運(yùn)用比較性思維，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神
——以“酚的性質(zhì)和應(yīng)用”教學(xué)為例

張靜慧

（江蘇省南菁高級中學(xué)，江蘇 江陰）

在“中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)”的構(gòu)成框架中，共包含文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會參與三個方面，綜合表現(xiàn)為人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、學(xué)會學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實(shí)踐創(chuàng)新六大素養(yǎng)?？茖W(xué)精神是人們在長期的科學(xué)實(shí)踐活動中形成的共同信念、價值標(biāo)準(zhǔn)和行為規(guī)范的總稱。

目前，我們在化學(xué)教學(xué)中，存在人為地將“教書”與“育人”進(jìn)行分離的現(xiàn)象，認(rèn)為“育人”是德育部門的事?；瘜W(xué)課堂比較重視的往往是學(xué)生對于化學(xué)知識的獲取與掌握?；瘜W(xué)作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、重視實(shí)證、富有理論性和邏輯性的學(xué)科，對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神應(yīng)擔(dān)負(fù)起義不容辭的責(zé)任。本文以《酚的性質(zhì)和應(yīng)用》一課的教學(xué)為例，探究運(yùn)用比較性思維，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神的教學(xué)實(shí)踐。

一、教材分析

本節(jié)內(nèi)容取自蘇教版選修5《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》專題4“烴的衍生物”，第二單元“醇、酚”。主要學(xué)習(xí)目標(biāo)是通過探究苯酚的物理性質(zhì)和典型化學(xué)性質(zhì)，感悟結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的科學(xué)規(guī)律，感悟基團(tuán)之間存在相互影響；了解苯酚在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，了解含酚廢水的污染情況和處理方法。通過對乙醇與苯酚、甲苯與苯酚的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行對比，可以使學(xué)生將新舊知識聯(lián)系起來，有利于學(xué)生知識體系的建構(gòu)，有利于學(xué)生理解與掌握科學(xué)的原理與方法，培養(yǎng)科學(xué)的思維方式。

二、教學(xué)設(shè)計

整節(jié)課圍繞以含酚廢水的檢測、處理為主線來展開，使課堂渾然一體。教師通過大量運(yùn)用圖片對比、實(shí)物展示對比、乙醇與苯酚的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)對比、實(shí)驗(yàn)對比，引導(dǎo)學(xué)生探究其中的異同及內(nèi)在原理，使學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用科學(xué)的思維方式來認(rèn)識事物、解決問題。

教師首先以兩張圖片引入新課，一張是關(guān)于苯酚用途的圖片，另一張是含酚廢水污染河道的網(wǎng)絡(luò)新聞截圖。通過兩張圖片對比介紹，使學(xué)生學(xué)習(xí)辯證地看待事物，具有理性思維。由酚的污染問題，引出含酚廢水的檢測方法，從而導(dǎo)出苯酚的性質(zhì)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。將苯酚與以前學(xué)過的乙醇比較，讓學(xué)生討論苯酚的羥基可能具有的化學(xué)性質(zhì)；將苯酚和苯、甲苯的結(jié)構(gòu)比較，推測苯酚中的苯環(huán)可能發(fā)生的化學(xué)變化；通過一系列比較性實(shí)驗(yàn)，對前面的推測加以驗(yàn)證，并通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對比，使學(xué)生對“有機(jī)物分子中基團(tuán)之間能相互影響”這一科學(xué)規(guī)律有直觀的認(rèn)識與初步理解。最后，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識，大膽嘗試，提出含酚廢水的處理方法。

本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)中，對比實(shí)驗(yàn)一、二、三、四為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，五、六、七為教師演示實(shí)驗(yàn)。同時，由于苯酚有毒，為了避免實(shí)驗(yàn)過程中造成室內(nèi)環(huán)境的污染，在筆者大多數(shù)實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)一、二、四、五）中沒有采用常規(guī)的試管與滴管，而是借用了組內(nèi)一個同事研究的綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)意，采用了醫(yī)院里的“真空采血管”代替試管，用一次性針筒加試劑，減少苯酚氣味在室內(nèi)的逸散。另外，為了貼近生活，增加趣味性，在CO2與澄清的C6H5ONa溶液反應(yīng)時，沒有用通常的實(shí)驗(yàn)室制法制備CO2氣體，用的是加可口可樂來代替。

三、教學(xué)過程

（一）圖片對比，引入課題

教師在一張PPT上打出兩張圖：一張是苯酚滴耳液和苯酚軟膏、酚醛樹脂，介紹今天學(xué)習(xí)的苯酚是一種重要的化工原料，在制備藥品、合成纖維、電路開關(guān)等方面有廣泛用途。另一張是被含酚廢水污染變成“紅河”的新聞截圖。對比兩張圖片，我們得到信息，酚類物質(zhì)有用又有污染，從而引導(dǎo)學(xué)生理性地、辯證地、多角度地看待與評價事物。接著指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)酚的含義：酚是羥基與苯環(huán)（或其他芳環(huán)）碳原子直接相連的有機(jī)物。引導(dǎo)學(xué)生寫出苯酚的分子式、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡式。教師接著指出，人們要恰當(dāng)?shù)乩帽椒樱獧z測并處理含酚的廢水，就必須先了解苯酚的性質(zhì)。

（二）實(shí)驗(yàn)對比，提升思維

1.對比實(shí)驗(yàn)一：苯酚的物理性質(zhì)

實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象 推斷或結(jié)論1.觀察從密封試劑瓶取出兩周和取出一天的苯酚固體2.向無色晶體中用針筒注入取出兩周的為淡紅色晶體取出一天的為無色晶體 苯酚在空氣中變質(zhì)2mL蒸餾水 未全部溶解 苯酚常溫下在水中溶解度不大3.將試管在熱水浴中加熱 變成澄清溶液 苯酚易溶于熱水4.從熱水浴中取出試管，放到盛冷水的燒杯中苯酚溶于水形成乳濁液，苯酚密度大于水5.另取無色晶體，用針筒注入2mL乙醇 苯酚溶解 苯酚易溶于乙醇變渾濁（靜置到下課時，觀察到分層）

總結(jié)苯酚的物理性質(zhì)，思考苯酚在空氣中易變質(zhì)的原因，引出苯酚的化學(xué)性質(zhì)：苯酚具有還原性，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。同時，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)，苯酚自身沒有可以用以直接判定的明顯特征，那么，化學(xué)上用什么方法檢測苯酚呢？

2.對比實(shí)驗(yàn)二：苯酚的顯色反應(yīng)

實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象 推斷或結(jié)論1.用針筒抽取苯酚濁液0.5mL于試管，注入3mL蒸餾水2.取上述苯酚稀溶液0.5mL于試管，加5mL蒸餾水，兩試管各加一滴FeCl3溶液第一個試管深紫色，第二個試管紫色苯酚遇FeCl3顯紫色，顯色反應(yīng)非常靈敏

教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)結(jié)構(gòu)推測，苯酚可能還有什么化學(xué)性質(zhì)？學(xué)生經(jīng)過討論得出，根據(jù)苯酚和乙醇中都含有羥基推測，苯酚的羥基有可能電離出H+；苯環(huán)上可能可以發(fā)生取代或加成反應(yīng)。根據(jù)假設(shè)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)求證。

3.對比實(shí)驗(yàn)三：苯酚中羥基的電離

實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象 推斷或結(jié)論1.在3支試管中分別加入2mL乙醇、水、苯酚水溶液2.向3支試管中各加入一小段光亮的鎂條乙醇中鎂條無明顯現(xiàn)象；水中鎂條上有極少量氣泡，苯酚溶液中鎂條上氣泡較多羥基電離出H+的能力：苯酚＞水＞乙醇

教師總結(jié)：苯酚中羥基氫原子電離能力大于水，羥基受到苯環(huán)的影響變得易電離。苯酚水溶液顯弱酸性，酸性物質(zhì)往往可以和強(qiáng)堿性物質(zhì)反應(yīng)。學(xué)生推測：苯酚可以和強(qiáng)堿反應(yīng)。

4.對比實(shí)驗(yàn)四：苯酚的弱酸性

實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象 推斷或結(jié)論1.用針筒抽取苯酚濁液約1mL于試管中2.向苯酚濁液中注入0.25mL NaOH溶液，振蕩 溶液變澄清 C6H5OH+NaOH→C6H5ONa+H2O 3.將得到的混合液分2份，一份加1mL稀鹽酸 澄清溶液渾濁 C6H5ONa+HCl→C6H5OH+NaCl 4.另一份倒入2mL可口可樂 澄清溶液渾濁 C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH+NaHCO3

由上述對比實(shí)驗(yàn)，師生得出結(jié)論，苯酚有弱酸性，其酸性甚至比碳酸弱。教師介紹苯酚的別名：石炭酸。

5.對比實(shí)驗(yàn)五：苯酚與濃溴水反應(yīng)

實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象 推斷或結(jié)論1.在1支試管中加2mL苯酚溶液，慢慢滴加濃溴水反應(yīng)產(chǎn)物會溶于剩余的苯酚2.繼續(xù)滴加過量濃溴水 白色沉淀不消失 溴水過量，苯酚反應(yīng)完，產(chǎn)物不溶于水剛開始無現(xiàn)象，后來出現(xiàn)白色沉淀，振蕩后消失

教師提問：如何確定苯酚與溴水發(fā)生的是取代反應(yīng)還是加成反應(yīng)？

學(xué)生分組討論，提出可行的檢驗(yàn)方法：如果發(fā)生取代反應(yīng)的話，除了白色沉淀，有強(qiáng)酸HBr生成，而加成反應(yīng)只生成一種有機(jī)物。可以通過測量反應(yīng)物和生成物的酸性變化，如果生成物酸性明顯變強(qiáng)，則發(fā)生了取代反應(yīng)，反之，則發(fā)生了加成反應(yīng)。

6.對比實(shí)驗(yàn)六：測定苯酚與濃溴水反應(yīng)前后的pH值

實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象 推斷或結(jié)論分別用pH試紙測苯酚稀溶液、溴水、實(shí)驗(yàn)五的生成物的pH值苯酚稀溶液pH值5.5溴水pH值4反應(yīng)后混合物pH值2反應(yīng)后溶液酸性明顯增強(qiáng)，發(fā)生取代反應(yīng)

教師將苯酚和甲苯的結(jié)構(gòu)對比，引出苯酚中的苯環(huán)受到羥基的影響，鄰、對位變得活潑，得出苯酚與溴水發(fā)生取代反應(yīng)的化學(xué)方程式。同時簡單介紹，和甲苯一樣，苯酚中的苯環(huán)與氫氣能發(fā)生加成反應(yīng)。

（三）前后對比，拓展應(yīng)用

回到前面問題：人們有哪些方法檢測與處理含苯酚的廢水？通過學(xué)生回答，教師總結(jié)：FeCl3和濃溴水均可以檢驗(yàn)苯酚，F(xiàn)eCl3溶液更加靈敏。根據(jù)苯酚的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，學(xué)生提出了用萃取和用石灰中和的方法處理含酚廢水。

對比實(shí)驗(yàn)七：含苯酚廢水的物理方法處理

實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象 推斷或結(jié)論1.取苯酚稀溶液約6mL于試管中，滴加幾滴FeCl3溶液 溶液變紫色2.將上述混合溶液分3支試管，一支留作對比3.在一支試管中加1mL四氯化碳，振蕩，與預(yù)留試管對比4.另一份加少量活性炭，振蕩，與預(yù)留試管對比 溶液紫色變淺 苯酚部分被活性炭吸附混合液分層，上層紫色變淺，也顯紫色 苯酚部分被四氯化碳萃取

教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀拓展材料，了解處理含酚廢水的主要方法：回收利用或降解處理為無毒的物質(zhì)。

（四）歸納整理，總結(jié)規(guī)律

最后，教師總結(jié)本節(jié)內(nèi)容：苯酚是一種重要的化工原料，酚的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，苯環(huán)上直接連一個羥基。苯酚的物理性質(zhì)為無色晶體，久置空氣中顯淡紅色，常溫下在水中溶解度不大，與熱水互溶，有毒。苯酚的化學(xué)性質(zhì)有還原性、遇FeCl3溶液顯紫色的顯色反應(yīng)、弱酸性、與溴水取代生成2，4，6——三溴苯酚，與氫氣加成得到環(huán)己烷；苯酚的檢測與含酚廢水的處理方法。教師要求學(xué)生課后回憶本節(jié)課的學(xué)習(xí)過程，總結(jié)“烴的衍生物”的研究途徑，并在后面的學(xué)習(xí)中加以運(yùn)用。

四、課后思考

教師對教育教學(xué)有自己的理解，讀懂并吃透教材、教參、課程標(biāo)準(zhǔn)等文本，才能根據(jù)自己的教學(xué)要求對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行加工與再創(chuàng)造。

化學(xué)課堂就應(yīng)該是一個個學(xué)生參與探究過程的連環(huán)套，教師創(chuàng)設(shè)一個個問題情境，激發(fā)學(xué)生的思考、討論，學(xué)生運(yùn)用已有知識，大膽地提出自己的看法、理解與假設(shè)；根據(jù)假設(shè)，尋求有效的驗(yàn)證方法，或做化學(xué)實(shí)驗(yàn)，或查詢資料，得到結(jié)論，由現(xiàn)象到本質(zhì)，認(rèn)識逐步深入。學(xué)生在探究的過程中，也同時養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那笾獞B(tài)度，善于總結(jié)，勤于反思，互相合作。

充分運(yùn)用比較性思維的方法，有利于培養(yǎng)思維的靈活性和嚴(yán)密性。恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用比較性實(shí)驗(yàn)，不僅可以讓學(xué)生更多地體驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究過程，以激發(fā)學(xué)生的好奇心和想象力，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，使學(xué)生養(yǎng)成實(shí)證意識和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，勇于探究，敢于質(zhì)疑，尊重事實(shí)，崇尚真知。