巧設(shè)多種真實(shí)情境，提升素養(yǎng)教學(xué)質(zhì)量

熊宗齊

摘要：設(shè)計(jì)真實(shí)而富有價(jià)值的教學(xué)情境，是促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)形成與發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。借助高考評(píng)價(jià)體系對(duì)化學(xué)情境的劃分標(biāo)準(zhǔn)，在課堂教學(xué)中，以乙醇為例，設(shè)計(jì)整合多種真實(shí)教學(xué)情境，觸發(fā)學(xué)生思維，提升關(guān)鍵能力，形成和發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：真實(shí)情境 ?教學(xué)設(shè)計(jì) ?乙醇

一、問(wèn)題提出

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)2017年版》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)2017課程標(biāo)準(zhǔn)）強(qiáng)調(diào)“真實(shí)、具體的問(wèn)題情境是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要平臺(tái)，為學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)提供了真實(shí)的表現(xiàn)機(jī)會(huì)，教師在教學(xué)中應(yīng)注重創(chuàng)設(shè)真實(shí)而富有價(jià)值的問(wèn)題情境，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展。”《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系說(shuō)明》強(qiáng)調(diào)“情境是實(shí)現(xiàn)價(jià)值引領(lǐng)、素養(yǎng)導(dǎo)向、能力為重、知識(shí)為基的綜合考查的載體。通過(guò)選取適宜的素材，再現(xiàn)學(xué)科理論產(chǎn)生的場(chǎng)景或是呈現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題情境，讓學(xué)生在真實(shí)的背景下發(fā)揮核心價(jià)值的引領(lǐng)作用，運(yùn)用必備知識(shí)和關(guān)鍵能力去解決實(shí)際問(wèn)題，全面綜合發(fā)展學(xué)科素養(yǎng)水平?！庇纱丝梢?jiàn)，無(wú)論是教學(xué)還是考試評(píng)價(jià)，都特別強(qiáng)調(diào)真實(shí)情境的重要性。真實(shí)情境應(yīng)用于課堂教學(xué)，可以有以下幾種功能：第一，價(jià)值引領(lǐng)。正面、積極的真實(shí)情境可以很好地體現(xiàn)學(xué)科價(jià)值。第二，能力、素養(yǎng)導(dǎo)向。真實(shí)、陌生情境能更好地考查學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的綜合能力，更全面的展現(xiàn)學(xué)科素養(yǎng)的水平。第三，整合知識(shí)。知識(shí)的提煉源于情境，選取包含著知識(shí)的真實(shí)情境，還原知識(shí)本來(lái)的面目，能更好地幫助學(xué)生理解、掌握必備知識(shí)。那么，如何在教學(xué)中精心選擇、整合真實(shí)情境，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展，成為很多一線教師迫切要解決的問(wèn)題。下面以乙醇新課教學(xué)為例，重點(diǎn)闡述。

二、案例設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)施

（一）設(shè)定教學(xué)目標(biāo)

1.知道乙醇的物理性質(zhì)和用途，理解乙醇的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)，深化“結(jié)構(gòu)-性質(zhì)-用途”模型的認(rèn)識(shí);

2.通過(guò)推測(cè)乙醇分子結(jié)構(gòu)的探究活動(dòng)，初步發(fā)展證據(jù)推理能力與定量實(shí)驗(yàn)研究能力，感受利用核磁共振、紅外光譜技術(shù)探究有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)的方法及過(guò)程;

3.歸納乙醇發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)的斷鍵方式，進(jìn)一步發(fā)展從微觀視角對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析的能力，強(qiáng)化官能團(tuán)決定有機(jī)物性質(zhì)的學(xué)科觀念;

4.通過(guò)酒駕檢測(cè)、殺菌消毒的原理演示及討論，養(yǎng)成良好的生活方式，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

（二）斟酌教學(xué)真實(shí)情境

乙醇復(fù)習(xí)課的情境素材按照真實(shí)情境的來(lái)源分類(lèi)可分為日常生活情境、生產(chǎn)環(huán)保情境、學(xué)術(shù)探索情境、實(shí)驗(yàn)探究情境和化學(xué)史料情境。

圍繞教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合學(xué)生學(xué)情，精選情境素材，提出價(jià)值問(wèn)題，最終形成教學(xué)情境?！斑x擇情境素材，以教學(xué)目標(biāo)為指向，再設(shè)置引發(fā)認(rèn)知沖突和求知欲的有價(jià)值的問(wèn)題后，才真正成為一個(gè)教學(xué)情境?！眱r(jià)值問(wèn)題的設(shè)置還要考慮到學(xué)生的學(xué)情，這樣學(xué)生解決問(wèn)題的過(guò)程中就更易產(chǎn)生“跳一跳夠得到”的學(xué)習(xí)任務(wù)和活動(dòng)，提升學(xué)生的自主性，更易幫助學(xué)生在解決任務(wù)中不斷建構(gòu)知識(shí)，提升能力，形成素養(yǎng)。

（三）創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，實(shí)施教學(xué)

乙醇新課的引入階段，以艾克豪（alcohol）小伙子吃、穿、住、行的一天（如圖1）舉例，以故事情節(jié)的方式呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生思考這一天活動(dòng)與哪種有機(jī)物最為相關(guān)，如何運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來(lái)解釋這些活動(dòng)。日常生活情境的引入，既增加了課堂的趣味性，也體現(xiàn)了學(xué)科價(jià)值，而且還為接下來(lái)學(xué)科學(xué)習(xí)活動(dòng)搭建了框架，更有利于課堂教學(xué)的順利開(kāi)展。

教學(xué)環(huán)節(jié)一：乙醇結(jié)構(gòu)的探究

[提出問(wèn)題]已知乙醇的分子式為C2H6O，請(qǐng)同學(xué)們畫(huà)出結(jié)構(gòu)，看看有幾種同分異構(gòu)體？

[學(xué)生]兩種，CH3OCH3和CH3CH2OH。

[追問(wèn)]將上述兩種結(jié)構(gòu)與煤油和水分子結(jié)構(gòu)對(duì)比，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證乙醇的結(jié)構(gòu)是哪一種？

[學(xué)生1]與鈉反應(yīng)，鈉保存在煤油中，煤油的結(jié)構(gòu)與第一種結(jié)構(gòu)類(lèi)似，可能不反應(yīng)。而第二種結(jié)構(gòu)與水分子結(jié)構(gòu)相似，應(yīng)該可以反應(yīng)。

[追問(wèn)]如果兩者都與鈉反應(yīng)，結(jié)合兩種分子中的等效氫種類(lèi)，如何改進(jìn)你的實(shí)驗(yàn)？

[學(xué)生2]定量測(cè)定。第一種結(jié)構(gòu)只有一種氫，第二種結(jié)構(gòu)有三種氫且活性不同，與鈉反應(yīng)產(chǎn)生的應(yīng)該是氫氣，通過(guò)乙醇與氫氣的定量關(guān)系可以確定結(jié)構(gòu)。

[追問(wèn)]如何保證乙醇完全反應(yīng)，如何測(cè)定氫氣的量？

[學(xué)生2]鈉過(guò)量，可以用排水法測(cè)氫氣的體積。

學(xué)生組裝儀器，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，測(cè)定數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)如表1。

[提出問(wèn)題]依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，你能判斷乙醇的結(jié)構(gòu)了嗎？

[學(xué)生]乙醇與氫氣的量之比約為2∶1，相當(dāng)于1 mol乙醇中含有1 mol能與鈉反應(yīng)的活潑氫，因此，乙醇的結(jié)構(gòu)應(yīng)為CH3CH2OH。

[提出問(wèn)題]實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)乙醇與鈉反應(yīng)不如水與鈉反應(yīng)劇烈，能結(jié)合已學(xué)知識(shí)解釋一下嗎？

[學(xué)生]乙醇是非電解質(zhì)，水是弱電解質(zhì)，所以羥基氫比水中的氫活性差些。

[補(bǔ)充]目前就我們的認(rèn)識(shí)可以這樣理解，但由于乙醇（有機(jī)物）、水（無(wú)機(jī)物）與鈉反應(yīng)的機(jī)理不同，這樣簡(jiǎn)單對(duì)比是不全面的，有待于今后繼續(xù)學(xué)習(xí)才能有更準(zhǔn)確的理解。

[提出問(wèn)題]化學(xué)家分析有機(jī)物結(jié)構(gòu)還有沒(méi)有其他的方法呢？

[學(xué)生]核磁共振氫譜、紅外光譜等。

[補(bǔ)充]化學(xué)家依據(jù)乙醇的核磁共振氫譜圖，可以很清楚地發(fā)現(xiàn)氫的種類(lèi)及個(gè)數(shù)比，通過(guò)紅外光譜圖中，特定波數(shù)處的吸收峰確定乙醇分子的官能團(tuán)，從而確定乙醇分子的結(jié)構(gòu)，既快速、又準(zhǔn)確。

設(shè)計(jì)意圖：先通過(guò)有機(jī)物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)書(shū)寫(xiě)同分異構(gòu)體，體現(xiàn)模型認(rèn)知，這結(jié)合微觀結(jié)構(gòu)的差異，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證推理結(jié)構(gòu)，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，收集數(shù)據(jù)，處理轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，通過(guò)證據(jù)推理得出乙醇結(jié)構(gòu)。之后，對(duì)比乙醇、水與鈉反應(yīng)的不同，體會(huì)微觀結(jié)構(gòu)的異同所帶來(lái)的宏觀性質(zhì)的差異，適切發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。 最后，通過(guò)展現(xiàn)現(xiàn)代化學(xué)家分析有機(jī)物結(jié)構(gòu)的方法，體會(huì)科技進(jìn)步與科學(xué)研究之間的協(xié)調(diào)發(fā)展，使得化學(xué)能更好地為人類(lèi)服務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)化學(xué)的情懷。

教學(xué)環(huán)節(jié)二：乙醇汽油的優(yōu)劣

[提出問(wèn)題]乙醇汽油是10%的燃料乙醇和90%的普通汽油混合而成。為何我們現(xiàn)在提倡使用乙醇汽油呢？有何優(yōu)缺點(diǎn)？

[學(xué)生]環(huán)保、節(jié)能;更容易燃燒;動(dòng)力好……（學(xué)生幾乎說(shuō)不出缺點(diǎn)）

[補(bǔ)充]我國(guó)生產(chǎn)乙醇的主要原料有含糖作物、含淀粉作物以及纖維類(lèi)燃料，這些都是可再生資源且來(lái)源豐富，因而使用乙醇燃料可減少車(chē)輛對(duì)石油資源的依賴(lài)，有利于我國(guó)能源安全。不過(guò)，乙醇汽油也有缺點(diǎn)，如熱值低、易產(chǎn)生氣堵、易被氧化為乙酸而腐蝕金屬等。

[提出問(wèn)題]請(qǐng)查出乙醇的燃燒熱，書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式。

[學(xué)生]C2H5OH（l）+3O2（g）2CO2（g）+3H2O（l） ΔH =-1367 kJ·mol-1

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)對(duì)汽車(chē)乙醇汽油的優(yōu)缺點(diǎn)分析，了解化學(xué)對(duì)能源、環(huán)保所做出的貢獻(xiàn)，展現(xiàn)化學(xué)學(xué)科價(jià)值。利用乙醇燃燒反應(yīng)的能量既可以以熱能形式釋放，理解能量的常見(jiàn)轉(zhuǎn)換形式，加深對(duì)燃料的認(rèn)識(shí)。

教學(xué)環(huán)節(jié)三：乙醇的催化氧化

[提出問(wèn)題]銀飾店是如何做到讓銀手鐲光亮如新？這與乙醇有何關(guān)系呢？

[學(xué)生]乙醇的催化氧化。

[補(bǔ)充]下面就讓我們通過(guò)分組實(shí)驗(yàn)的方式來(lái)理解這個(gè)原理。請(qǐng)仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并思考如何解釋這一現(xiàn)象。

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，螺旋銅絲加熱后深入裝有乙醇的試管中，反復(fù)多次。

[提出問(wèn)題]觀察到哪些現(xiàn)象，請(qǐng)寫(xiě)出相應(yīng)的化學(xué)方程式。

[學(xué)生]銅絲加熱變黑：2Cu+O2△2CuO

接觸乙醇又變紅：CH3CH2OH+CuO△CH3CHO+Cu+H2O

總反應(yīng)：2CH3CH2OH + O2Cu或Ag△2CH3CHO + 2H2O

[提出問(wèn)題]如何證明上述反應(yīng)的產(chǎn)物？

[學(xué)生]氣味與原來(lái)不同。

[追問(wèn)]僅僅通過(guò)氣味不同，能否證明一定是醛類(lèi)物質(zhì)？

[學(xué)生]用新制的氫氧化銅懸濁液或者銀氨溶液，證明有醛的生成。

請(qǐng)學(xué)生將反應(yīng)后的溶液一分為二，取其中一份做鑒定，結(jié)果有的小組成功，有的失敗。

請(qǐng)學(xué)生向另一份中加入希夫試劑（用來(lái)檢測(cè)微量醛，反應(yīng)很靈敏），溶液均變?yōu)樽霞t色。

[追問(wèn)]你們的兩組實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么問(wèn)題？

[學(xué)生]這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，由于每組重復(fù)的次數(shù)不同，產(chǎn)生的醛的含量也不同，如果醛含量低，用新制的氫氧化銅懸濁液或者銀氨溶液檢測(cè)，有可能不成功，而用希夫試劑則效果很好。

[提出問(wèn)題]上述氧化過(guò)程中CuO和Cu的作用相同嗎？

[學(xué)生]CuO在與乙醇的反應(yīng)中是氧化劑，而Cu在總反應(yīng)中是催化劑。

[補(bǔ)充]請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真思考下面這道題：

圖2的實(shí)驗(yàn)裝置中，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，通氫氣排盡空氣，加熱銅，不斷滴加乙醇，反應(yīng)開(kāi)始。反應(yīng)過(guò)程中，A中活性銅始終未變黑，B中收集到大量無(wú)色無(wú)味可燃性氣體，C中溶液與新制Cu（OH）2懸濁液反應(yīng)有磚紅色沉淀生成。

請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式 ? ? ? ? ? 。

[學(xué)生]CH3CH2OHCu△CH3CHO+H2

[追問(wèn)]你們對(duì)銅催化氧化乙醇有何新的認(rèn)識(shí)？

[學(xué)生1]這個(gè)實(shí)驗(yàn)中Cu更像催化劑，因?yàn)樗诜磻?yīng)過(guò)程中始終沒(méi)有變黑。而前面實(shí)驗(yàn)中是CuO將乙醇氧化，自身被還原了。

[學(xué)生2]前面有氧氣參與的催化氧化實(shí)際上是兩個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)，一前一后發(fā)生，嚴(yán)格意義上Cu不能算催化劑。

[追問(wèn)]如何才能證明在有氧的情況下，Cu依然起催化作用？

[學(xué)生2]最好在同一個(gè)反應(yīng)條件下，同一個(gè)反應(yīng)器中。

[補(bǔ)充]有人設(shè)計(jì)了如圖3的實(shí)驗(yàn)裝置，反應(yīng)一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)CuSO4粉末變藍(lán)，希夫試劑變?yōu)樽霞t色。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)手鐲的保養(yǎng)，了解乙醇在生活中的應(yīng)用，進(jìn)而吸引學(xué)生關(guān)注學(xué)科原理，認(rèn)識(shí)乙醇催化氧化反應(yīng)。然后設(shè)計(jì)分組實(shí)驗(yàn)，探究氧化過(guò)程，加強(qiáng)宏觀現(xiàn)象的表述、微觀斷鍵的規(guī)律以及符號(hào)方程式的書(shū)寫(xiě)。再引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證反應(yīng)產(chǎn)物，借助不同方法檢驗(yàn)醛來(lái)拓展物質(zhì)檢驗(yàn)的思路，感受化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)的魅力。最后，進(jìn)一步設(shè)置新情境——無(wú)氧條件下的催化，對(duì)比有氧條件下催化，產(chǎn)生認(rèn)知沖突，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生深入思考催化反應(yīng)的本質(zhì)特點(diǎn)，提升學(xué)生思辨的能力。

教學(xué)環(huán)節(jié)四：酒精測(cè)試儀

[提出問(wèn)題]喝過(guò)酒是不能開(kāi)車(chē)回家，交警是如何知道司機(jī)喝酒的？

[學(xué)生]酒精檢測(cè)。

[追述]酒精測(cè)試儀是利用化學(xué)原理制作的，早期是利用重鉻酸鉀溶液與乙醇在酸性條件下反應(yīng)，下面請(qǐng)同學(xué)們分組動(dòng)手實(shí)驗(yàn)做一下這個(gè)實(shí)驗(yàn)，描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，寫(xiě)出離子方程式。

[學(xué)生1]酸性條件如何配制呀？

[學(xué)生2]重鉻酸鉀溶液本身好像就是酸性的，就像高錳酸鉀溶液一樣。

[追問(wèn)]為什么高錳酸鉀溶液、重鉻酸鉀溶液都是酸性的呢？他們屬于哪類(lèi)鹽？

[學(xué)生2]強(qiáng)堿，強(qiáng)酸鹽。

[提問(wèn)]所以酸性高錳酸鉀溶液、酸性重鉻酸鉀溶液一般是通過(guò)加酸來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這里有鹽酸和硫酸，選哪種比較合適？

[學(xué)生3]稀硫酸，鹽酸中的氯離子溶液被重鉻酸鉀氧化。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)，描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，書(shū)寫(xiě)離子方程式（配平出現(xiàn)困難）。

2Cr2O2-7+3CH3CH2OH+16H+4Cr3++3CH3COOH+11H2O

[補(bǔ)充]有機(jī)氧化還原反應(yīng)配平常用兩種方法。一種是平均化合價(jià)法，將有機(jī)物寫(xiě)成分子式C2H6O，氫為+1、氧為-2，得碳的平均化合價(jià)為-2。同理可得乙酸中的碳為0價(jià)，則一個(gè)乙醇分子變?yōu)橐宜峋褪?個(gè)電子。另一種方法，按照有機(jī)中的氧化反應(yīng)為得氧失氫，每得一個(gè)氧升高兩價(jià)，每失一個(gè)氫升高一價(jià)，則一個(gè)乙醇分子變?yōu)橐宜崾堑靡粋€(gè)氧，失兩個(gè)氫，共升高四價(jià)。