基于三重表征實(shí)施素養(yǎng)為本的化學(xué)教學(xué)

王雨　畢華林

摘要：以提高學(xué)科核心素養(yǎng)為宗旨的化學(xué)課程改革，重視從宏觀、微觀、符號(hào)三個(gè)層面認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化?！凹淄椤弊鳛樽詈?jiǎn)單的有機(jī)物是學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的起始?；谌乇碚饕暯牵瑥摹凹淄椤苯虒W(xué)內(nèi)容素養(yǎng)價(jià)值的挖掘、真實(shí)問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)、教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化以及教學(xué)評(píng)一體化等方面進(jìn)行素養(yǎng)為本的教學(xué)設(shè)計(jì)，突出三重表征對(duì)認(rèn)識(shí)有機(jī)物結(jié)構(gòu)與有機(jī)反應(yīng)、發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要作用。

關(guān)鍵詞：甲烷;教學(xué)設(shè)計(jì);三重表征;核心素養(yǎng)

文章編號(hào)：1005-6629（2021）04-0049-06 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)學(xué)科，其特征是從微觀層次認(rèn)識(shí)物質(zhì)，以符號(hào)形式描述物質(zhì)，在不同層面創(chuàng)造物質(zhì)。作為化學(xué)學(xué)科本質(zhì)特征的體現(xiàn)，化學(xué)三重表征是指化學(xué)宏觀知識(shí)、微觀知識(shí)和符號(hào)知識(shí)在教材（教學(xué)）中的呈現(xiàn)形式及其在學(xué)習(xí)者頭腦中的儲(chǔ)存方式。通過(guò)三重表征學(xué)習(xí)，學(xué)生可以從宏觀、微觀、符號(hào)及其聯(lián)系的視角理解化學(xué)知識(shí)，形成化學(xué)學(xué)科的思維方式，從而能夠在面對(duì)真實(shí)復(fù)雜的化學(xué)問(wèn)題時(shí)進(jìn)行深度、靈活的思考，提高分析和解決實(shí)踐問(wèn)題的能力。

在有機(jī)化學(xué)主題的學(xué)習(xí)中，三重表征發(fā)揮著重要的作用。一方面，有機(jī)物結(jié)構(gòu)、有機(jī)反應(yīng)、有機(jī)物性質(zhì)和用途等具體知識(shí)的學(xué)習(xí)需要學(xué)生從宏觀、微觀和符號(hào)水平上進(jìn)行理解。另一方面，通過(guò)有機(jī)化學(xué)具體知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)形成從官能團(tuán)、化學(xué)鍵與反應(yīng)類型等認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物的一般思路以及“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的學(xué)科觀念，而這些都需要在學(xué)生頭腦中建立起“宏觀-微觀-符號(hào)”表征的聯(lián)系、借助三重表征問(wèn)的靈活轉(zhuǎn)化才能得以實(shí)現(xiàn)。因此，本文基于三重表征的視角，以“甲烷”為例進(jìn)行素養(yǎng)為本的教學(xué)設(shè)計(jì)，突出三重表征對(duì)認(rèn)識(shí)甲烷結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途等具體知識(shí)，形成有機(jī)物認(rèn)識(shí)思路和“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”基本觀念的重要作用，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

1素養(yǎng)為本的“甲烷”教學(xué)設(shè)計(jì)

積極開(kāi)展素養(yǎng)為本的教學(xué)實(shí)踐是素養(yǎng)落地的關(guān)鍵。學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)倡導(dǎo)在挖掘教學(xué)內(nèi)容素養(yǎng)發(fā)展價(jià)值的基礎(chǔ)上，創(chuàng)設(shè)真實(shí)且富有價(jià)值的問(wèn)題情境、組織設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化的教學(xué)內(nèi)容以及實(shí)施“教、學(xué)、評(píng)”一體化。

1.1挖掘教學(xué)內(nèi)容的素養(yǎng)發(fā)展價(jià)值

化學(xué)知識(shí)是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要載體。一切知識(shí)，唯有成為學(xué)生探究與實(shí)踐的對(duì)象，其學(xué)習(xí)過(guò)程才有可能成為素養(yǎng)發(fā)展的過(guò)程。實(shí)施素養(yǎng)為本的教學(xué)實(shí)踐，要求教師必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的知識(shí)觀，充分挖掘教學(xué)內(nèi)容的素養(yǎng)發(fā)展價(jià)值，而不是機(jī)械地傳授書(shū)本上的結(jié)論。教師要在理解化學(xué)學(xué)科育人價(jià)值的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容深刻分析其所蘊(yùn)含或體現(xiàn)的化學(xué)學(xué)科思維方式和方法、學(xué)科基本觀念和情感態(tài)度價(jià)值觀等，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)和素養(yǎng)的有機(jī)融合。

“甲烷”是學(xué)生在初、高中階段都接觸到的內(nèi)容。在初中階段，學(xué)生已經(jīng)了解了甲烷的來(lái)源、可燃性及其簡(jiǎn)單應(yīng)用，但囿于認(rèn)知水平難以從宏觀、微觀和符號(hào)及其相互聯(lián)系的視角進(jìn)行全面認(rèn)識(shí)，特別是缺乏從微觀表征水平上對(duì)甲烷結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。到了高中階段，學(xué)生在拼插甲烷分子模型、探究甲烷與氯氣反應(yīng)等活動(dòng)中，通過(guò)收集證據(jù)并運(yùn)用證據(jù)進(jìn)行推理來(lái)認(rèn)識(shí)甲烷的分子結(jié)構(gòu)，宏微結(jié)合分析甲烷與氯氣反應(yīng)過(guò)程中的化學(xué)鍵變化、辨識(shí)和解釋反應(yīng)現(xiàn)象，進(jìn)一步知道有機(jī)化合物分子是有空間結(jié)構(gòu)的、有機(jī)物中碳原子的成鍵特點(diǎn)，初步建立起有機(jī)物結(jié)構(gòu)與有機(jī)反應(yīng)的認(rèn)知模型，形成認(rèn)識(shí)有機(jī)物的一般思路。與此同時(shí)，通過(guò)拓寬對(duì)甲烷用途的認(rèn)識(shí)，學(xué)生還能更深刻地體會(huì)到有機(jī)化學(xué)與人類生產(chǎn)生活的密切聯(lián)系，認(rèn)識(shí)有機(jī)化學(xué)研究的重要價(jià)值，從而樹(shù)立科學(xué)的化學(xué)價(jià)值觀?？梢哉f(shuō)，“甲烷”對(duì)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)五個(gè)維度的發(fā)展都具有重要價(jià)值。

1.2創(chuàng)設(shè)真實(shí)且有價(jià)值的問(wèn)題情境

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)。素養(yǎng)導(dǎo)向下所倡導(dǎo)的真實(shí)情境是由“真實(shí)情境素材+師生活動(dòng)參與”共同構(gòu)成的，是動(dòng)態(tài)的、即時(shí)的，它強(qiáng)調(diào)學(xué)生能夠在情境中主動(dòng)參與、深度思考、積極實(shí)踐，在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)知識(shí)建構(gòu)和素養(yǎng)發(fā)展。因此，教師在創(chuàng)設(shè)情境時(shí)，一方面要考慮情境的教學(xué)價(jià)值，選擇蘊(yùn)含問(wèn)題解決的真實(shí)情境素材，另一方面還要思考如何在教學(xué)過(guò)程中充分發(fā)揮情境的教育價(jià)值。

作為最簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物，甲烷是解開(kāi)生命起源之謎的關(guān)鍵;作為高效的清潔燃料和重要的工業(yè)原料，它為社會(huì)生產(chǎn)生活的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn);而作為溫室氣體，甲烷的過(guò)度排放又會(huì)加劇溫室效應(yīng)危害生態(tài)環(huán)境。可以看出，甲烷與人類生命活動(dòng)有著密切聯(lián)系，這正是甲烷結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途的綜合體現(xiàn)。因此，本節(jié)課選擇以“甲烷與生命的聯(lián)系”為真實(shí)情境素材貫穿始終，利用“甲烷與生命起源”和“甲烷與生物滅絕”兩大素材引發(fā)學(xué)生的思維碰撞，激發(fā)探究甲烷的求知欲;通過(guò)解決“甲烷與生命有著怎樣的聯(lián)系”這一驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，完成“實(shí)驗(yàn)探究一微觀揭秘一符號(hào)表征一拓展認(rèn)識(shí)”這一外顯三重表征的學(xué)習(xí)活動(dòng)，使學(xué)生在體驗(yàn)甲烷與生命轉(zhuǎn)化之旅、解決甲烷過(guò)度排放所帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的過(guò)程中建構(gòu)起對(duì)甲烷結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途的系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化認(rèn)識(shí)，同時(shí)體會(huì)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境問(wèn)的深刻影響，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任，促進(jìn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。

1.3組織設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化的教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化是促進(jìn)學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)向?qū)W科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化包括知識(shí)關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)化、認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化以及核心觀念的結(jié)構(gòu)化三種形式。從具體化學(xué)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化、認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化到核心觀念的結(jié)構(gòu)化，其概括性、抽象性和統(tǒng)攝性逐漸增強(qiáng)。因此，教師在組織教學(xué)內(nèi)容的過(guò)程中要充分考慮具體化學(xué)知識(shí)的特點(diǎn)、價(jià)值以及學(xué)生的認(rèn)知水平，避免過(guò)度抽提或無(wú)意義的概括，同時(shí)可以加強(qiáng)可視化工具的使用，如概念圖、價(jià)類二維圖等，以使教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)外顯化、直觀化。

在挖掘教學(xué)內(nèi)容素養(yǎng)價(jià)值的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知水平對(duì)甲烷教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖1?？紤]到“甲烷”是學(xué)生系統(tǒng)認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物的開(kāi)始，特別承擔(dān)著為其他有機(jī)化合物學(xué)習(xí)打開(kāi)微觀世界大門，進(jìn)一步提供認(rèn)識(shí)思路、方法的重任，因此本節(jié)課在內(nèi)容結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中將重點(diǎn)落腳在認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化上。

1.4實(shí)施“教、學(xué)、評(píng)”一體化

教學(xué)目標(biāo)是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的預(yù)期，它指導(dǎo)并調(diào)節(jié)教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展，同時(shí)也為教學(xué)評(píng)價(jià)提供依據(jù)。因此，教學(xué)目標(biāo)的制定決定教學(xué)活動(dòng)與教學(xué)評(píng)價(jià)能否順利有效地進(jìn)行，它是“教、學(xué)、評(píng)”一體化的關(guān)鍵和核心。素養(yǎng)導(dǎo)向下教學(xué)目標(biāo)的制定需要綜合考慮課程內(nèi)容要求和學(xué)業(yè)要求，采用融合式的方式來(lái)陳述，即學(xué)生通過(guò)什么樣的活動(dòng)或情境（體現(xiàn)實(shí)踐探究活動(dòng)）、學(xué)習(xí)什么樣的課程內(nèi)容（體現(xiàn)內(nèi)容要求）、學(xué)會(huì)做什么事情或完成什么任務(wù)（體現(xiàn)學(xué)業(yè)要求），以此將“教（學(xué)）什么、怎么教（學(xué)）、教（學(xué)）得怎么樣”具體明確、融合統(tǒng)一，為“教、學(xué)、評(píng)”一體化的實(shí)施提供科學(xué)指導(dǎo)。

在制定教學(xué)目標(biāo)時(shí)，教師要深入研究課程標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容要求和學(xué)業(yè)要求，合理把握教學(xué)內(nèi)容的深廣度，同時(shí)依據(jù)學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)，思考如何通過(guò)切實(shí)有效的學(xué)習(xí)活動(dòng)，促進(jìn)輸入性內(nèi)容要求向輸出性素養(yǎng)表現(xiàn)轉(zhuǎn)化。針對(duì)“甲烷”這節(jié)課，設(shè)計(jì)如下的教學(xué)目標(biāo)，見(jiàn)表1。

2“甲烷”教學(xué)流程

基于三重表征視角，本節(jié)課結(jié)合真實(shí)的問(wèn)題情境——“甲烷與生命有著怎樣的聯(lián)系？”，通過(guò)設(shè)計(jì)外顯三重表征的學(xué)習(xí)活動(dòng)確定如下教學(xué)流程，見(jiàn)圖2。3教學(xué)過(guò)程實(shí)錄

3.1創(chuàng)設(shè)情境，引人新課

[引人]有機(jī)化學(xué)曾被認(rèn)為是研究生命物質(zhì)的科學(xué)，甲烷作為最簡(jiǎn)單的有機(jī)物，與生命是否存在聯(lián)系呢？

[資料]（1）視頻：甲烷與地球生命起源。（2）新聞：2.5億年前生物大滅絕為微生物釋放甲烷所致;海底甲烷或?qū)е略俅紊锎鬁缃^。

一邊是生存，一邊是滅亡。甲烷與生命之間到底有著怎樣的聯(lián)系？今天這節(jié)課我們一起來(lái)探索甲烷的奧秘。

3.2宏觀辨識(shí)，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究

[引導(dǎo)]甲烷到氨基酸、蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化是生命演化的關(guān)鍵，這一過(guò)程真的能夠?qū)崿F(xiàn)嗎？接下來(lái)我們通過(guò)探究簡(jiǎn)單的有機(jī)反應(yīng)——甲烷與氯氣的反應(yīng)來(lái)嘗試解答。

[視頻播放]甲烷與氯氣的反應(yīng)：兩支試管中裝有甲烷和氯氣的混合氣體，將其中一支試管用黑紙包住，另一支試管給予光照。

[問(wèn)題]（1）甲烷與氯氣反應(yīng)有何現(xiàn)象？（2）如何解釋這些現(xiàn)象的產(chǎn)生？

[學(xué)生活動(dòng)]觀察并描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析討論。

[點(diǎn)撥]甲烷與氯氣在光照條件下的反應(yīng)產(chǎn)物及其狀態(tài)。

[問(wèn)題]在光照條件下，甲烷是如何與氯氣發(fā)生反應(yīng)的？

[投影]甲烷與氯氣在光照條件下反應(yīng)生成一氯甲烷的方程式。

3.3微觀揭秘，探析甲烷分子結(jié)構(gòu)

[過(guò)渡]研究發(fā)現(xiàn)，甲烷與氯氣的反應(yīng)是逐步進(jìn)行的。在光照條件下，首先生成氯化氫和一氯甲烷。依據(jù)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，要探尋這一反應(yīng)過(guò)程的發(fā)生，就必須深入到微觀世界中對(duì)甲烷的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解。

[問(wèn)題]（1）請(qǐng)寫(xiě)出甲烷分子的電子式和結(jié)構(gòu)式。（2）甲烷分子中存在哪些化學(xué)鍵？它們是如何形成的？屬于哪種類型？

[學(xué)生交流]因?yàn)樘荚幼钔鈱拥?個(gè)電子分別與4個(gè)氫原子的核外電子形成4對(duì)共用電子對(duì)，所以甲烷分子中存在4個(gè)相同的C—H鍵，它們屬于共價(jià)鍵。

[引導(dǎo)]在有機(jī)化學(xué)中，我們將碳原子形成四對(duì)共用電子對(duì)的特點(diǎn)叫做碳四價(jià)。正是因?yàn)樘荚泳哂刑妓膬r(jià)的特點(diǎn)，形成的四對(duì)共用電子對(duì)表現(xiàn)在甲烷分子中就是四個(gè)C—H鍵。那么，甲烷中碳原子和氫原子在空間上又是如何分布的呢？

[學(xué)生活動(dòng)]小組合作，預(yù)測(cè)并利用超輕粘土、塑料棉簽（去除棉頭）搭建甲烷分子的模型。

[成果展示]見(jiàn)圖3。

[點(diǎn)撥]模型是探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要工具。球棍模型和空間填充模型都可以用來(lái)表示分子的空間結(jié)構(gòu)。在甲烷的球棍模型中，“小球”代表氫原子，“大球”代表碳原子，四根“棍”代表4個(gè)C—H鍵，思考一下相鄰C—H鍵之間是否存在著作用力？若存在，對(duì)甲烷的空間結(jié)構(gòu)有何影響？

[學(xué)生交流]甲烷分子中的C—H鍵是共價(jià)鍵，它的本質(zhì)是共用電子對(duì)，因此相鄰的碳?xì)滏I之間存在著斥力，導(dǎo)致它們?cè)诳臻g上會(huì)盡可能遠(yuǎn)離。

[學(xué)生活動(dòng)]利用四個(gè)捆扎在一起的氣球模擬甲烷分子的四對(duì)共用電子對(duì)。將氣球擺成平面正方形、正四面體、四棱錐，自由上拋，觀察氣球最終的形狀。

[教師展示]甲烷分子的球棍模型與空間填充模型。

[點(diǎn)撥]X—射線衍射儀和電子衍射儀測(cè)定甲烷分子四個(gè)C—H鍵鍵角均為109°28′，這保證了四對(duì)共用電子對(duì)之間的斥力最小，也證實(shí)了正四面體結(jié)構(gòu)確實(shí)是甲烷的空間結(jié)構(gòu)。

[總結(jié)]正是由于碳原子具有碳四價(jià)的特點(diǎn)，與四個(gè)氫原子形成的四對(duì)共用電子對(duì)表現(xiàn)在甲烷分子中就是四個(gè)C—H鍵，而它們之間的排斥作用又決定了甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體。這三個(gè)角度（碳四價(jià)、化學(xué)鍵、空間結(jié)構(gòu)）也是我們今后認(rèn)識(shí)有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)的基本思路。

3.4符號(hào)表征，深化理解本質(zhì)

[過(guò)渡]認(rèn)識(shí)了甲烷的分子結(jié)構(gòu)，我們就可以進(jìn)入到微觀世界中探索甲烷與氯氣的反應(yīng)過(guò)程。

[學(xué)生活動(dòng)]利用甲烷分子的球棍模型，模擬一氯甲烷的生成過(guò)程。思考討論甲烷的分子結(jié)構(gòu)在反應(yīng)過(guò)程中的變與不變。

[學(xué)生交流]在光照條件下，甲烷分子的一個(gè)C—H鍵發(fā)生斷裂，氯氣分子中的Cl—Cl鍵發(fā)生斷裂，形成新的H—Cl鍵和C—Cl鍵。甲烷分子的一個(gè)C—H鍵被替換成了C—Cl鍵，碳四價(jià)和空間結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生變化。

[動(dòng)畫(huà)演示]甲烷與氯氣反應(yīng)的微觀動(dòng)畫(huà)。

[學(xué)生活動(dòng)]寫(xiě)出后續(xù)三步反應(yīng)的方程式，從微觀角度思考討論甲烷與氯氣反應(yīng)的特點(diǎn)。

[學(xué)生交流]甲烷與氯氣的反應(yīng)是逐步進(jìn)行的，每一步都只是一個(gè)C—H鍵被替換成了一個(gè)C—Cl鍵。

[建立概念]在有機(jī)化學(xué)中，將有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)叫做取代反應(yīng)。這是一類重要的有機(jī)反應(yīng)類型。

[總結(jié)]取代反應(yīng)的特征是化學(xué)鍵的局部替換，甲烷在一定條件下可以與氯氣、溴氣等鹵素單質(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)，這正是甲烷分子中C—H鍵結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)?？梢?jiàn)，物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)。依據(jù)有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)從宏觀和微觀相結(jié)合的視角認(rèn)識(shí)取代反應(yīng)，實(shí)際上也是我們學(xué)習(xí)其他有機(jī)反應(yīng)的一般思路，見(jiàn)圖4。

[點(diǎn)撥講解]取代反應(yīng)為甲烷到氨基酸、蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化提供了可能。研究發(fā)現(xiàn)，以一溴甲烷為原料合成醋酸，醋酸與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)制得的氯乙酸在一定條件下能夠成功合成甘氨酸。如此就能人工實(shí)現(xiàn)從甲烷到氨基酸的轉(zhuǎn)化，甲烷作為生命起源基礎(chǔ)物質(zhì)的說(shuō)法也更具有說(shuō)服力。

3.5拓展認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任

[過(guò)渡]甲烷既然作為生命起源的基礎(chǔ)物質(zhì)，又為什么會(huì)導(dǎo)致生物滅絕呢？

[資料]解讀溫室氣體——甲烷。

[問(wèn)題]利用所學(xué)知識(shí)，為減少甲烷的溫室效應(yīng)建言獻(xiàn)策。

[學(xué)生交流]可以從來(lái)源上進(jìn)行控制，減少甲烷排放到大氣當(dāng)中;還可以在甲烷的應(yīng)用過(guò)程中提高甲烷的利用率，創(chuàng)造甲烷的經(jīng)濟(jì)效益從而為生產(chǎn)生活服務(wù)。

[問(wèn)題]（1）你知道甲烷的來(lái)源有哪些？（2）甲烷在生產(chǎn)生活中有哪些用途？

[學(xué)生交流]甲烷來(lái)源有沼氣、油田氣、煤礦坑道氣、可燃冰、飲食垃圾腐敗等。甲烷具有可燃性，所以可以作為燃料。還可以利用甲烷的取代反應(yīng)進(jìn)行工業(yè)合成。

[投影]甲烷主要來(lái)源與用途的圖片。

[過(guò)渡]有研究者提出在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，可以將煤礦床中直接抽放出的純度較高的甲烷（超過(guò)90%）輸送到天然氣配送系統(tǒng)、發(fā)電廠、供熱站使用。這樣既能從源頭上減少甲烷的排放，也能夠?qū)崿F(xiàn)甲烷的經(jīng)濟(jì)效益。

[問(wèn)題]為什么直接輸送使用必須要求是高純度甲烷？

[學(xué)生交流]甲烷不純可能會(huì)引起爆炸。

[點(diǎn)撥講解]煤礦中的爆炸事故多與甲烷氣體爆炸有關(guān)。因此在煤礦開(kāi)采中要保持通風(fēng)，嚴(yán)禁煙火。

3.6總結(jié)提升，形成認(rèn)識(shí)思路

[問(wèn)題]通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，你知道甲烷與生命的聯(lián)系了嗎？

[學(xué)生交流]甲烷是生命起源的基礎(chǔ)物質(zhì)可以構(gòu)成生命，同時(shí)也深深影響著生命的活動(dòng)，而生命的活動(dòng)又影響甲烷，甲烷與生命活動(dòng)息息相關(guān)。

[總結(jié)]至此，我們就揭開(kāi)了甲烷與生命聯(lián)系的神秘面紗。在此過(guò)程中，我們認(rèn)識(shí)了甲烷的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和重要用途。

[問(wèn)題]在甲烷學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，談一談我們?cè)撊绾握J(rèn)識(shí)有機(jī)物？

[學(xué)生交流]要從有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)和有機(jī)反應(yīng)來(lái)認(rèn)識(shí)有機(jī)物，可以從碳四價(jià)、化學(xué)鍵、空間結(jié)構(gòu)三個(gè)角度認(rèn)識(shí)有機(jī)物結(jié)構(gòu)，然后依據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)認(rèn)識(shí)有機(jī)反應(yīng)。

[提升]隨著人們對(duì)有機(jī)物結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途認(rèn)識(shí)的加深，利用有機(jī)反應(yīng)合成的產(chǎn)品越來(lái)越多，有機(jī)化學(xué)不再只是研究生命物質(zhì)的化學(xué)，它在生產(chǎn)生活中變得越來(lái)越重要。

4教學(xué)反思

基于三重表征視角，本節(jié)課通過(guò)貫穿始終的問(wèn)題情境與外顯三重表征的學(xué)習(xí)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生形成了對(duì)甲烷的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，建立了學(xué)習(xí)有機(jī)化合物的基本思路，突顯了甲烷這一簡(jiǎn)單有機(jī)物對(duì)有機(jī)化合物學(xué)習(xí)的重要認(rèn)識(shí)價(jià)值。

本節(jié)課以“甲烷與生命有著怎樣的聯(lián)系”這一情境貫穿課堂教學(xué)始終，通過(guò)對(duì)“甲烷與生命起源”的分析，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)甲烷與氯氣的反應(yīng)、探析甲烷的分子結(jié)構(gòu)，進(jìn)而建構(gòu)取代反應(yīng)的概念;然后利用“甲烷與生物滅絕”新聞素材，引發(fā)學(xué)生思考如何解決甲烷過(guò)度排放所帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，進(jìn)而運(yùn)用甲烷的來(lái)源、性質(zhì)和用途等知識(shí)分析和解決問(wèn)題?？梢钥闯?，整節(jié)課始終圍繞甲烷與生命的聯(lián)系展開(kāi)，避免了過(guò)多的情境變換分散學(xué)生的注意力，引導(dǎo)學(xué)生圍繞生命活動(dòng)這條主線，將甲烷的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途緊密聯(lián)系起來(lái)，不僅使學(xué)生獲得了對(duì)甲烷的整體認(rèn)識(shí)和深層理解，同時(shí)也提高了運(yùn)用化學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

此外，本節(jié)課充分考慮了學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知水平，沒(méi)有花費(fèi)太多時(shí)間討論甲烷與氯氣反應(yīng)的宏觀現(xiàn)象，而是突出對(duì)甲烷微觀結(jié)構(gòu)的探析，通過(guò)對(duì)C—H鍵本質(zhì)及形成過(guò)程的交流討論、模型拼插等活動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生建立起從“碳四價(jià)、化學(xué)鍵和空間結(jié)構(gòu)”認(rèn)識(shí)有機(jī)物結(jié)構(gòu)的思路，提高了學(xué)生從微觀表征上對(duì)有機(jī)物結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)水平。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合符號(hào)表征引導(dǎo)學(xué)生深入分析取代反應(yīng)的微觀過(guò)程，幫助學(xué)生建構(gòu)和理解取代反應(yīng)的概念，形成依據(jù)有機(jī)物結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)有機(jī)反應(yīng)的一般思路，發(fā)展“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”的學(xué)科觀念，最終促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。