科學(xué)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題促進(jìn)學(xué)科觀(guān)念建構(gòu)

鞠霞

摘要：化學(xué)基本觀(guān)念是化學(xué)核心素養(yǎng)的基本要素之一。中學(xué)化學(xué)教學(xué)要從“知識(shí)為本”轉(zhuǎn)向“觀(guān)念建構(gòu)”，以“乙烯”新授課為例，通過(guò)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，充分利用模型和實(shí)驗(yàn)，建構(gòu)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”的基本觀(guān)念。

關(guān)鍵詞：化學(xué)基本觀(guān)念;驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題;乙烯;結(jié)構(gòu);性質(zhì)

文章編號(hào)：1008-0546（ 2019） 09-0066-03

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.09.020

化學(xué)基本觀(guān)念是指學(xué)生通過(guò)化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，在深入理解化學(xué)學(xué)科特征的基礎(chǔ)上所獲得的對(duì)化學(xué)學(xué)科的總觀(guān)性認(rèn)識(shí)[1]?；瘜W(xué)基本觀(guān)念是化學(xué)核心素養(yǎng)的基本要素之一。宋心琦教授認(rèn)為“學(xué)生能否牢固地、準(zhǔn)確地、哪怕只是定性地建立起基本的化學(xué)觀(guān)念，應(yīng)當(dāng)是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的第一目標(biāo)[2]”?；谶@一目標(biāo)，中學(xué)化學(xué)教學(xué)要從“知識(shí)為本”轉(zhuǎn)向“觀(guān)念建構(gòu)”，課堂教學(xué)中必須超越對(duì)具體知識(shí)本身的追求，著眼于科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

化學(xué)教學(xué)過(guò)程中可將具體的化學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)型問(wèn)題，通過(guò)問(wèn)題引發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考，積極探究，從而建構(gòu)化學(xué)觀(guān)念。本文以人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)《化學(xué)2》第三章《有機(jī)化合物》的“乙烯”教學(xué)為例，淺談教學(xué)過(guò)程中如何科學(xué)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科觀(guān)念的建構(gòu)。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)思路

有機(jī)化學(xué)是高中化學(xué)課程的重要學(xué)習(xí)內(nèi)容之一，在學(xué)習(xí)“乙烯”之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了甲烷和烷烴的性質(zhì)，能初步從組成和結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識(shí)烷烴的性質(zhì)，但還沒(méi)有自覺(jué)形成對(duì)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”這一學(xué)科觀(guān)念的建構(gòu)。“乙烯”這一物質(zhì)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)比較陌生，教學(xué)過(guò)程中如何讓“乙烯”親近學(xué)生，如何在學(xué)習(xí)乙烯的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生有意識(shí)地建構(gòu)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”的基本觀(guān)念是本節(jié)課的目標(biāo)。

本節(jié)課以生活中常見(jiàn)的化學(xué)現(xiàn)象為引子，以探索乙烯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)為主線(xiàn)，充分利用模型和實(shí)驗(yàn)，以問(wèn)題引領(lǐng)學(xué)生探究乙烯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，將自主、合作、探究的學(xué)習(xí)方式融人課堂教學(xué)，建構(gòu)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”的基本觀(guān)念，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)乙烯產(chǎn)品的用途，促使學(xué)生認(rèn)識(shí)社會(huì)發(fā)展與化學(xué)應(yīng)用的密切關(guān)系，感受化學(xué)學(xué)科的價(jià)值。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)舉證探究乙烯的主要化學(xué)性質(zhì)（氧化反應(yīng)、加成反應(yīng)），并與烷烴的性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比，初步形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”的學(xué)科觀(guān)念。

2.通過(guò)搭建乙烯和乙烷的分子模型，體會(huì)有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點(diǎn)。

3.通過(guò)日常生活中乙烯用途的認(rèn)識(shí)，形成“性質(zhì)決定用途”的學(xué)科觀(guān)念，感受化學(xué)物質(zhì)及其變化的價(jià)值，體會(huì)化學(xué)學(xué)科的魅力。

三、教學(xué)過(guò)程

1.課堂導(dǎo)入

【實(shí)物展示】密封在塑料袋中的熟蘋(píng)果和黃香蕉，并與三天前所拍的熟蘋(píng)果和青香蕉照片進(jìn)行對(duì)比。

【設(shè)疑】用課本中的一段話(huà)解釋香蕉的變化。

【學(xué)生活動(dòng)】閱讀教材，知道水果自身產(chǎn)生的乙烯有催熟的作用。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)日常生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象，引發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.乙烯的物理性質(zhì)

[問(wèn)題1]乙烯對(duì)我們同學(xué)來(lái)說(shuō)比較陌生，它有哪些性質(zhì)呢？

【實(shí)物展示】一集氣瓶乙烯氣體（瓶底留有少量水）。

【學(xué)生活動(dòng)】觀(guān)察瓶中的氣體，聞氣體的氣味，歸納乙烯的物理性質(zhì)。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生近距離觀(guān)察乙烯，并親自聞乙烯的氣味，可輕松了解乙烯的物理性質(zhì)。

3.乙烯的化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)

[問(wèn)題2]既然乙烯能夠催熟水果，那么為了使水果長(zhǎng)期保鮮，人們通常采取什么措施呢？

【學(xué)生活動(dòng)】閱讀教材，得出：可用浸有高錳酸鉀的硅藻土吸收乙烯以達(dá)到保鮮的目的。

【實(shí)驗(yàn)一】（1）將乙烯通入酸性高錳酸鉀溶液，并將生成的氣體產(chǎn)物通入澄清石灰水（圖1）。

（2）將乙烯直接通入澄清石灰水。

【學(xué)生活動(dòng)】觀(guān)察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，思考現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。

設(shè)計(jì)意圖：由生活中水果的保鮮方法自然引出乙烯化學(xué)性質(zhì)的學(xué)習(xí)，通過(guò)設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)說(shuō)明乙烯能夠與高錳酸鉀反應(yīng)，并檢驗(yàn)產(chǎn)物C02，為乙烯能夠發(fā)生氧化反應(yīng)提供證據(jù)。

[問(wèn)題3]分析上述反應(yīng)中碳元素化合價(jià)的變化，說(shuō)明乙烯發(fā)生了什么反應(yīng)？

【學(xué)生活動(dòng)】從氧化還原反應(yīng)的角度，分析碳元素化合價(jià)的變化，得出：乙烯能被高錳酸鉀氧化成C02，發(fā)生氧化反應(yīng)。

[問(wèn)題4]除了酸性高錳酸鉀，還有沒(méi)有其他的氧化劑能將乙烯氧化成CO2呢？

【學(xué)生活動(dòng)】聯(lián)系甲烷的可燃性，很容易想到在點(diǎn)燃的條件下02也能將乙烯氧化成C02，說(shuō)明乙烯也具有可燃性。

【實(shí)驗(yàn)二】點(diǎn)燃純凈的乙烯氣體。

【學(xué)生活動(dòng)】觀(guān)察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，思考現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。

[問(wèn)題5]乙烯燃燒產(chǎn)生的黑煙的成分是什么？對(duì)比甲烷燃燒的現(xiàn)象，結(jié)合兩者的分子組成，思考產(chǎn)生黑煙的原因。

【學(xué)生活動(dòng)】討論、回答。

設(shè)計(jì)意圖：教材中僅用一句話(huà)直接告知學(xué)生乙烯能使高錳酸鉀溶液褪色是氧化反應(yīng)，學(xué)生是不能理解的。本節(jié)課中通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)出C02，在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用氧化還原的知識(shí)很容易分析出乙烯發(fā)生了氧化反應(yīng)，再順理成章地引出乙烯與氧氣的氧化反應(yīng)，基于證據(jù)的推理，能夠培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

[問(wèn)題6]通過(guò)剛才的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)初步感受到乙烯的化學(xué)性質(zhì)比甲烷等烷烴活潑，乙烯還能發(fā)生什么反應(yīng)呢？

【學(xué)生活動(dòng)】閱讀教材，得出：乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色。

【實(shí)驗(yàn)三】將純凈的乙烯通入溴的四氯化碳溶液中。

【學(xué)生活動(dòng)】觀(guān)察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。與乙烷的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比，思考、討論性質(zhì)產(chǎn)生差異的原因：乙烯與乙烷的結(jié)構(gòu)不同。

[問(wèn)題7]根據(jù)乙烯的分子組成，結(jié)合有機(jī)物中碳原子的成鍵特點(diǎn)（碳四價(jià)），制作乙烯的模型，對(duì)比乙烯和乙烷的結(jié)構(gòu)，指出兩者的不同之處。

【學(xué)生活動(dòng)】動(dòng)手制作乙烯模型，書(shū)寫(xiě)乙烯的結(jié)構(gòu)式、電子式、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，分析、討論乙烯和乙烷的結(jié)構(gòu)的不同。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)三個(gè)實(shí)驗(yàn)，引出性質(zhì)差異的矛盾沖突，激發(fā)學(xué)生探究乙烯結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)欲望，初步建構(gòu)起“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的學(xué)科基本觀(guān)念。通過(guò)分子模型的搭建，使學(xué)生對(duì)有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)形象化，有效地降低了抽象思維的難度。

【資料展示】[3]

[問(wèn)題8]結(jié)合表中信息，你還能發(fā)現(xiàn)乙烯分子中碳與碳之間的化學(xué)鍵有什么特殊之處？

【學(xué)生活動(dòng)】討論、回答：乙烯分子中的碳碳雙鍵有一個(gè)鍵易斷裂。

[問(wèn)題9]根據(jù)碳碳雙鍵的特點(diǎn)，查閱課本，從化學(xué)鍵的角度，你認(rèn)為乙烯與溴反應(yīng)時(shí)斷鍵情況是怎樣的？

【學(xué)生活動(dòng)】討論、回答，試著書(shū)寫(xiě)乙烯與溴反應(yīng)的化學(xué)方程式。

【教師引導(dǎo)】閱讀課本P68，了解加成反應(yīng)的概念。

[問(wèn)題10]對(duì)比乙烯與溴的加成反應(yīng)和甲烷的取代反應(yīng)，思考兩者的不同點(diǎn)。

【學(xué)生活動(dòng)】討論、回答。

【資料在線(xiàn)】最理想的原子經(jīng)濟(jì)。

【遷移應(yīng)用】書(shū)寫(xiě)乙烯在一定條件下與H2、HCl、H20等反應(yīng)的化學(xué)方程式。

設(shè)計(jì)意圖：乙烯的加成反應(yīng)是本節(jié)課的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，通過(guò)對(duì)具體數(shù)據(jù)的分析，學(xué)生對(duì)“碳碳雙鍵”的認(rèn)識(shí)更加的形象具體，輕松突破教學(xué)難點(diǎn)。通過(guò)對(duì)比取代反應(yīng)和加成反應(yīng)，從原子利用率高的角度，加強(qiáng)對(duì)加成反應(yīng)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)的思想。通過(guò)練習(xí)，達(dá)成對(duì)重點(diǎn)知識(shí)的鞏固和落實(shí)，規(guī)范化學(xué)用語(yǔ)的書(shū)寫(xiě)。

[問(wèn)題11]乙烯自身能否發(fā)生加成反應(yīng)呢？

【角色扮演】學(xué)生模擬乙烯分子之間的加成反應(yīng)。

【師生互動(dòng)】分析乙烯自身加成并聚合的過(guò)程，并書(shū)寫(xiě)乙烯加聚反應(yīng)的方程式。

4.乙烯的用途

【圖片展示】聚乙烯塑料等乙烯的用途。

【學(xué)生活動(dòng)】認(rèn)識(shí)乙烯是重要的化工原料，體會(huì)乙烯的產(chǎn)量是衡量國(guó)家石油化工水平的標(biāo)志。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)學(xué)生的“角色扮演”體會(huì)乙烯加成聚合反應(yīng)的本質(zhì)，再由乙烯的加聚反應(yīng)產(chǎn)物自然引入乙烯的用途，幫助學(xué)生建構(gòu)“性質(zhì)決定用途”的基本觀(guān)念。

5.課堂總結(jié)

【教師結(jié)語(yǔ)】乙烯等化學(xué)物質(zhì)來(lái)源于社會(huì)生活，同時(shí)又服務(wù)于社會(huì)生活，而化學(xué)的意義就是在充分了解化學(xué)物質(zhì)性質(zhì)的基礎(chǔ)上，對(duì)化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行改造，使它們更好地服務(wù)于社會(huì)和生活，這就是化學(xué)的魅力所在。

【布置任務(wù)】（1）以“乙烯”為中心繪制一張思維導(dǎo)圖，聯(lián)系生活實(shí)際，內(nèi)容不限于課本，提出更多關(guān)于乙烯的問(wèn)題，寫(xiě)在思維導(dǎo)圖上。

（2）已知：丙烯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：CH3-CH =CH2

請(qǐng)根據(jù)所學(xué)知識(shí)，分析丙烯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，預(yù)測(cè)其可能的化學(xué)性質(zhì);分析其能否與HCl反應(yīng)，若能，寫(xiě)出可能的產(chǎn)物;若不能，說(shuō)明理由。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生課后反思，利用思維導(dǎo)圖的方式，形成聯(lián)系的視角，強(qiáng)化系統(tǒng)認(rèn)知，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力[4]。通過(guò)丙烯的拓展延伸，實(shí)現(xiàn)本節(jié)課主干知識(shí)的整合提升，進(jìn)一步強(qiáng)化“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的基本觀(guān)念，初步形成“反應(yīng)條件決定反應(yīng)產(chǎn)物”的學(xué)科觀(guān)念。

四、教學(xué)反思

學(xué)起于思，思源于疑。問(wèn)題是思維的開(kāi)始，能揭示矛盾，引起思考，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，推動(dòng)學(xué)生解決問(wèn)題的欲望?；瘜W(xué)教學(xué)過(guò)程中要將具體的化學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，通過(guò)問(wèn)題引發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考，積極探究，從而建構(gòu)化學(xué)觀(guān)念[5]。

本節(jié)課圍繞乙烯的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和用途，設(shè)置了11個(gè)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，每一個(gè)問(wèn)題的設(shè)置遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，指向具體的教學(xué)內(nèi)容，問(wèn)題之間的連接具有啟發(fā)性和邏輯性，問(wèn)題與問(wèn)題之間環(huán)環(huán)相扣，形成揭示整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程的問(wèn)題鏈，有利于學(xué)生形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”的化學(xué)學(xué)科基本觀(guān)念。

參考文獻(xiàn)

[1]畢華林，盧巍，化學(xué)基本觀(guān)念的內(nèi)涵及其教學(xué)價(jià)值[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2011（6）：3-6

[2] 宋心琦，胡美玲.對(duì)中學(xué)化學(xué)的主要任務(wù)和教學(xué)改革的看法[J].化學(xué)教育，2001（9）：9-13

[3] 曾昭瓊，等，有機(jī)化學(xué)上冊(cè)（第3版）[M].北京：高等教育出版社，1993：51

[4]周全，陳凱，段慧宇，“基于蠟燭燃燒的高中化學(xué)緒言課”教學(xué)設(shè)計(jì)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考2017（8）：20-23

[5]杭偉華，“觀(guān)念建構(gòu)”視角下的“化學(xué)鍵”教學(xué)設(shè)計(jì)[J]化學(xué)教學(xué)，2016（12）：45-47