基于真實(shí)情境的化學(xué)課堂教學(xué)實(shí)踐

孫美華 吳永才

摘要：以抗擊新冠肺炎疫情中使用的酒精消毒劑為情境，以如何使用酒精消毒為主線，將乙醇的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和用途，融合于使用酒精消毒的過程中；在乙醇結(jié)構(gòu)的探究中，通過搭建模型和實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生體驗(yàn)化學(xué)家探究乙醇結(jié)構(gòu)的過程；通過乙醇催化氧化的性質(zhì)探究及應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。

關(guān)鍵詞：真實(shí)情境；乙醇；化學(xué)課堂教學(xué)

文章編號(hào)：1008-0546（2021）12-0040-05中圖分類號(hào)：G632.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.12.010

*本文系省教研室第十二期立項(xiàng)課題“中學(xué)化學(xué)教學(xué)關(guān)鍵問題的實(shí)踐研究”（編號(hào)：2017JK12-L085）階段成果之一。

一、問題提出

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）明確指出“真實(shí)、具體的問題情境是學(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)[1]。在課堂教學(xué)中創(chuàng)設(shè)有價(jià)值的真實(shí)情境，把知識(shí)融入到情境之中[2]，不僅能增進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的運(yùn)用，還能提升學(xué)生的關(guān)鍵能力和必備品格，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，教師在教學(xué)中應(yīng)努力創(chuàng)設(shè)與日常生活有關(guān)的真實(shí)教學(xué)情境。

本文以人教版必修二第七章有機(jī)化合物第三節(jié)乙醇與乙酸中的乙醇教學(xué)為例，探討情境在化學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用。筆者經(jīng)過查閱文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)教師們?cè)诮虒W(xué)中創(chuàng)設(shè)的比較突出的常見的教學(xué)情境有如下幾類：（1）利用生活實(shí)例。如拿來現(xiàn)制的米酒，從乙醇的制備引入；高燒病人擦拭酒精降溫、醫(yī)用酒精消毒等，從乙醇的用途引入等。（2）運(yùn)用歷史文化。如選擇含有酒文化內(nèi)容的古詩詞引入；從我國古代的釀酒技術(shù)引入等。（3）通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)。如用高錳酸鉀與濃硫駿混合做“魔棒點(diǎn)燈”實(shí)驗(yàn)；用神奇的“魔水”做“燒不壞的手帕”實(shí)驗(yàn)等[3]。

這些情境的創(chuàng)設(shè)目的主要是為了引課，為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但大多都沒有從這些情境中提煉出更多的需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)的化學(xué)知識(shí)，情境只是為了引課而創(chuàng)設(shè)。但教師創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境的真正意義應(yīng)該是將化學(xué)問題或事實(shí)鑲嵌在一種模仿或者真實(shí)的環(huán)境中，呈現(xiàn)給學(xué)生，引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)習(xí)者尋求問題解決，以達(dá)到認(rèn)知和諧。所以，有價(jià)值的教學(xué)情境一定是內(nèi)含學(xué)科問題的情境[4]。

二、課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

“乙醇”是高中化學(xué)必修模塊第七章有機(jī)化合物第三節(jié)乙醇與乙酸中的重要內(nèi)容，讓學(xué)生以“乙醇”為載體，認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物的研究方法，體驗(yàn)生活中簡單有機(jī)化合物的應(yīng)用，使學(xué)生能“從有機(jī)化合物及其性質(zhì)的角度對(duì)有關(guān)能源、材料、飲食、健康、環(huán)境等實(shí)際問題進(jìn)行分析、討論和評(píng)價(jià)”。

“乙醇”是學(xué)生生活中常見的有機(jī)化合物，在生活中學(xué)生已經(jīng)積累了一定的乙醇的性質(zhì)與用途的經(jīng)驗(yàn)，以生活生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用為情境，讓學(xué)生在情境問題解決中建構(gòu)乙醇的“結(jié)構(gòu)-性質(zhì)-用途”相聯(lián)系的認(rèn)知模型，通過實(shí)驗(yàn)探究建構(gòu)對(duì)“乙醇”的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，是課堂教學(xué)中聚焦學(xué)科核心素養(yǎng)，進(jìn)行乙醇課堂教學(xué)的行之有效的教學(xué)策略。

“抗擊新冠肺炎疫情”是全人類的大事，用“酒精”殺菌消毒在疫情防控中發(fā)揮了重要作用。將“乙醇”教學(xué)與新冠肺炎疫情防控相結(jié)合，可讓學(xué)生體驗(yàn)化學(xué)的應(yīng)用性，激發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

本節(jié)課以使用酒精消毒抗擊新冠肺炎疫情為真實(shí)問題情境，且將酒精消毒這個(gè)情境貫穿整個(gè)課堂。在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中都能激發(fā)、推動(dòng)、維持、強(qiáng)化和調(diào)整學(xué)生的認(rèn)知活動(dòng)、情感活動(dòng)和實(shí)踐活動(dòng)等，讓學(xué)生的思維不斷走向深入，建構(gòu)有意義的知識(shí)體系。

本節(jié)課選取的教學(xué)情境如圖1所示。

1.教學(xué)目標(biāo)

（1）通過觀察分子式為C2H6的乙烷球棍模型，學(xué)生能搭建分子式為C2H6O的球棍模型，知道有機(jī)分子是有空間結(jié)構(gòu)的。

（2）通過實(shí)驗(yàn)探究鈉與乙醇的反應(yīng)，學(xué)生會(huì)確定乙醇的分子結(jié)構(gòu)，知道結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)。

（3）通過對(duì)乙醇性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生提升實(shí)驗(yàn)操作技能和基于證據(jù)推理的解決問題能力。

（4）通過乙醇在生活和生產(chǎn)中應(yīng)用的交流討論，學(xué)生能感知化學(xué)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。

2.教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：乙醇的分子結(jié)構(gòu)探究、乙醇的化學(xué)性質(zhì)。

教學(xué)難點(diǎn)：乙醇反應(yīng)過程中的斷鍵分析。

三、課堂教學(xué)實(shí)錄

環(huán)節(jié)一：感知乙醇用途

【情境設(shè)計(jì)】突如其來的新冠肺炎疫情讓消毒成為疫情防控中的重要環(huán)節(jié)，一年多以來，不少人經(jīng)常拿乙醇消毒。其實(shí)乙醇除可用于消毒外還有許多用途，可以說我們幾乎和乙醇“朝夕相處”。

【提出問題】請(qǐng)你結(jié)合例子，說說乙醇有哪些用途？哪些物質(zhì)中含有乙醇？

【交流討論】乙醇可以做燃料，如乙醇汽油，固體酒精，酒精燈等；可作消毒劑，如消毒酒精等；可作溶劑，如碘酒、六神花露水等。在料酒、白酒、啤酒、酒釀等中都含有乙醇。

【提問】為什么乙醇在生產(chǎn)生活中有這些廣泛的用途呢？

【回答】用途由性質(zhì)決定。

【講述】生活中乙醇可以做燃料。如乙醇汽油，固體酒精，酒精燈等。

【過渡】乙醇俗稱酒精。中國疾控中心消毒首席專家張流波說所有的消毒劑都對(duì)冠狀病毒有效。做手部衛(wèi)生消毒的時(shí)候，首選酒精。因?yàn)橛镁凭竞芸?，不到一分鐘手就干凈了。（補(bǔ)充乙醇的物理性質(zhì)，易揮發(fā)）

【展示圖片】各種酒精消毒劑。

【提問】你是怎么使用酒精消毒的？能不能大面積噴灑酒精消毒？衣物是否需要噴灑酒精消毒？

【視頻】新型冠狀病毒性肺炎防治指南：酒精不能直接噴灑衣物。

環(huán)節(jié)二：探究乙醇性質(zhì)

【講述】來看一下一些常見燃料的爆炸限度（表1）。

【講述】乙醇的最小爆炸限度為3%，在進(jìn)行噴霧消毒時(shí)，易產(chǎn)生酒精蒸汽聚集，若達(dá)到乙醇的爆炸范圍，遇到明火則引發(fā)燃燒，甚至可能爆炸。

【小結(jié)】酒精消毒不能大范圍噴灑使用，以防引發(fā)燃燒或者爆炸。

【新聞視頻】某中東國家民眾預(yù)防“新冠”誤飲酒精：致600人死亡3000人中毒。

由于聽信喝酒可以預(yù)防新冠肺炎的謠言，疫情嚴(yán)重的該國已經(jīng)有至少600人因?yàn)轱嬘昧叶染坪凸I(yè)酒精而喪命，讓人不勝唏噓。

【提問】酒精進(jìn)入人體后，會(huì)發(fā)生怎么樣的變化呢（圖2）？

【講述】大部分人體內(nèi)的乙醛脫氫酶含量不足，會(huì)導(dǎo)致乙醛在體內(nèi)滯留，大腦變得遲鈍，逐漸失去思考和運(yùn)動(dòng)能力。長期酗酒，會(huì)出現(xiàn)智力減退，記憶力下降癥狀，出現(xiàn)肢體震顫等神經(jīng)系統(tǒng)癥狀和木訥癡呆等精神癥狀。所以珍愛生命，成年人應(yīng)適當(dāng)飲酒或不喝酒，未成年人不能喝酒，更不能聽信謠言，用喝酒來預(yù)防新冠。

【過渡】在人體中，乙醇會(huì)被催化氧化為乙醛。接下來，咱們來探究乙醇的氧化過程吧。

【實(shí)驗(yàn)探究】：乙醇的催化氧化實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)步驟：取2～3mL無水乙醇于試管中，取一根下端繞成螺旋狀的銅絲，在酒精燈外焰上加熱至表面變黑。趁熱將銅絲迅速伸入到乙醇中，反復(fù)幾次，在試管中滴入2～3滴希夫試劑。觀察反應(yīng)現(xiàn)象（信息提示：希夫試劑遇醛類物質(zhì)會(huì)變紫紅，遇醇不變色）。

現(xiàn)象：灼熱的氧化銅由黑色變紅色。試管口有刺激性氣味產(chǎn)生，加入希夫試劑后，溶液變紫紅色。

結(jié)論：乙醇被催化氧化后生成了乙醛。

【講解】銅絲在反應(yīng)過程中由黑色的氧化銅轉(zhuǎn)化為紅色的銅，銅元素被還原。這說明乙醇發(fā)生了氧化反應(yīng)。銅在整個(gè)反應(yīng)過程中，表現(xiàn)出催化劑的作用。具體的反應(yīng)是怎樣的呢？

【講述】為了寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式，我們需要了解乙醇的結(jié)構(gòu)。

環(huán)節(jié)三：理解乙醇結(jié)構(gòu)

【提出問題】乙醇的分子式是C2H6O，比乙烷（分子式C2H6）多一個(gè)O原子，參照乙烷的球棍模型，請(qǐng)大家根據(jù)碳、氫、氧原子的成鍵原則，拿出球棍，搭出乙醇可能的結(jié)構(gòu)。

【學(xué)生活動(dòng)】用球棍搭模型（圖3）。

【交流討論】同學(xué)們搭建的分子式為C2H6O的兩種有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)都符合價(jià)鍵理論，但只有其中一種可表示乙醇的結(jié)構(gòu)。究竟哪種能表示乙醇分子結(jié)構(gòu)呢？請(qǐng)大家比較分析上述兩種結(jié)構(gòu)的差異，類比H2O分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案確定乙醇的結(jié)構(gòu)。

【交流討論】根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，圍繞下列問題交流討論：

（1）比較鈉分別與水、乙醇反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

（2）根據(jù)鈉與乙醇反應(yīng)的現(xiàn)象和乙醇的結(jié)構(gòu)，分析鈉與乙醇反應(yīng)的產(chǎn)物，寫出反應(yīng)化學(xué)方程式，判斷反應(yīng)中乙醇斷裂的化學(xué)鍵。

（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果，推測乙醇的結(jié)構(gòu)。

【實(shí)驗(yàn)探究】如表2及圖4所示。

【過渡】現(xiàn)在根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能不能就此確定乙醇分子的結(jié)構(gòu)了呢？

【交流討論】乙醇和金屬鈉反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，水（結(jié)構(gòu)式H-O-H）也能和鈉反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，請(qǐng)結(jié)合金屬鈉可以保存在煤油（碳?xì)浠衔顲-H）中，思考鈉和乙醇反應(yīng)時(shí)斷鍵的位置？

【討論回答】在結(jié)構(gòu)1中，存在C-H、C-C、C-O、O-H鍵，在結(jié)構(gòu)2中存在C-H、C-O鍵；水（結(jié)構(gòu)式H-O-H）中也存在O-H鍵，煤油主要成分是烷烴，存在C-H、C-C鍵，鈉能與水反應(yīng)而保存在煤油中，說明一般條件下，鈉能與含有O-H鍵的物質(zhì)反應(yīng)放出氫氣，而不能與含有C-H鍵的物質(zhì)反應(yīng)放出氫氣。

【講解】我們知道烷烴分子中沒有O原子，那乙醇分子中的O原子會(huì)不會(huì)對(duì)C-H鍵產(chǎn)生影響，使C-H鍵上H原子也能與鈉反應(yīng)呢？看來我們需要更可靠的證據(jù)來證明H原子的來源。

【講解】乙醇與乙烷的性質(zhì)不同，從分子結(jié)構(gòu)角度分析，是因?yàn)槿〈彝榉肿託湓拥牧u基對(duì)乙醇的性質(zhì)產(chǎn)生了影響。像這種決定有機(jī)化合物特性的原子或者原子團(tuán)叫做官能團(tuán)[5]。比如，羥基是醇類物質(zhì)的官能團(tuán)。

【過渡】現(xiàn)在，咱們?cè)倩氐揭掖嫉拇呋趸磻?yīng)中來。

【展示】展示乙醛的球棍模型。

【提問】請(qǐng)同學(xué)們分析在該反應(yīng)中乙醇什么化學(xué)鍵發(fā)生了斷裂？

【回答】學(xué)生對(duì)比觀察后回答，斷裂了羥基上的O-H鍵和與羥基相連的碳原子上的C-H鍵。

【講述】因此乙醇可以作為化工原料，制備乙醛、乙酸等其它有機(jī)物。

【過渡】那乙醇能否被其他的強(qiáng)氧化劑氧化呢？

【實(shí)驗(yàn)】酸性高錳酸鉀溶液與乙醇反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)步驟：在試管中加入1～2 mL酸性高錳酸鉀溶液，逐滴滴加無水乙醇，振蕩試管。

現(xiàn)象：高錳酸鉀溶液紫紅色褪去。

結(jié)論：乙醇能被酸性高錳酸鉀溶液這種強(qiáng)氧化劑氧化。

【講解】乙醇能被其他的強(qiáng)氧化劑氧化。我們可以發(fā)現(xiàn)氧化劑不同，反應(yīng)條件不同，反應(yīng)不同，乙醇被氧化的程度不同，產(chǎn)物及結(jié)構(gòu)也不同。

以前測酒駕的方式就是用呼氣法測酒駕。（交警用經(jīng)硫酸酸化處理的三氧化鉻（CrO3）硅膠檢查司機(jī)呼出的氣體，根據(jù)硅膠顏色的變化，可以判斷司機(jī)是否酒后駕車[6]。）現(xiàn)在測酒駕的儀器有更多種類。為了準(zhǔn)確判斷是酒駕還是醉駕，用的是數(shù)字顯示酒精檢測儀。

【視頻】交警測酒駕

環(huán)節(jié)四：體悟乙醇價(jià)值

【小結(jié)】如何正確使用酒精消毒呢？

【視頻】正確使用酒精消毒

1.不用于環(huán)境物表大面積噴灑消毒。

2.謹(jǐn)慎儲(chǔ)存酒精，遠(yuǎn)離火源和兒童。

3.使用時(shí)，通風(fēng)，不接觸明火、遠(yuǎn)離高溫物體等。

【總結(jié)】今天這節(jié)課，咱們?cè)谝掖紤?yīng)用的基礎(chǔ)上加深了對(duì)乙醇結(jié)構(gòu)的理解，充分體現(xiàn)了有機(jī)物的結(jié)構(gòu)美。在用實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)時(shí)，要多運(yùn)用證據(jù)推理，基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析推理。

化學(xué)從生活中來，到生活中去，同學(xué)們遇到生活中的一些化學(xué)問題要學(xué)會(huì)用化學(xué)學(xué)科思維去思考，辯證地去看待生活中的化學(xué)問題。

四、課堂板書

課堂板書也是本節(jié)課的重點(diǎn)。板書不再是傳統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)的羅列，而是基于思維導(dǎo)圖式的板書（圖5）。思維導(dǎo)圖式的板書可以將知識(shí)系統(tǒng)化，條理化，能讓學(xué)生對(duì)整節(jié)課的內(nèi)容一目了然，起到將知識(shí)強(qiáng)化和鞏固作用。

五、教學(xué)反思

在化學(xué)課堂中，真實(shí)情境服務(wù)于化學(xué)知識(shí)。教師應(yīng)建立在化學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)之上選擇真實(shí)情境，提出實(shí)際問題，從而促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展[7]。真實(shí)情境是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要載體，是促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知遷移的支撐[8]。本文在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮了知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展以及學(xué)生的身心發(fā)展。通過情境創(chuàng)設(shè)、問題解決、實(shí)驗(yàn)探究、模型搭建和分析推理，通過抗擊疫情使用酒精消毒這個(gè)真實(shí)情境，讓學(xué)生真切感受到化學(xué)的真實(shí)有用。在新課程理念下，化學(xué)課堂教學(xué)中創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境解決實(shí)際問題，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)必將成為教學(xué)工作者的追求。

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