基于審辯式思維培養(yǎng)的高中化學(xué)“讀思達(dá)”教學(xué)法的實踐

顏巧藝

一、問題背景

審辯式思維即“不懈質(zhì)疑，包容異見，力行擔(dān)責(zé)”，受到我國中小學(xué)的重視，國內(nèi)對此研究通常采用“批判性思維”這一名稱。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》將化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)歸納為五個方面，其中“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”要求學(xué)生具有證據(jù)意識，能對觀點或描述進(jìn)行必要的分析和推理，并對其進(jìn)行證實或證偽，能夠通過對化學(xué)事實或現(xiàn)象的分析、評價和推理得出相應(yīng)的觀點或結(jié)論，并用其來解釋更多的事實或者現(xiàn)象?？梢?，在化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生審辯式思維是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑。

本文以蘇教版必修第二冊專題8的第二單元“食品中的有機(jī)化合物”的“乙醇”教學(xué)為例，詳細(xì)闡述基于審辯式思維培養(yǎng)的“善讀、慎思、明辨、深達(dá)”的教學(xué)模式的具體應(yīng)用。

二、案例實踐

筆者通過分解學(xué)習(xí)任務(wù)、創(chuàng)設(shè)真實情境、探究實驗方案、思辨實驗現(xiàn)象，把“善讀、慎思、明辨、深達(dá)”的模式落實到具體課堂中，大大緩減學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的畏難情緒，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)科知識和認(rèn)知思路的結(jié)構(gòu)化，發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

（一）教學(xué)目標(biāo)

（1）知道乙醇的組成、結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)及用途，培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析能力。（2）了解烴的衍生物的概念及官能團(tuán)與性質(zhì)的關(guān)系，從化合價的角度和得氧失氧、得氫失氫的角度認(rèn)識有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，知道有機(jī)物之間在一定條件下是可以轉(zhuǎn)化的，培養(yǎng)證據(jù)推理和變化觀念。（3）根據(jù)乙醇的結(jié)構(gòu)分析其性質(zhì)，能設(shè)計實驗探究乙醇的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，培養(yǎng)科學(xué)探究精神和審辯能力。

（二）教學(xué)過程

[▲]任務(wù)1：探究乙醇的結(jié)構(gòu)

【善讀】信息支持：乙醇的核磁共振氫譜圖。（圖略）

【慎思】（1）根據(jù)碳原子的成鍵特點，分子式為C2H6O的有機(jī)物有幾種可能的結(jié)構(gòu)？

（2）根據(jù)信息提示，乙醇的6個氫原子可以分成幾類，原子個數(shù)比是多少？

【明辨】根據(jù)善讀的內(nèi)容，辨別乙醇的結(jié)構(gòu)。

【深達(dá)】學(xué)生能根據(jù)老師提供的信息拼出乙醇結(jié)構(gòu)的球棍模型，準(zhǔn)確地辨認(rèn)乙醇分子中3種不同的氫原子，學(xué)會通過核磁共振氫譜圖推斷有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，畫出CH3OCH3的氫譜圖。

[▲]任務(wù)2：提煉乙醇的物理性質(zhì)

【善讀】（1）酒精度是指酒中含乙醇的體積百分比，通常是以20℃時的體積比表示的。比如貴州茅臺：53%vol。（見表1）

（2）趣味實驗：燒不著的手帕（乙醇的沸點：78.5℃）（見表2）

【慎思】（1）手帕為什么要先用水濕潤后再噴上酒精？乙醇燃燒了，為什么手帕沒有燒壞？

（2）從溴水中萃取溴，乙醇能否作為萃取劑？

（3）無水酒精中含有少量的水，怎樣檢驗？

（4）工業(yè)酒精（約96%以上）如何處理可得無水酒精（99.5%以上）？

【明辨】小組討論：除去酒精中的水，不能直接蒸餾，而是要先加生石灰再蒸餾。

【深達(dá)】通過著火點解密趣味實驗，從真實情境推斷乙醇的物理性質(zhì)，注重化學(xué)在生活和工業(yè)上的應(yīng)用。

[▲]任務(wù)3：尋找乙醇與乙烷的性質(zhì)差異（見表3）

【善讀】

【慎思】乙烷和乙醇在分子組成上有什么差別？導(dǎo)致兩者性質(zhì)差異的最大原因是什么？羥基的電子式如何書寫？

【明辨】羥基帶電嗎？根據(jù)老師提供的藥品驗證你的結(jié)論。

提供的藥品：乙醇、紫色石蕊試劑、酚酞。

【深達(dá)】由于羥基代替了乙烷中的一個氫原子，導(dǎo)致乙醇的性質(zhì)和乙烷有極大的不同。羥基就叫做官能團(tuán)，通過在乙醇中加入石蕊和酚酞都不變色，說明羥基沒帶電，不是氫氧根，也不能電離出氫離子。由烴基和羥基組成的有機(jī)物就叫做醇，是一種烴的衍生物。官能團(tuán)就是決定有機(jī)化合物化學(xué)特性的原子或者原子團(tuán)。

[▲]任務(wù)4：探究乙醇的化學(xué)性質(zhì)

1.探究乙醇與金屬鈉的反應(yīng)

【分組實驗】從煤油中取一小塊鈉，用濾紙吸干表面煤油，切一小塊投入1～2mL無水乙醇中，觀察并記錄實驗現(xiàn)象。

【善讀】視頻展示鈉與水反應(yīng)，學(xué)生進(jìn)行對比。

【慎思】與鈉和水的反應(yīng)進(jìn)行比較。

（1）鈉的位置。（2）有無聲音。（3）有無氣泡。（4）劇烈程度。（5）化學(xué)方程式。

【明辨】討論鈉分別和水、乙醇反應(yīng)劇烈程度不同的原因。

【深達(dá)】水中的氫比乙醇中的氫更活潑。

【善讀】信息支持：實驗證明1mol鈉和足量乙醇反應(yīng)，可以得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L的氫氣。

【明辨】乙醇中和鈉反應(yīng)的氫來自羥基，從實驗事實驗證乙醇的結(jié)構(gòu)式：CH3CH2OH。

【明辨】有下列三種物質(zhì)：①乙醇；②碳酸；③水，它們與鈉反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的速率由大到小的順序是

（? ）

A.①>②>③? ? ?B.②>①>③

C.③>①>②? ? D.②>③>①

【深達(dá)】乙醇是非電解質(zhì)，羥基中的氫原子不能電離出來，但是由于氧原子的作用，它可以和金屬鈉發(fā)生置換反應(yīng)。理解有機(jī)物中基團(tuán)的相互作用。

2.探究乙醇的氧化反應(yīng)

【善讀】觀察點燃酒精燈的現(xiàn)象。

【慎思】乙醇燃燒后的生成物是什么，如何驗證？從化合價的角度分析，乙醇發(fā)生的是什么反應(yīng)？

【深達(dá)】用內(nèi)壁蘸有澄清石灰水的燒杯倒扣在酒精燈火焰上方，出現(xiàn)渾濁，證明有CO2生成。

碳從-2升高到+4，發(fā)生氧化反應(yīng)。

【分組實驗】乙醇的催化氧化

①用小試管取3～4mL無水乙醇；②加熱一端繞成螺旋狀的銅絲至紅熱；③將銅絲趁熱插到盛有乙醇的試管底部；④反復(fù)操作5次，觀察銅絲顏色和液體氣味的變化。

【慎思】銅絲在此實驗中起什么作用？（寫出下列現(xiàn)象的化學(xué)反應(yīng)方程式）

（1）紅色→黑色：

（2）黑色→紅色：

（3）銅的作用：

（4）乙醇轉(zhuǎn)化為什么物質(zhì)：

【善讀】信息支持：乙醛在堿性環(huán)境下可以和新制氫氧化銅反應(yīng)，生成磚紅色的沉淀。請利用所提供的試劑進(jìn)行驗證。

【深達(dá)】銅絲作為催化劑，乙醇被氧化成乙醛，碳從-2升高到-1?；瘜W(xué)方程式為：

2CH3CH2OH+O2 [Cu][Δ]2CH3CHO+2H2O

【明辨】乙醇轉(zhuǎn)化成乙醛，從分子式看，少了兩個氫原子，請從兩者的結(jié)構(gòu)式猜測乙醇轉(zhuǎn)化成乙醛的斷鍵方式。

【善讀】信息支持：乙醇催化氧化機(jī)理圖（見圖1）。

【明辨】是不是所有的醇都能氧化成醛呢？嘗試用化學(xué)方程式表示兩個反應(yīng)過程。

【深達(dá)】（1）催化劑可以參與化學(xué)反應(yīng)，但是反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)不變。

2Cu+O2? [Δ] 2CuO

CH3CH2OH+CuO [Δ]CH3CHO+H2O+Cu

（2）和羥基直接相連的碳上如果有兩個氫的可以催化氧化成醛，一個氫的轉(zhuǎn)化成銅，沒有氫的就不能進(jìn)行催化氧化。

【深達(dá)】能夠使新制氫氧化銅沉淀變成磚紅色的物質(zhì)含有醛基。

3.探究乙醇的其他氧化反應(yīng)

【善讀】觀察演示實驗：乙醇和酸性高錳酸鉀、重鉻酸鉀的反應(yīng)。

【慎思】高錳酸鉀溶液紫紅色褪去，重鉻酸鉀溶液由橙色轉(zhuǎn)為綠色，說明都被乙醇還原。

【深達(dá)】乙醇可以被強(qiáng)氧化劑氧化，說明乙醇具有還原性。

【實際應(yīng)用】現(xiàn)場演示酒精測量儀，再現(xiàn)交警測酒駕的場景。

【深達(dá)】科技進(jìn)步改變社會，生命只有一次。利用乙醇的氧化性可以檢測酒駕，操作簡單，效果明顯。

[▲]任務(wù)5：乙醇化學(xué)性質(zhì)的歸納

【善讀】閱讀下面乙醇的斷鍵方式，回憶前面學(xué)習(xí)內(nèi)容，寫出對應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)式。

【慎思】根據(jù)課堂實驗和信息提示，分析各個斷鍵位置和相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)。

【深達(dá)】從微觀到宏觀，從原子的水平到化學(xué)方程式的書寫，再到實驗的設(shè)計、實踐和現(xiàn)象，培養(yǎng)深度思維，加深對化學(xué)核心知識的理解：官能團(tuán)決定化學(xué)性質(zhì)。

（1）乙醇和金屬鈉的反應(yīng)

2CH3CH2OH+2Na[→]2CH3CH2ONa+H2↑斷①鍵

（2）乙醇的氧化反應(yīng)

①燃燒 CH3CH2OH+3O2[點燃]2CO2+3H2O

斷①②③④⑤鍵

②催化氧化2CH3CH2OH+O2 [Cu][Δ]2CH3CHO+2H2O? ?斷①②/①③鍵

③與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)

CH3CH2OH [酸性高錳酸鉀溶液或][酸性重鉻酸鉀溶液]CH3COOH 斷①②③鍵

[▲]任務(wù)6：乙醇的制備

【善讀】（1）乙烯水化法。

（2）發(fā)酵法：糖質(zhì)原料（如糖蜜、亞硫酸廢液等）和淀粉原料（如甘薯、玉米、高粱等）發(fā)酵。發(fā)酵法制乙醇是在釀酒的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在相當(dāng)長的歷史時期內(nèi)，曾是生產(chǎn)乙醇的唯一工業(yè)方法。

（3）煤化工法：以煤合成氣為原料，經(jīng)甲醇、二甲醚羰基化、加氫合成乙醇的工藝路線。

（三）教學(xué)反饋

學(xué)生在課堂中動手動腦動筆，在學(xué)案的輔助下，能較好地完成學(xué)案里設(shè)置的六個任務(wù)，培養(yǎng)了小組合作分工的精神，集中表現(xiàn)在三個探究實驗中，6個同學(xué)一組，分成三個小組，一組設(shè)計實驗，一組實際操作，一組記錄現(xiàn)象，分工輪作，保證每個同學(xué)都能參與到課堂任務(wù)中。特別是在最后的化學(xué)性質(zhì)歸納環(huán)節(jié)，組員們通過討論、交流、研究、思辨，六個小組最后都能正確指出各個反應(yīng)乙醇的斷鍵位置，說明“善讀、慎思、明辨、深達(dá)”的教學(xué)模式能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)合作精神，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。

（作者單位：福建省晉江市養(yǎng)正中學(xué)）

編輯：曾彥慧

注：本文系教育部福建師范大學(xué)基礎(chǔ)教育課程研究中心2022年度開放課題“基于審辯式思維培養(yǎng)的高中化學(xué)‘讀思達(dá)教學(xué)法的實踐研究”（KCB2022083）階段性研究成果。