基于“前概念”的乙酸教學(xué)設(shè)計

摘要：正確完整的前概念能促進學(xué)生的學(xué)習(xí)，錯誤片面的前概念會阻礙學(xué)生的學(xué)習(xí)。以“乙酸”教學(xué)為例，闡述前概念在高中化學(xué)教學(xué)設(shè)計中的應(yīng)用。通過探究實驗、教學(xué)討論、證據(jù)推理和模型認(rèn)知來創(chuàng)生新教學(xué)情境，拓寬正確的前概念、化解錯誤的前概念、放大隱蔽的前概念、挖掘頑固的前概念，打破學(xué)生原有的認(rèn)知體系，構(gòu)建新概念的進階，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，助力高質(zhì)量的課堂。

關(guān)鍵詞：前概念；乙酸；教學(xué)設(shè)計

文章編號：1008-0546（2023）11-0045-05" 中圖分類號：G632.41" 文獻標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2023.11.010

前概念是指“學(xué)生在科學(xué)概念學(xué)習(xí)前的日常生活中按照自己的習(xí)慣、經(jīng)驗、思維方式獲得感性印象，積累的某些缺乏概括性、科學(xué)性的經(jīng)驗”［1］。它具有廣泛、自發(fā)、隱蔽、頑固等性質(zhì)。

一、問題的提出

奧蘇貝爾說：“影響學(xué)習(xí)最重要的因素是學(xué)生已經(jīng)知道什么，要探明這一點，并應(yīng)據(jù)此進行教學(xué)。”［2］高質(zhì)量的課堂要求教師充分了解學(xué)生的前概念，以設(shè)計相適應(yīng)的教學(xué)方案。前概念的發(fā)生一直伴隨著學(xué)生的成長，在學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)中，它呈現(xiàn)出兩個截然相反的作用。正向的前概念推進學(xué)生的學(xué)習(xí)，比如，“常溫下，乙酸是有刺激性氣味的、易揮發(fā)的液體”，其實學(xué)習(xí)乙酸的這個物理性質(zhì)前，學(xué)生就已經(jīng)熟知。負(fù)向的前概念阻礙學(xué)生的學(xué)習(xí)，比如，“老陳醋通常是黑褐色”，所以學(xué)生就認(rèn)為乙酸也應(yīng)該是黑褐色。對于正確的前概念，教師要善于運用概念中合理、科學(xué)的成分，幫助學(xué)生搭建科學(xué)的學(xué)習(xí)腳手架；對于錯誤的前概念，教師要是引導(dǎo)得法，教育得當(dāng)，也有助于正確概念的構(gòu)建。

學(xué)習(xí)是學(xué)生主動構(gòu)建知識的過程，學(xué)生利用自己的“前概念”對新的信息進行加工和編碼，構(gòu)建新的認(rèn)知體系。教師教學(xué)的設(shè)計和教學(xué)活動始終圍繞學(xué)生實際水平展開，基于學(xué)生的“前概念”，從學(xué)生身邊的、感興趣的問題著手，利用“實驗探究”“推理論證”等手段打破學(xué)生原有的認(rèn)知，讓學(xué)生認(rèn)識到自己的不足和缺陷，并且樂意接受新的科學(xué)概念代替原有的認(rèn)知，從而提升對科學(xué)概念的理解層次。著名教育家楊叔子院士說：“科學(xué)求真，人文求善”，在認(rèn)知層面上，我們要通過對科學(xué)事實的把握，教會學(xué)生用正確的態(tài)度對待科學(xué)活動，努力挖掘藏于表象內(nèi)的本質(zhì)；在人生態(tài)度上，敢于質(zhì)疑，堅持求真、充分挖掘科學(xué)教育內(nèi)容的人文價值，將科學(xué)教育建立在服務(wù)社會、促進人類進步和增進生活幸福的堅實基礎(chǔ)之上。

二、設(shè)計的策略與流程

前概念是學(xué)生的一種寶貴的資源，我們應(yīng)該把它作為可以被轉(zhuǎn)換的認(rèn)知構(gòu)造承受下來，這才是我們應(yīng)該持有的指導(dǎo)思想。2017年版課程標(biāo)準(zhǔn)提出：“結(jié)合人類探索物質(zhì)及其變化的歷史和化學(xué)科學(xué)發(fā)展的趨勢，引導(dǎo)學(xué)生進一步學(xué)習(xí)化學(xué)的基本原理和方法，形成化學(xué)學(xué)科的核心觀念；結(jié)合學(xué)生已有的經(jīng)驗和將要經(jīng)歷的社會生活實際，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注人類面臨的與化學(xué)有關(guān)的社會問題，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感、參與意識和決策能力?！保?］因此，“乙酸”一課的教學(xué)設(shè)計，融合“教、學(xué)、評一體化”的教學(xué)流程，力求在核心素養(yǎng)導(dǎo)向下，充分提取學(xué)生的前概念，見圖1。結(jié)合學(xué)生已有的知識經(jīng)驗、生活經(jīng)歷來設(shè)計教學(xué)，從而形成高質(zhì)量的教學(xué)?？床灰?、摸不著的前概念如何呈現(xiàn)？借助思維可視化，通過情景創(chuàng)設(shè)讓學(xué)生的思維呈現(xiàn)出來，老師便可發(fā)現(xiàn)學(xué)生的前概念是正確的還是錯誤的，是一知半解，還是面面俱到。利用證據(jù)推理、實物演示或者實驗展示，積極消除學(xué)生思維的片面性和表面性，提高學(xué)生思維的獨立性、批判性和創(chuàng)造性。

本課的教學(xué)設(shè)計加強了實驗演示，豐富感性認(rèn)識；重視模型運用，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力；側(cè)重教師的適當(dāng)干預(yù)，為學(xué)生的新思維方式提供“支架”，重新構(gòu)建科學(xué)概念。

三、教學(xué)過程與意圖

1.引經(jīng)據(jù)典，生動教學(xué)

【提問】醋，這個字怎么寫？

【學(xué)生活動】先寫“酉”，然后寫“艸”，再寫“一”，最后寫“日”。

【PPT展示】醋

【點評】有句廣告詞：何以解憂，唯有杜康。其實杜康是一個人名，是他發(fā)現(xiàn)了酒。相傳他的兒子黑塔非常勤奮，努力學(xué)習(xí)釀酒技術(shù)。后來黑塔覺得釀酒后的酒糟扔了很可惜，就存放了起來，二十一日后的酉時，開缸，聞到撲鼻的香氣，味道鮮美，黑塔把這個物質(zhì)叫“醋”，現(xiàn)在食醋已經(jīng)是生活中最常見的一種調(diào)味品。

【PPT展示】醋的最主要的成分是就是乙酸，所以乙酸又稱為“醋酸”。

【PPT展示】家里的食醋大多是黑褐色的液體，乙酸是什么顏色？常溫是什么狀態(tài)？

【學(xué)生活動】討論、交流。學(xué)生自由發(fā)表。

【實物展示】①常溫下的一瓶乙酸；②0℃的一瓶乙酸。

【學(xué)生活動】總結(jié)乙酸的物理性質(zhì)。

2.模型認(rèn)知，提高教學(xué)

【展示模型】見圖2、圖3。

【學(xué)生活動】根據(jù)模型，歸納出乙酸的結(jié)構(gòu)簡式和官能團。

【PPT展示】乙酸的結(jié)構(gòu)簡式。

3.實驗探究，實踐教學(xué)

【提問】乙酸分子中有四個氫原子，乙酸是四元酸嗎？請同學(xué)們來完成一個分組實驗。

【學(xué)生活動】①用天平稱取32.5 g 的鋅；②量取體積100 mL，濃度4 mol·L-1的乙酸；③稱量鋅、乙酸溶液和燒杯的總質(zhì)量；④把32.5 g 的鋅放入乙酸中，充分反應(yīng)后，燒杯和溶液的總質(zhì)量減少約0.38 g（見圖4）。

【教師點評】32.5 g 的鋅與足量的酸反應(yīng)，最多可以產(chǎn)生1.0 g 的氫氣，燒杯中有固體剩余，說明了鋅是過量的，所以反應(yīng)應(yīng)該按照乙酸的量進行計算。100 mL，濃度為4 mol·L-1的乙酸如果是四元酸，理論可以產(chǎn)生1.6 g 的氫氣，實際產(chǎn)生的氣體不足0.4 g，從實驗的角度說明乙酸是一元酸；從證據(jù)推理的角度看，乙醇沒有酸性，所以甲基上的氫原子不呈現(xiàn)酸性，所以乙酸應(yīng)該是一元酸，也就是說只有羧基官能團可以電離出氫離子。

【提問】乙酸是酸，就應(yīng)該具有酸的通性。

【學(xué)生活動】歸納酸的五個通性。

設(shè)計意圖：通過實驗演示來驗證乙酸是一元酸，而不是四元酸。

4.打破常規(guī)，重塑教學(xué)

【提問】魚刺卡喉，喝醋有用嗎？

【學(xué)生活動】魚刺中含有鈣質(zhì)，食醋與魚骨可以反應(yīng)，所以魚刺卡喉，可以食用食醋解決。

【教師點評】一切推理都必須從觀察與實驗中得來，現(xiàn)在請大家觀看一個提前錄制的短視頻《白醋與魚刺的反應(yīng)》。

【播放視頻】對比反應(yīng)開始時和反應(yīng)一個小時后，我們可以看到開始并沒有什么現(xiàn)象，一個小時后有少量的氣泡產(chǎn)生，說明魚刺與白醋是反應(yīng)的，但是反應(yīng)的速度十分緩慢，在短時間內(nèi)白醋無法軟化魚刺，因此魚刺卡喉喝醋基本上無用。

【提問】鐵鍋生銹，能用食醋除銹嗎？

【學(xué)生活動】鐵銹的主要成分是氧化鐵，食醋能與金屬氧化物反應(yīng)，所以能用食醋除鐵銹。

【播放視頻】《冰醋酸與鐵銹和食醋與鐵銹的反應(yīng)對照實驗》，雖然冰醋酸可以緩慢溶解鐵銹，但是食用的白醋中酸的濃度僅有3%～5%，所以短時間內(nèi)食醋沒有達到除銹的效果。

設(shè)計意圖：通過實驗說明對科學(xué)的一個態(tài)度：①要敢于質(zhì)疑“生活小妙招”；②理論上可行的化學(xué)原理，但也要考慮實際情況。

【播放視頻】請大家再來觀看一個視頻《白醋與雞蛋的反應(yīng)》。十分鐘后出現(xiàn)了大量的氣泡，為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？

【學(xué)生活動】雞蛋殼的主要成分是碳酸鈣，食醋與雞蛋殼中的碳酸鈣發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生了二氧化碳?xì)怏w。

【教師點評】我們知道通常酸性強的酸可以制取酸性弱的酸，這個反應(yīng)能發(fā)生說明乙酸的酸性要比碳酸的酸性強。通過這幾個實驗，我們可以得出乙酸具有酸的一般性質(zhì)。

【PPT展示】完成下列方程式的書寫：①鋅與乙酸的反應(yīng)；②氧化鈣與乙酸的反應(yīng)；③氫氧化鈉與乙酸的反應(yīng)；④碳酸鈣與乙酸的反應(yīng)；⑤碳酸鈉與乙酸的反應(yīng)。

【學(xué)生活動】板演五個化學(xué)方程式。

① Zn +2CH3COOH=（CH3COO）2Zn + H2↑

②CaO +2CH3COOH=（CH3COO）2Ca + H2O

③ NaOH + CH3COOH=CH3COONa + H2O

④ CaCO3+2CH3COOH=（CH3COO）2Ca + H2O+ CO2↑

⑤ Na2CO3+2CH3COOH=2CH3COONa + H2O + CO2↑

【教師點評】日常生活中，化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)用，理論上可行，但是具體到實際情境中，也要具體問題，具體分析。

5.推理論證，辯證教學(xué)

【提問】煮魚，為何要兩次“點醋”？

【PPT 展示】頭醋：放入的時間，煎炸好的魚一般下入蔥姜后，立馬下料酒和醋；尾醋：放入的時間是起鍋前幾分鐘，不要太多，增加香味即可；中間是小火慢燉。

【學(xué)生回答】去除魚的腥味。

【提問】是不是只有這個作用呢，我們來看一個實驗。

【演示實驗】乙酸和乙醇的反應(yīng)（見圖5）。

【提問】觀察到什么現(xiàn)象？

【學(xué)生活動】飽和碳酸鈉的液面上方有不溶于水的油狀液體生成，并且聞到了濃郁的香味。

【教師點評】乙酸和乙醇反應(yīng)生成的這個物質(zhì)就是乙酸乙酯，結(jié)構(gòu)簡式為“CH3COOC2H5”。煮魚的時候，添加一些醋和料酒可以生成這個物質(zhì)，在一定程度上可以起到提香的作用。通過實驗，我們也可以得出乙酸除了具有無機酸的性質(zhì)以外，還具有其他的一些特性。

【提問】請一位同學(xué)來書寫一下整個過程所涉及的化學(xué)方程式。

【學(xué)生活動】板演示乙酸和乙醇反應(yīng)的化學(xué)方程式。

【提問】反應(yīng)的機理是怎樣的呢？

【學(xué)生活動】討論、交流。圍繞產(chǎn)生水的可能性的角度自由發(fā)表觀點。

【點評】科學(xué)家利用“同位素示蹤法”，發(fā)現(xiàn)了酯化反應(yīng)的本質(zhì)“酸失去羥基，醇失羥基上的氫”。

【提問】這個實驗為何加碎瓷片？

【學(xué)生作答】防止暴沸。

【提問】濃硫酸的作用有哪些？

【學(xué)生作答】（片面的答法）可以做催化劑。

【教師點評】濃硫酸除了做催化劑，濃硫酸還有吸水的作用。酯化反應(yīng)有水生成，濃硫酸及時吸收生成的水，促進了乙酸乙酯的生成，提高了乙酸和乙醇的轉(zhuǎn)化率。

【提問】導(dǎo)氣管的末端為何不插入液面以下？

【學(xué)生作答】防止倒吸。

【教師講解】飽和碳酸鈉的作用有哪些？如果改用蒸餾水吸收，然后再加入適量的碳酸鈉固體，會出現(xiàn)怎樣的現(xiàn)象？我們來看實驗。

【學(xué)生作答】開始酸味比較重，充分振蕩之后，香味比較濃郁，加入碳酸鈉固體之后，不溶于水的油狀液體增多。

【教師點評】飽和的碳酸鈉有三個作用①與揮發(fā)出來的乙酸反應(yīng)；②吸收揮發(fā)出來的乙醇；③降低乙酸乙酯在水中的溶解。

【提問】對于生成的乙酸乙酯，我們?nèi)绾畏蛛x它和飽和的碳酸鈉溶液呢？

【學(xué)生作答】分液。

設(shè)計意圖：通過對照實驗，讓學(xué)生體會選擇飽和的碳酸鈉溶液收集產(chǎn)物的好處。

【提問】現(xiàn)在請同學(xué)們再回到之前的問題“煮魚，為何需要兩次點醋？”

【學(xué)生活動】討論、交流。圍繞醋的性質(zhì)的應(yīng)用自由發(fā)表觀點。

【教師點評】“前醋”的目的：

（1）生成乙酸乙酯產(chǎn)生濃郁的香味，給魚提香；

（2）小火慢燉，促進乙酸與魚骨的反應(yīng)，把鈣質(zhì)變成人體可以吸收的可溶性鈣；

（3）促進蛋白質(zhì)分解成人體所需的氨基酸；（4）乙酸揮發(fā)，可以帶走部分的魚腥味。

“尾醋”的目的：

（1）進一步抑制魚的腥味；

（2）適量增加些食醋，可以增強食欲。

設(shè)計意圖：一條好吃的魚，少不了畫龍點睛的醋來激發(fā)，頭尾醋的用法，又好比是舞龍前奏的左右點睛之筆，那是傳神和活化的舉動，科學(xué)的發(fā)展又為這些傳統(tǒng)的方法注入了新的活力和理論解釋，讓我們不僅知道什么好吃，還讓我們知道為什么好吃。

6.基于前概念，建立新概念

【教師講解】通過本章的學(xué)習(xí)，我們對乙酸有了新的認(rèn)識。乙酸除了具有酸的通性以外，乙酸還能與乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)，乙酸具備這些性質(zhì)，主要是乙酸分子中存在官能團羧基“-COOH”，“-COOH”能電離出“H+”，所以“-COOH”表現(xiàn)出酸性，具有酸的通性?！? COOH”也具有特性，能與醇羥基發(fā)生酯化反應(yīng)。事實上分子中只要存在官能團“-COOH”，那么這個分子就具有酸的通性，就能與醇羥基發(fā)生酯化反應(yīng)。

因此乙酸除了是良好的調(diào)味品以外，還是一種重要的有機化工原料，可用于生產(chǎn)醋酸纖維、合成纖維、噴漆溶劑、香料、燃料、醫(yī)藥和農(nóng)藥等。

四、反思與感悟

前概念是課堂教學(xué)的生長點，也是新舊知識之間的橋梁，前概念賦予學(xué)生的感性印象和經(jīng)驗有助于教師突破知識難點，降低教學(xué)難度。轉(zhuǎn)變學(xué)生的前概念就是要改造和重組學(xué)生原有的認(rèn)知，通過探究實驗、教學(xué)討論、證據(jù)推理和模型認(rèn)知來創(chuàng)生新教學(xué)情境，打破學(xué)生原有的認(rèn)知體系，拓寬正確的前概念、化解錯誤的前概念、放大隱蔽的前概念、挖掘頑固的前概念，幫助學(xué)生建構(gòu)新的知識體系，形成“新概念”。高質(zhì)量的課堂教學(xué)要追求在課程標(biāo)準(zhǔn)框架下知識的多元性和科學(xué)性，以發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為主旨，重視開展“素養(yǎng)為本”的教學(xué)。［4］所以教師要利用學(xué)生的前概念來設(shè)計教學(xué)實驗和創(chuàng)構(gòu)衍生性內(nèi)容可有效啟動思維，推動學(xué)生從原有的知識結(jié)構(gòu)中走出來，重新認(rèn)識事物的共性和本質(zhì)。［5］教師要結(jié)合教學(xué)實踐著重探討設(shè)計科學(xué)合理的概念教學(xué)策略，基于真實的情境，以教學(xué)案例為載體挖掘并轉(zhuǎn)化科學(xué)的前概念，培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑和勇于創(chuàng)新的精神，促進學(xué)生正確理解科學(xué)概念，建立新認(rèn)知體系，助力高質(zhì)量的課堂。

參考文獻

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