深度學習理念下“乙醇”的教學

袁海濤 陳璐玲

摘要：以深度學習理念指引乙醇的學習，設計學習任務、進行實時評價，并以“知識結(jié)構化、認識思路結(jié)構化、核心觀念結(jié)構化”為主線，進行“乙醇”一課的教學設計，為高一有機化學的深度學習提供思路。

關鍵詞：深度學習;乙醇;結(jié)構化

文章編號：1008-0546（2022）04x-0038-03

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.00.011

一、教學內(nèi)容及現(xiàn)狀分析

中國高考評價體系主要由“一核”“四層”“四翼”三部分組成，其中“四層”中的“關鍵能力”包括知識獲取能力群、實踐操作能力群、思維認知能力群[1]。在“乙醇”的教學中發(fā)現(xiàn)，學生對于這一模塊的知識重點關注在乙醇的化學性質(zhì)，尤其是乙醇在發(fā)生催化氧化、燃燒等化學反應時如何斷鍵，忽視了乙醇結(jié)構模型的建立和從結(jié)構角度對比乙醇與乙烷、水的化學性質(zhì)。教學中將主要精力放在乙醇的化學性質(zhì)而忽視對學生“信息搜索能力、信息轉(zhuǎn)化能力、動手操作能力、歸納概括能力”等能力的培養(yǎng)，這是與高考評價體系不相符的，需要用“深度學習”理論指導乙醇教學。

二、教學思想與創(chuàng)新點

胡久華等人認為，“深度學習”是在“教師引領下，學生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學習主題，開展以化學實驗為主的多種探究活動，從宏微結(jié)合、變化守恒的視角，運用證據(jù)推理與模型認知的思維方式，解決復雜問題，獲得結(jié)構化的化學核心知識，建立運用化學學科思想解決問題的思路方法，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展[2]?！碧魬?zhàn)性學習主題、深度學習目標、深度學習活動、持續(xù)性評價是“深度學習”教學設計的4個要素。

（一）精選學習主題

乙醇這一內(nèi)容安排在烴以后，是從烴過渡到烴的衍生物的重要環(huán)節(jié)。本節(jié)內(nèi)容強調(diào)從烴到烴的衍生物的結(jié)構變化、官能團與化學性質(zhì)的關系，對于學好本章及其它烴的衍生物的知識有承上啟下的作用。除此之外，還能通過“分子結(jié)構模型的搭建”和“不同分支相同官能團性質(zhì)的對比”開展學生的高階思維活動。

（二）設計學習任務

在深度學習中，任務、情境和問題三位一體，這三者之間以及問題與問題之間具有明顯的邏輯關系和結(jié)構化特征[3]。通過檢索相關文獻和查閱各個版本的教材，本節(jié)課以“從乙醇的組成、結(jié)構和性質(zhì)出發(fā)，建立有機物“組成—結(jié)構—性質(zhì)—用途”的有機物學習模式，使學生掌握學習和研究有機物的一般規(guī)律，形成一定的分析和解決問題的能力，同時鼓勵學生用物質(zhì)結(jié)構解釋常見有機物的性質(zhì)和用途?！?/p>

（三）進行實時評價

進行實時評價是開展深度學習的要素之一，評價的目的是促進真實問題解決、高階思維能力發(fā)展和核心素養(yǎng)提升。教學過程采取“提問與點評”等評價方式獲取學生素養(yǎng)養(yǎng)成情況證據(jù)信息，進而改進教與學[4]。結(jié)合《普通高中化學課程標準（2017年版）》，本節(jié)課的教學評價目標、評價方式及評價水平列舉如表1所示。

三、教學目標

依據(jù)《普通高中化學課程標準（2017年版）》[5]和《中國高考評價體系說明》[6]，確定教學目標。

（1）通過乙醇與乙烷、水的球棍模型對比，加強學生“結(jié)構決定性質(zhì)”的化學觀念，鞏固“模型認知”的核心素養(yǎng);

（2）通過乙醇的物理和化學性質(zhì)，尤其是乙醇催化氧化成乙醛，乙醇與金屬鈉的反應，加強對“證據(jù)推理與模型認識”“宏觀辨識與微觀探析”化學核心素養(yǎng)的提升;

（3）通過分工合作，經(jīng)歷探究學習，獲得乙醇的球棍模型，進而認識到物質(zhì)結(jié)構與物質(zhì)性質(zhì)之間的關系，建立“（組成）結(jié)構—性質(zhì)—用途”的有機物學習模式;

（4）通過探究實驗，全面培養(yǎng)和提高實驗能力、觀察能力和對實驗現(xiàn)象的分析能力;

（5）創(chuàng)設情境，通過動手實驗，培養(yǎng)學生嚴謹科學的探究態(tài)度。學習乙醇的好、壞兩方面用途，教會學生認識事物都具有兩面性，要辯證地看待事物。

四、教學過程

教學流程見圖1。

環(huán)節(jié)一：引入新課，搭建乙醇的球棍模型

[投影]幾張美酒圖片和相關文字。

[提問]這些圖片或文字里，均涉及一種共同的物質(zhì)，那就是乙醇。

[建模]在初中我們就學過乙醇，俗稱酒精，分子式為C2H6O。前段時間我們陸續(xù)學習了甲烷、乙烷等有機物，我們通過搭建球棍模型可以更準確地學習有機物的物理、化學性質(zhì)。請同學們利用手中的球和棍，搭建你認為合理的乙醇球棍模型，并搭建乙烷和

水的球棍模型。

[投影]C2H6O的兩種可能的球棍模型和NMR氫譜。[講解]在乙醇分子中-OH叫做羥基，是因為取自氫（Qing）氧（Yang）組合而成。對比乙烷的球棍模型，大家發(fā)現(xiàn)，乙醇相當于乙烷分子中的一個氫原子被羥基取代，相似的還有之前學過的一氯甲烷、二氯甲烷、1，2-二溴乙烷，這些物質(zhì)叫做烴的衍生物。其中-Cl、-Br、-OH都被稱為有機物的官能團，能夠決定有機物分子的主要物理和化學性質(zhì)。

環(huán)節(jié)二：乙醇的物理性質(zhì)

[提問]請同學們觀察桌上的瓶裝乙醇，從氣味、狀態(tài)、顏色角度描述乙醇的物理性質(zhì)。

[提問]乙醇為何與水能夠任意比互溶呢？

[投影]水分子間的氫鍵。

[講解]水分子間能形成氫鍵，導致沸點比H2S的還高。乙醇與水分子之間也能夠形成氫鍵，所以水和乙醇能夠任意比互溶。

環(huán)節(jié)三：乙醇的化學性質(zhì)

[提問]請大家對比水和乙醇的球棍模型，預測乙醇能否與Na反應？

[演示實驗1]乙醇與Na反應：向盛有少量無水乙醇的試管中，加入一塊新切的、用濾紙吸干表面煤油的金屬鈉，觀察實驗現(xiàn)象。

[講解]實驗現(xiàn)象：Na沉在底部，反應平緩，冒出氣泡。

[引導]剛才我們看到產(chǎn)生氣泡，大家覺得可能是什么氣體呢（預測學生回答氫氣）？如何檢驗生成了氫氣？

[講解]用點燃的衛(wèi)生香靠近肥皂泡，聽到“噗、噗”聲，說明生成了氫氣。

學生書寫完整的化學反應方程式，并用PPT投影乙醇和鈉反應斷鍵和成鍵的動畫，講解定量關系。

[引導]投影鈉與水和鈉與乙醇反應的實驗現(xiàn)象異同，引導學生思考鈉與水和鈉與乙醇反應，都是斷羥基中的氫氧鍵，但是乙醇反應平緩，水與鈉反應更劇烈。

[提問]乙醇和水都含有羥基，為什么鈉跟水反應更劇烈些？

[講解]結(jié)構決定性質(zhì)，雖然都有羥基，但羥基上連接的基團還是有差異的。水分子中羥基連的是氫原子，乙醇分子羥基連的是乙基，說明基團間會相互影響。

[引導]適量飲酒有助消化、散寒。過量飲酒有害身體健康，因為乙醇在人體代謝過程中會產(chǎn)生對人體健康有害的乙醛。乙醇在人體中可在氧氣和乙醇脫氫酶的作用下，被氧化成乙醛，乙醛又可在氧氣和乙醛脫氫酶的作用下被氧化成乙酸，最終通過呼吸作用變成二氧化碳和水。乙醇在人體外是否也能被氧化成乙醛和乙酸呢？下面我們來看一個實驗。

[學生實驗1]向一支試管中加入5mL乙醇，將繞成螺旋狀的銅絲在酒精燈上灼燒至紅熱，插入乙醇中，反復幾次，觀察銅絲顏色變化，并小心煽聞試管中液體的氣味。

[提問]你觀察到了哪些實驗現(xiàn)象？銅絲加熱后變黑，伸入乙醇溶液中后又變紅，再

加熱又變黑，伸入乙醇溶液中又變紅，并能聞到刺激性氣味。

[提問]這種刺激性氣味是怎樣產(chǎn)生的呢？

[引導]銅絲在酒精燈火焰上灼燒時變黑，是銅被氧氣氧化成了氧化銅，灼熱的銅絲伸入乙醇溶液中，又變紅，說明氧化銅又變成了銅，乙醇被氧化銅氧化成了乙醛。因此，銅在反應前后沒有發(fā)生改變，只是起催化劑的作用。乙醇實際上是被空氣中的氧氣氧化成了乙醛。

[講解]下面我們再來看看乙醇生成乙醛是如何斷鍵成鍵的。投影乙醇和乙醛的球棍模型，分析斷鍵成鍵。指出乙醇脫去的兩個氫原子結(jié)合一個氧原子就生成一個水分子，因此2mol乙醇和1mol氧氣反應。

[引導]生活中我們經(jīng)常見到交警測酒駕，那么檢查酒駕的原理是什么呢？

[講解]檢查酒駕的原理是讓駕駛員呼出的氣體接觸載有經(jīng)過硫酸酸化處理的三氧化鉻（CrO3）（通常呈橙黃色）的硅膠，與乙醇蒸汽反應生成硫酸鉻[Cr（2SO4）3]（綠色）。這一事實說明乙醇也能被其它的氧化劑氧化。

[提問]如果氧化物換成氧化性更強的KMnO4和K2Cr2O7呢？

[學生實驗2]取一支試管，第一組同學向試管中滴入1滴管酸性高錳酸鉀溶液，第二組同學向試管中滴入1滴管酸性重鉻酸鉀溶液，再用滴管滴加7～8滴乙醇，用力振蕩，記錄實驗現(xiàn)象。

[講解]我們看到酸性高錳酸鉀溶液顏色褪去，酸性重鉻酸鉀溶液由橙色變成綠色，都是因為乙醇被氧化了。科學實驗表明乙醇可被強氧化劑直接氧化成乙酸。

[總結(jié)]總結(jié)乙醇的主要化學性質(zhì)及斷鍵部位。

[引導]乙醇的化學性質(zhì)跟羥基的斷鍵有關，羥基對乙醇的性質(zhì)起決定性作用，我們將決定有機化合物的化學特性的原子或原子團叫做官能團。如羥基（-OH）、鹵素原子（-X）、硝基（-NO2）、碳碳雙鍵等。

五、教學反思

以“深度學習”指導簡單含氧衍生物的學習，關鍵在于學習主題的選取和學習任務的設計。學習主題不僅要取決于真實情境，還要體現(xiàn)主題的育人功能。學習任務的設計既要邏輯嚴謹，又要符合當前學生的認知水平。教學過程中，應該專注層層遞進的主線，增強教學活動的開放程度，促進高階思維的發(fā)展。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部考試中心.中國高考評價體系[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2]胡久華，羅濱，陳穎.指向“深度學習”的化學教學實踐改進[J].課程.教材.教法，2017（3）：90-96.

[3]楊玉琴，倪娟“.原電池”教學30年演進研究[J].化學教育，2016，37（17）：1-8.

[4]吳海萍.促進“深度學習”的教學實踐與思考——以“基于桃酥烘焙配方的實驗探究”為例[J].化學教育，2018，39（19）：23-27.

[5]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[6]中華人民共和國教育部考試中心.中國高考評價體系說明[M].北京：人民教育出版社，2020.