探微觀結(jié)構(gòu)。

甲烷的顏色、氣味、水溶性等物理性質(zhì)都是宏觀可見的，在甲烷的物理性質(zhì)的教學(xué)中，學(xué)生通過觀察法進(jìn)行知識(shí)的總結(jié)與歸納。教學(xué)過程中讓學(xué)生觀察甲烷氣體的生成和收集方式，總結(jié)甲烷的顏色、氣味、水溶性等物理性質(zhì)。甲烷的微觀結(jié)構(gòu)是本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)，因此可以分層次進(jìn)行教學(xué)。甲烷是天然氣的主要成分，與我們每天的生活密不可分，它是最簡單的有機(jī)化合物，由碳元素和氫元素組成。有機(jī)物的主體是碳原子，碳原子最外層電子數(shù)是4，可以共用4對(duì)電子對(duì)。在教學(xué)過程中，通過引導(dǎo)法讓學(xué)生回憶并寫出甲烷的電子式和結(jié)構(gòu)式。根據(jù)電子式和結(jié)構(gòu)式提出問題“甲烷的結(jié)構(gòu)是怎樣的”，從而引出甲烷的結(jié)構(gòu)教學(xué)。

二、巧借教學(xué)模型推理微觀結(jié)構(gòu)

有機(jī)物的性質(zhì)是由微觀結(jié)構(gòu)決定的，因此有機(jī)物結(jié)構(gòu)的確定是學(xué)習(xí)和教學(xué)的重難點(diǎn)。在教學(xué)過程中可以多借助一些模型讓學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)有一個(gè)定性的認(rèn)識(shí)，提出可能的假設(shè)，根據(jù)其他知識(shí)來收集各種證據(jù)，利用這些證據(jù)對(duì)有機(jī)物的真實(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的推理。

甲烷是一個(gè)立體結(jié)構(gòu)，對(duì)于高一的學(xué)生來說，二維向三維觀念的轉(zhuǎn)換有些困難，因此本節(jié)課對(duì)甲烷結(jié)構(gòu)的教學(xué)過程是這樣展開的：（1）提出問題“甲烷的結(jié)構(gòu)是怎樣的”；（2）利用教學(xué)模型，學(xué)生分組討論甲烷可能的結(jié)構(gòu)有哪些；（3）根據(jù)學(xué)生搭建的模型，結(jié)合數(shù)學(xué)等知識(shí)確定甲烷的結(jié)構(gòu)。

利用教學(xué)模型，學(xué)生搭建出三種可能的結(jié)構(gòu)，一種平面結(jié)構(gòu)，兩種立體結(jié)構(gòu)。在確定平面還是立體結(jié)構(gòu)的過程中，利用氣球模型，學(xué)生可以定性推理出最自然狀態(tài)下甲烷是立體結(jié)構(gòu)。對(duì)于兩種立體結(jié)構(gòu)中哪一種是甲烷真正的結(jié)構(gòu)，學(xué)生根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)中角度的概念，定量推理出最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)是正四面體結(jié)構(gòu)。

三、利用多組實(shí)驗(yàn)探索化學(xué)性質(zhì)

有機(jī)反應(yīng)與無機(jī)反應(yīng)有很大的不同，對(duì)于高一的學(xué)生來說有機(jī)反應(yīng)的變化過程是全新的，為了幫助學(xué)生更好地從內(nèi)因和外因、量變與質(zhì)變等方面較全面地分析、學(xué)習(xí)有機(jī)變化的過程、反應(yīng)的條件以及有機(jī)反應(yīng)中能量的變化，可以通過演示實(shí)驗(yàn)法來進(jìn)行教學(xué)。教學(xué)過程中先讓學(xué)生預(yù)測實(shí)驗(yàn)中可能的現(xiàn)象，再根據(jù)實(shí)際觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行分析。分析一個(gè)化學(xué)反應(yīng)或者預(yù)測一定條件下物質(zhì)可能發(fā)生的反應(yīng)需要教會(huì)學(xué)生用對(duì)立統(tǒng)一、聯(lián)系發(fā)展和動(dòng)態(tài)平衡的觀點(diǎn)。

甲烷的化學(xué)性質(zhì)包括可以發(fā)生氧化反應(yīng)和取代反應(yīng)。甲烷的燃燒是氧化反應(yīng)，甲烷由于其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。學(xué)生根據(jù)演示實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象能定性總結(jié)出甲烷發(fā)生氧化反應(yīng)的產(chǎn)物。甲烷取代反應(yīng)的教學(xué)采取的是對(duì)照實(shí)驗(yàn)法，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)光照的要求分析出取代反應(yīng)發(fā)生的條件，并根據(jù)裝置中壓強(qiáng)的變化預(yù)測產(chǎn)物的狀態(tài)。

四、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)探究需要?jiǎng)?chuàng)新意識(shí)，有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中副反應(yīng)較多，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的要求較高，對(duì)產(chǎn)物的檢驗(yàn)也比較嚴(yán)格。在實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)很多問題，同時(shí)也會(huì)找到解決問題的方法。通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案更好地完成實(shí)驗(yàn)過程，在這一過程中可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

甲烷取代性質(zhì)的教學(xué)中采用了對(duì)照實(shí)驗(yàn)的方法，實(shí)驗(yàn)有以下創(chuàng)新之處：（1）實(shí)驗(yàn)裝置采用的是U型管，可以更直觀地看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；（2）為了更好地檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物之一氯化氫，增加了后續(xù)性質(zhì)檢測實(shí)驗(yàn)。

五、關(guān)注實(shí)際應(yīng)用形成社會(huì)責(zé)任

甲烷的用途有很多，有很大的社會(huì)效益。通過甲烷可以制備一種制冷劑——氟利昂，該制冷劑會(huì)引發(fā)臭氧層空洞的問題。在教學(xué)中教師要引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注這些實(shí)際問題，鼓勵(lì)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

我們的生活幾乎被有機(jī)物包圍，有機(jī)物在給人們生活帶來極大便利和巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生環(huán)境問題，比如生活中的“白色污染”問題等。因此在教學(xué)的過程中，教師要培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感，通過有機(jī)物知識(shí)的學(xué)習(xí)來關(guān)注和解決一些環(huán)境問題。

參考文獻(xiàn)：

程遇玲.淺談高中化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2017（13）.

編輯 謝尾合