基于真實生活情景的高中化學(xué)教學(xué)設(shè)計*

翁夢靈，薛 嵐

(寧德師范學(xué)院，福建 寧德 352000)

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020修訂)》提出“倡導(dǎo)真實問題情景創(chuàng)設(shè)，開展以化學(xué)實驗為主的多種探究活動，重視教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化設(shè)計，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實踐能力?！?在新課改的背景下,高中化學(xué)課的主要任務(wù)已從被動的基礎(chǔ)教育知識灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)楹诵乃仞B(yǎng)的培養(yǎng)[1]。所以在高中化學(xué)教學(xué)中進(jìn)行基于真實問題情境的教學(xué)具有重要的現(xiàn)實意義。下面以“飲食中的有機化合物”(第1課時)為例談?wù)勏鄳?yīng)的教學(xué)設(shè)計與實踐。

1 教學(xué)主題內(nèi)容

“飲食中的有機化合物”選自普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)教科書化學(xué)2(必修)第三章第3節(jié)，從《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020修訂)》的要求和建議來看，本節(jié)課屬于《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020修訂)》主題四——簡單的有機化合物及其應(yīng)用中。課程標(biāo)準(zhǔn)對此內(nèi)容的要求及教學(xué)提示，見表1[2]。

表1 普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020修訂)中有關(guān)“飲食中的有機化合物”的教學(xué)要求及教學(xué)建議Table 1 Teaching requirements and teaching suggestions on “organic compounds in diet” in the Chemistry Curriculum Standards for General Senior High Schools (2017 Edition 2020 Revised)

“飲食中的有機化合物”主要涉及到乙醇、乙酸兩種有機化合物的性質(zhì)及特征，乙醇、乙酸在生活中的重要應(yīng)用等內(nèi)容。本節(jié)教材從生活中學(xué)生比較熟悉的作為飲品、藥品、調(diào)味劑的乙醇、乙酸這兩種有機化合物入手將學(xué)生逐步帶入維持生命和健康所必需的營養(yǎng)物質(zhì)：油脂、糖類、蛋白質(zhì)。體現(xiàn)了“生活中處處是化學(xué)”“化學(xué)來源于生活”的化學(xué)精神。本課時是對第三章第1節(jié)：認(rèn)識有機化合物，第2節(jié)：從化石燃料中獲取的有機化合物的知識延伸與拓展，又是為選擇性必修的“有機化學(xué)基礎(chǔ)”模塊打下良好基礎(chǔ)。本課時內(nèi)容主要從定性的角度讓學(xué)生認(rèn)識乙醇、乙酸等生活中常見的有機化合物，學(xué)習(xí)起來并不困難，但需要學(xué)生有敏銳的觀察力、一定的微觀探析反應(yīng)本質(zhì)的意識與能力及對生活現(xiàn)象的感知能力。

2 學(xué)情分析[3]

對于本課時內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生已具備一定的化學(xué)思維和科學(xué)素養(yǎng)。學(xué)生經(jīng)過兩年的化學(xué)學(xué)習(xí)，學(xué)生已學(xué)習(xí)過了大部分無機物。例如：學(xué)生曾學(xué)習(xí)過鈉與水的反應(yīng)及其反應(yīng)現(xiàn)象；一些簡單有機物及其微觀結(jié)構(gòu)，例如：甲烷、乙烯的性質(zhì)及其球棍模型。但并沒有從微觀角度對反應(yīng)進(jìn)行分析。對有機化合物，尤其是酒精、食醋這種生活中常見的有機化合物接觸得較少。對于新的知識，新的現(xiàn)象，學(xué)生愿意也有能力去面對，并能產(chǎn)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性。此外，高中生的思維已逐步從具體的形象思維過渡到抽象思維，具備一定的觀察分析能力和通過實驗現(xiàn)象推斷物質(zhì)性質(zhì)的能力，但還需要不斷練習(xí)強化。從而提高學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”的意識與能力，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

3 教學(xué)目標(biāo)

“飲食中的有機化合物”的教學(xué)要與真實生活情景相聯(lián)系，同時教學(xué)目標(biāo)應(yīng)體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。為此，我確定了本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)：

(1)通過實驗探究，學(xué)習(xí)乙醇的主要性質(zhì)與應(yīng)用，認(rèn)識羥基，能解釋官能團(tuán)與性質(zhì)的關(guān)系，體會科學(xué)探究的重要作用，提高證據(jù)推理意識；

(2)通過動畫演示和模型展示乙醇的球棍模型和取代反應(yīng)的反應(yīng)機理，建立宏觀與微觀相結(jié)合的分析視角，提高微觀認(rèn)知水平；

(3)聯(lián)系生活認(rèn)識乙醇在生產(chǎn)、生活中的重要應(yīng)用，感受有機化合物的化學(xué)學(xué)科價值和社會價值。

4 教學(xué)重難點

重點：

(1)認(rèn)識乙醇的主要化學(xué)性質(zhì)及相應(yīng)性質(zhì)的實驗現(xiàn)象；

(2)能辨認(rèn)有機物中的羥基；

難點：

(1)從微觀角度認(rèn)識取代反應(yīng)的過程，進(jìn)一步從結(jié)構(gòu)的角度加深對有機化合物的學(xué)習(xí)；

(2)能解釋官能團(tuán)與性質(zhì)的關(guān)系。

5 教學(xué)設(shè)計思路

將教學(xué)與生活相結(jié)合，以公路上查酒駕的案例設(shè)計情景，導(dǎo)入課題，以“乙醇的物理性質(zhì)——乙醇的化學(xué)性質(zhì)——官能團(tuán)的概念——酒精檢測儀的原理”為主要內(nèi)容線索進(jìn)行教學(xué)活動設(shè)計，見圖1。

圖1 飲食中的有機化合物的教學(xué)設(shè)計思路Fig.1 Teaching design ideas of organic compounds in diet

6 教學(xué)過程

6.1 創(chuàng)設(shè)情境,導(dǎo)入新課

【情景素材】小王酒駕了？——小王下班后，開車回家。公路上，交警正在排查酒后駕駛，小王沒喝酒卻被測出酒后駕駛，這是為什么呢？原來小王下班前吃了一塊提拉米蘇蛋糕，提拉米蘇中含有和酒一樣的化學(xué)物質(zhì)——乙醇。那乙醇到底有什么性質(zhì)呢？交警是如何檢測出酒駕的呢？

6.2 探究乙醇的物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)[4]

【問題】乙醇，俗名酒精。是我們生活中最常見的有機物之一，請同學(xué)們依據(jù)生活經(jīng)驗討論一下乙醇可能的一些性質(zhì)。

【交流與討論】(1)酒精是無色的，有特殊的氣味，所以乙醇是無色透明、有特殊氣味的液體。(2)酒類飲品可以燃燒，所以乙醇具有可燃性。(3)酒類飲品有很多種，葡萄酒、高粱酒，所以乙醇是一種溶劑，可以溶解部分物質(zhì)。(4)醫(yī)院用的酒精和飲品中的乙醇含量不一樣，所以乙醇和水是可以互溶的。

【教師總結(jié)】得出了乙醇的物理性質(zhì)。乙醇是無色透明、具有特殊香味的液體；比水輕，20 ℃時的密度為 0.789 g·cm-3；熔點為 -117.3 ℃，沸點為 78.5 ℃，易揮發(fā)；能與水以任意比例互溶，能溶解多種無機物和有機化合物，是優(yōu)良的有機溶劑。

【實驗探究】學(xué)生完成以下自主探究實驗，并填寫對應(yīng)表格(見表2)，根據(jù)實驗現(xiàn)象總結(jié)歸納乙醇的化學(xué)性質(zhì)。

實驗用品：無水乙醇，酸性 KMnO4溶液，金屬鈉，銅絲； 試管，試管夾，燒杯，量筒，玻璃片，火柴，小刀，濾紙， 酒精燈。

【實驗內(nèi)容】

(實驗1)向燒杯中加入約 2 mL 無水乙醇，點燃，觀察現(xiàn)象。

(實驗2)向試管中加入約 2 mL 無水乙醇，取一根光潔的銅絲繞成螺旋狀，置于酒精燈外焰上加熱，然后伸入無水乙醇中，反復(fù)幾次，觀察銅絲的變化并聞一聞液體的氣味。

(實驗3)向試管中加入約 2 mL 酸性 KMnO4溶液，滴入數(shù)滴無水乙醇，振蕩，觀察現(xiàn)象。

(實驗4)向試管中加入約 2 mL 無水乙醇，再放入一小塊金屬鈉，觀察現(xiàn)象，檢驗生成的氣體。

【學(xué)生歸納】

表2 乙醇化學(xué)性質(zhì)探究實驗記錄表Table 2 Record of ethanol chemical properties

【問題】請同學(xué)們再仔細(xì)觀察實驗4，并回憶鈉與水的反應(yīng)現(xiàn)象，對比鈉與乙醇的反應(yīng)現(xiàn)象，有什么異同？原因是什么？

【學(xué)生】鈉與乙醇反應(yīng)時，鈉沉底。鈉與水反應(yīng)時，鈉浮在水面上。這可以說明乙醇的密度小于水。鈉與水和乙醇反應(yīng)都放出氫氣，但鈉與乙醇反應(yīng)沒有鈉與水反應(yīng)那么劇烈。

【展示】水與乙醇的分子結(jié)構(gòu)模型圖，見圖2[5]。

【教師釋疑】乙醇和水中與氧相連的氫都比較活潑，易被鈉取代，產(chǎn)生氫氣。像這樣化合物或有機物分子中任何一個原子或原子團(tuán)被試劑中同類型的其它原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)叫做取代反應(yīng)，見圖3。

圖2 乙醇與水的分子結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Molecular structure of ethanol and water

【聯(lián)系生活，拓展視野】在釀酒廠經(jīng)常出現(xiàn)這樣的情況：酒釀的時間過長會產(chǎn)生酸味，最后變成醋，這是為什么呢？通過實驗1我們得知，乙醇可以被氧氣氧化形成乙醛，再氧化則會形成乙酸，也就是我們食醋中的主要成分，醋酸。

【展示模型】從分子結(jié)構(gòu)來說，乙醇、乙醛、乙酸這三類物質(zhì)的性質(zhì)主要通過官能團(tuán)來決定，見圖4。

圖4 乙醇、乙醛、乙酸的分子球棍模型Fig.4 Molecular ball-and-stick models of ethanol, acetaldehyde and acetic acid

3.3 感受乙醇在生活中的實際應(yīng)用

【視頻展示】魔術(shù)：燒不壞的手帕，見圖5。

圖5 燒不壞的手帕Fig.5 A handkerchief that doesn't burn

乙醇在我們的生活中應(yīng)用廣泛，可以作為消毒劑、飲品、藥品，甚至某些化妝品中也含有乙醇。但乙醇作為飲品如果攝入過多，反而會影響我們的身體健康。故交警通常用酒精測試儀來檢測駕駛?cè)藛T是否酒駕。一種傳統(tǒng)的酒精檢測儀原理如下：人體呼出的氣體與檢測儀內(nèi) 的重鉻酸鉀(K2Cr2O7)接觸，如果呼出氣體中有乙醇蒸氣，乙醇 會被重鉻酸鉀氧化成乙醛，同時橙紅色的重鉻酸鉀被還原成綠色的 硫酸鉻[Cr2(SO4)3]。根據(jù)是否變色及顏色的變化程度，可測出呼出 氣體中是否有乙醇及乙醇含量的高低。 目前常用的是燃料電池型呼氣酒精檢測儀。它的原理為：呼出 氣體中若有乙醇蒸氣，則在乙醇被催化氧化成二氧化碳(或乙醛) 和水的過程中會釋放出化學(xué)能，化學(xué)能經(jīng)電化學(xué)裝置轉(zhuǎn)化為電能， 用電壓表測量其電壓，示數(shù)越高，則乙醇濃度越高。

【總結(jié)】本節(jié)課我們一起學(xué)習(xí)了乙醇的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用。知道了乙醇具有可燃性、還原性，理解了取代反應(yīng)的實質(zhì)，尤其我們還認(rèn)識到乙醇在生活中的重要作用，學(xué)習(xí)了酒精測量儀的原理。

7 教學(xué)反思

以“小王酒駕了？”為情景展開教學(xué)，以探究乙醇的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、應(yīng)用為順序進(jìn)行教學(xué)。教學(xué)過程中采用交流討論、模型展示、動畫演示等多種手段幫助學(xué)生掌握乙醇的相關(guān)性質(zhì)，從微觀的角度認(rèn)識乙醇的分子結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)取代反應(yīng)的過程，提高了學(xué)生的宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知的水平，有利于學(xué)生構(gòu)建有機化合物的知識體系，形成看待問題的化學(xué)視角。在學(xué)習(xí)乙醇的化學(xué)性質(zhì)時，采用實驗探究、問題解決等方式讓學(xué)生積極參與研究與分析，鞏固探究物質(zhì)性質(zhì)的方法，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究精神。經(jīng)過訪問多名一線化學(xué)教師和實地實踐，發(fā)現(xiàn)還有不少需要改進(jìn)的地方：(1)在講解取代反應(yīng)時，缺少與置換反應(yīng)的比較，學(xué)生易將置換反應(yīng)與之混淆；(2)在探究乙醇的化學(xué)性質(zhì)時，缺少對乙醇催化氧化成乙醛的講解，學(xué)生對實驗2產(chǎn)生刺激性氣味的原因理解不深；(3)在進(jìn)行小組合作學(xué)習(xí)時，有學(xué)生參與不積極，如不積極思考、不積極動手做實驗等，還需教師進(jìn)行積極引導(dǎo)。