情景體驗式教學(xué)活動設(shè)計

張旭波

體驗式教學(xué)，主要是運用實踐性教學(xué)方式和學(xué)生情感認(rèn)知開展的教學(xué)活動設(shè)計，能提高學(xué)生在學(xué)習(xí)中的效能，而情景式的教學(xué)模式能有效地激發(fā)學(xué)生參與教學(xué)活動的積極性，是促進學(xué)生發(fā)展、強化學(xué)生主觀能動性的有效方式。在高中化學(xué)教學(xué)中運用情景體驗式教學(xué)法，不僅能有效地落實教育教學(xué)改革，還能使學(xué)生探索化學(xué)問題，感受化學(xué)的樂趣，以此增強學(xué)生的自信心，使其更全面地體驗與理解化學(xué)，提升學(xué)生化學(xué)綜合素養(yǎng)。

以人教版高中化學(xué)教材“有機化合物的結(jié)構(gòu)特點與研究方法”為例，闡述情景體驗式教學(xué)活動設(shè)計下如何提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，以此為學(xué)生的發(fā)展保駕護航。

一、教材分析

在之前的化學(xué)教學(xué)中，學(xué)生對于常見的有機物質(zhì)，如甲烷、乙烯、苯、乙醇、醋酸等的結(jié)構(gòu)特征有了初步了解，了解其成鍵特征。同時，對有機物中存在的同質(zhì)異構(gòu)問題也有了基本的理解，即有機物的多樣性是由其自身的結(jié)構(gòu)特征決定的。這一部分是建立在已經(jīng)掌握了一些基本知識的基礎(chǔ)上，從物質(zhì)的化學(xué)組成特征出發(fā)，闡述了有機物的結(jié)構(gòu)特征和有機物的多樣性。當(dāng)前教師的教學(xué)已經(jīng)不再局限于過去的知識系統(tǒng)，不僅從官能團和它們的演變中表現(xiàn)出來，而且以生產(chǎn)、生活和周圍的知識為突破口，把對單個材料的討論與生產(chǎn)、生活聯(lián)系起來。在此基礎(chǔ)上，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從分子水平上理解有機物的基本屬性，并將其由分子特征拓展到乙烷、丙烷和丁烷等同分異構(gòu)體，從而從分子水平上對不同類型的有機物進行認(rèn)知。這種由個體向總體的統(tǒng)一書寫方式，順應(yīng)了學(xué)生的認(rèn)識規(guī)律。

二、學(xué)情分析

經(jīng)過前期的學(xué)習(xí)，學(xué)生對甲烷、乙烯、苯等化學(xué)成分有一定的了解，這也就意味著，他們對每種有機物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征有一定的理解，從而為以后的研究工作打下了堅實的基礎(chǔ)。在選擇題和必選題之間進行比較，可以看出，必選題是先回顧必修中烷烴的碳鏈同質(zhì)，然后再擴展到烯烴鏈同質(zhì)以及功能基團（碳－碳雙鍵）同質(zhì)異能體。在課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了一些有機化合物（如甲烷和乙烯），并對有機化合物的結(jié)構(gòu)進行了基本的理解，而這個時候，他們對于有機物質(zhì)的理解還是比較零碎的，這就要求把分散的知識整合起來。盡管對有機物的結(jié)構(gòu)已經(jīng)有所認(rèn)識，也已經(jīng)明白有機物的四價結(jié)構(gòu)是由四個不同的原子構(gòu)成的，而且它們之間還能通過化學(xué)鍵和化學(xué)鍵連接，碳碳單鍵、碳碳雙鍵、碳碳三鍵等，有機物質(zhì)既可以是鏈，也可以是環(huán)狀分子。但是，目前對碳碳鍵特征及碳碳鍵連接模式及飽和烴、不飽和烴、烷烴、烯烴等的認(rèn)識仍有待深入。在此基礎(chǔ)上，深入理解有機化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征，理解碳鏈、位置和功能基團等異構(gòu)的本質(zhì)。

三、教學(xué)目標(biāo)

在探究式教學(xué)中，教師對青蒿素的結(jié)構(gòu)進行解析，總結(jié)出在有機物的分子結(jié)構(gòu)中，常見的共價鍵種類、極性等，以及它們之間的相互作用和內(nèi)在聯(lián)系，從而揭示出它們之間轉(zhuǎn)化過程中存在的共性，進而形成一種基于邏輯推理和數(shù)學(xué)建模的新型的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的化學(xué)教學(xué)模式。

通過探究式的學(xué)習(xí)，教師對青蒿素結(jié)構(gòu)中的功能基團及碳鏈進行解析，回顧有機物的歸類方式，感受科研工作的重要性。

以“反應(yīng)?！睘槔?，進行了相應(yīng)同分異構(gòu)體的比較研究。通過對現(xiàn)代物理學(xué)手段解析青蒿素的研究，回顧由圖譜對材料結(jié)構(gòu)進行簡易判定的思路，了解現(xiàn)代化儀器在有機物成分與結(jié)構(gòu)解析方面的運用，并以此為基礎(chǔ)，形成以科學(xué)研究為核心的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

四、教學(xué)重難點

教學(xué)重點：對有機分子結(jié)構(gòu)進行全面的認(rèn)知和了解，知曉其結(jié)構(gòu)特征。以其碳鏈結(jié)構(gòu)以及功能基團為參考依據(jù)，提升對有機物的了解，對此部分知識進行歸類研究，通過對有機物的探究提升對有機物的認(rèn)知并知曉同分異構(gòu)的現(xiàn)象。

教學(xué)難點：了解有機物的同質(zhì)異質(zhì)組分，了解其基本原理。

五、情景體驗式教學(xué)活動設(shè)計

▲環(huán)節(jié)一：引入新課，讓學(xué)生進入現(xiàn)實生活

教師讓學(xué)生觀看《屠呦呦與青蒿素》的視頻。

引入：中國著名的藥學(xué)專家、諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)榮譽得主——屠呦呦。近年來，屠呦呦帶領(lǐng)課題組針對“青蒿素耐藥”問題，在“青蒿素療法”等領(lǐng)域有了新的突破。屠呦呦表示，她期待著青蒿素可以為人類帶來更多的利益。

（多媒體演示青蒿素的化學(xué)組成）

教師：青蒿素中元素種類有哪些？

學(xué)生：青蒿素化學(xué)式為C15H22O5，所以青蒿素分子由3種元素組成。

教師：你們知道青蒿素中的官能團有哪些？現(xiàn)在以小組為單位進行討論。

討論之后，學(xué)生給出答案，根據(jù)已掌握的功能基團及化合物的結(jié)構(gòu)可以看出，這種化合物含有C，H，O三個原子。功能基團包含酯鍵、醚鍵、過氧鍵等。

教師：怎樣根據(jù)碳骨架對青蒿素進行分類呢？

學(xué)生：根據(jù)之前的討論內(nèi)容和情況，指導(dǎo)青蒿素為脂環(huán)烴衍生物，含苯環(huán)，無芳香環(huán)，含有C，H，O三種成分。

（設(shè)計意圖：以青蒿素的探究為例，引導(dǎo)學(xué)生利用功能基團來劃分有機物，對藥物中的化學(xué)鍵進行探索，并對其進行了研究。同時透過解析青蒿素的化學(xué)結(jié)構(gòu)，回顧有機物的結(jié)構(gòu)特征，并對其進行歸類。）

【歸納小結(jié)】有機化合物的分類。

（1）依據(jù)碳骨架分類。

（2）依據(jù)官能團分類。

（設(shè)計意圖：將功能基團的有用信息從實際的、復(fù)雜的場景中抽取出來，促使其能夠更好地解決實際的問題。）

▲環(huán)節(jié)二：深入分析，結(jié)構(gòu)探究

在教學(xué)中，教師應(yīng)以之前的教學(xué)設(shè)計為主，在前期工作的基礎(chǔ)上，以青蒿素為主要研究對象，通過對其化學(xué)鍵的類型、極性等因素進行系統(tǒng)的解析，總結(jié)出其構(gòu)效關(guān)系。同時教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生進行“有機化合物中的共價鍵”的探究。

教師：青蒿素中共價鍵的類型有哪些？

學(xué)生（探究問題后）：σ鍵通常為有機物中的單鍵成分，而雙鍵則由σ鍵和π鍵組成。在青蒿素分子中，既有單鍵，也有雙鍵，因此有兩種共價鍵：σ鍵和π鍵。由于甲烷中的C-H均為σ鍵，由1s的H和C的sp3雜化軌道“頭碰頭”構(gòu)成σ鍵。在烯烴中，兩個碳都是sp2雜化軌道，1s和sp2雜化軌道是σ鍵。沒有參與雜化的兩個碳的p-軌道相互疊加，“肩并肩”地構(gòu)成了π鍵。

教師：甲烷和乙烯對比之后，你們知道其中存在的不同類型的共價鍵是什么嗎？其中的化學(xué)鍵的性質(zhì)存在何種不同呢？

學(xué)生：σ鍵和π鍵具有不同的軌道交疊，其強度也有差異。例如，在甲醇中可以進行置換，在乙烯中可以進行加成。因為成鍵原子之間的電負(fù)性有差別，所以共同的電子對也會出現(xiàn)漂移。偏離值愈大，所形成的共價鍵極性越大，越易于破壞。例如，含有羥基的酒精，由于酒精中的氫氧鍵具有很大的極性，所以它可以和鈉進行反應(yīng)而釋放出氫。而在乙醇中，由于水分子中的氧原子具有很大的電負(fù)性，并且其上的碳—氧鍵極性也很高，因此當(dāng)乙醇和氫溴酸作用時，其碳—氧鍵會被切斷。

教師總結(jié)：根據(jù)化學(xué)鍵的極性進行分析，酒精中存在一個羥基，它可以和鈉作用使一個氫氧雙鍵斷開，可以和一個氫溴酸進行一個碳—氧雙鍵的斷開。

【歸納小結(jié)】有機化合物中的共價鍵。

拓展：書寫有機物A（乙醚）的同分異構(gòu)體，并對其進行深入的分析，此時要排除乙醚本身的結(jié)構(gòu)。

（設(shè)計意圖：借由設(shè)定驅(qū)動內(nèi)力動機的作業(yè)，讓學(xué)生重溫同質(zhì)異能態(tài)與同質(zhì)異能態(tài)的寫作方式。通過小組合作，建立以醚類物為基礎(chǔ)的化合物的結(jié)構(gòu)模式，并以學(xué)生分組實驗，促使學(xué)生在分析中逐步進行乙醚同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)模型的搭建。）

（視頻展示乙醚同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)模型）

思維建模：首先在思維模型構(gòu)建中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)乙醚自身的分子是對潛在的醇類或醚類進行確定和分析，此部分的知識點來源于類別異構(gòu)，因此醇類或醚類屬于一類別異構(gòu)。甲乙醚是同分異構(gòu)成分，且其中的丙級屬于碳鏈異構(gòu)，因此可屬于正丙基，也可以是異丙基，此時醚類存在兩種同分異構(gòu)體。而對于醇類的探究，教師則需要引導(dǎo)學(xué)生從碳價異構(gòu)的角度進行全面的分析。

從乙醚的分子式出發(fā)，判斷它有可能是醇還是醚。醇與醚可能是同質(zhì)異構(gòu)體。甲基丙醚為以醚類為單體的同分異構(gòu)反應(yīng)，且丙基具碳鏈異構(gòu)基團，可以為正、異丙基，因此，醚有2個同質(zhì)異能態(tài)。對于醇，首先從碳架結(jié)構(gòu)的視角來看，4個碳中存在2種類型的碳架異構(gòu)，并進一步研究了這些基團在各個位點上的異構(gòu)性，2個碳框架同質(zhì)異構(gòu)位點為2種，可獲得4種結(jié)構(gòu)：1-丁醇，2-丁醇，2-甲基-1-丙醇，2-甲基-2-丙醇。

▲環(huán)節(jié)三：分析青蒿素的分離提純過程

教師在教學(xué)設(shè)計優(yōu)化中，可以讓學(xué)生通過對青蒿素的提取與純化，對蒸餾、萃取、重結(jié)晶等工藝的重點和要求進行總結(jié)，了解在現(xiàn)實生活中，分離與純化的作用和意義。

此時教師在設(shè)計時，可以引導(dǎo)學(xué)生研究有機化合物的一般方法。青蒿素提取的工藝流程如圖1所示。

教師：操作Ⅰ的名稱是什么？

學(xué)生：萃取包括液液萃取和固液萃取。

教師：為何采用A類有機溶劑浸提法所得產(chǎn)品的功效優(yōu)于“水煎法”？

學(xué)生：青蒿素與A溶液均為有機物質(zhì)。根據(jù)類互溶原則，在有機化合物A中具有較高的溶解性，因而提取效率較高，采用A類有機溶劑浸提法所得產(chǎn)品效果優(yōu)于“水煎法”。

教師：操作Ⅱ的名稱是什么？

學(xué)生：對萃取物進行分離。

教師：操作Ⅲ的名稱是什么？

學(xué)生：用蒸餾法對兩種物質(zhì)進行分離。

（設(shè)計意圖：萃取包括液液萃取和固液萃取就是將要被分離的成分從固態(tài)中溶出的過程。由此可知，利用A類有機化合物作為溶劑，將要被分離的青蒿素成分從青蒿干燥粉碎后的固態(tài)中溶出，為固液萃取。）

▲環(huán)節(jié)四：利用現(xiàn)代物理方法分析青蒿素的結(jié)構(gòu)

教師在教學(xué)中運用近代物理學(xué)手段解析青蒿素，復(fù)習(xí)化學(xué)成分、質(zhì)譜、核磁氫譜等，通過對各種譜圖的分析，學(xué)習(xí)如何通過譜圖來對材料的結(jié)構(gòu)進行簡易的判別。有機A化合物的分子結(jié)構(gòu)是通過現(xiàn)代的分析手段確定的。

此時，教師可以運用現(xiàn)代物理方式對青蒿素進行分析，促使學(xué)生進行知識的回顧，并運用分組教學(xué)方式進行引導(dǎo)，促使學(xué)生能在萃取方式運用下增強其學(xué)習(xí)效能。

【思維建模】研究有機化合物的一般方法。

（設(shè)計意圖：培養(yǎng)學(xué)生運用現(xiàn)代物理學(xué)手段對有機物進行研究的能力，體驗與生活息息相關(guān)的知識，體驗與科學(xué)相結(jié)合的過程，感悟化學(xué)的發(fā)展。）

六、教學(xué)反思

情景體驗式教學(xué)設(shè)計重視情景的創(chuàng)設(shè)。此方式切實實現(xiàn)“問題的認(rèn)識，問題的解決”，重視學(xué)生核心素質(zhì)的發(fā)展。針對這一章所要掌握的知識，制定出高質(zhì)量、高效率的研究性學(xué)習(xí)任務(wù)。研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)目標(biāo)應(yīng)具有科學(xué)性、新穎性、激勵性、生成性等特點。通過對特定情景中問題的解答，使探究式學(xué)習(xí)所要達(dá)成的知識目的得以強化與升華。情景是從現(xiàn)實的生產(chǎn)和生活中提煉出來的，它強調(diào)了多個單元之間的知識融合。試題的設(shè)置側(cè)重于進行邏輯推理，以提高學(xué)生的思維品質(zhì)和核心能力。

（作者單位：陜西省安康市漢濱區(qū)漢濱高級中學(xué)）

編輯：溫雪蓮