基于自主探究和綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)理念的教學(xué)設(shè)計(jì)

鞏亞藍(lán)

摘 要：基于美育理念，以詩詞和美圖導(dǎo)入，培養(yǎng)學(xué)生美學(xué)情操。結(jié)合生活用途，以苯酚軟膏使用說明書為載體，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮主體性進(jìn)行自主探究實(shí)驗(yàn)和合作交流。引入微型實(shí)驗(yàn)，用注射器代替試管，減少藥品用量以及學(xué)生與苯酚（有毒）的接觸機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)理念和創(chuàng)新意識(shí)，激發(fā)學(xué)生興趣。啟發(fā)學(xué)生逆向推導(dǎo)思維，培養(yǎng)學(xué)生思維能力。

關(guān)鍵詞：苯酚；綠色化學(xué)；微型實(shí)驗(yàn)；探究實(shí)驗(yàn)；美育

1 設(shè)計(jì)思想理論依據(jù)

化學(xué)新課程的理念——自主探究：給學(xué)生提供充分的科學(xué)探究的機(jī)會(huì)，體驗(yàn)探究過程的曲折和樂趣，學(xué)習(xí)科學(xué)方法，發(fā)展科學(xué)探究的能力并增進(jìn)對(duì)科學(xué)探究的理解。注重合作學(xué)習(xí)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)合作。

綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)：以綠色化學(xué)原則作為指導(dǎo)方針和標(biāo)準(zhǔn)，用盡可能少的試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，大大降低了污染地程度和造成的不必要的浪費(fèi)，對(duì)學(xué)生環(huán)境保護(hù)意識(shí)的培養(yǎng)有著重要的意義。[1]

化學(xué)教學(xué)中實(shí)施美育的策略：挖掘教材和化學(xué)史中的美育因素，激發(fā)學(xué)生的情感，培養(yǎng)學(xué)生美的心靈。化學(xué)科學(xué)具有很強(qiáng)的規(guī)律性、系統(tǒng)性、邏輯性等科學(xué)性，存在著科學(xué)美的很多因素，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)理論知識(shí)的“物化”過程，它體現(xiàn)出了內(nèi)容與形式的完美統(tǒng)一。

2 教材及學(xué)情分析

本課內(nèi)容是人教版高中化學(xué)選修五《醇酚》中酚的內(nèi)容，主要是苯酚的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途。

高中階段，芳香族化合物中只重點(diǎn)介紹了兩種物質(zhì)——苯和苯酚，其中苯酚既是重要的芳香烴衍生物，也是最簡(jiǎn)單的酚類物質(zhì)，在高中有機(jī)化學(xué)中處于較重要的地位。

3 教學(xué)重難點(diǎn) 重點(diǎn)：苯酚的化學(xué)性質(zhì)

難點(diǎn)：有機(jī)物結(jié)構(gòu)中基團(tuán)之間的相互影響，系統(tǒng)觀念的形成。

4 教學(xué)目標(biāo)

1、掌握苯酚的分子結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和重要的化學(xué)性質(zhì)。

2、通過實(shí)驗(yàn)分析酚羥基與苯環(huán)之間的相互影響，學(xué)會(huì)通過分析有機(jī)物結(jié)構(gòu)掌握其性質(zhì)的學(xué)習(xí)方法。

3、通過實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣和實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的一般方法：將實(shí)驗(yàn)探究與討論交流密切結(jié)合，養(yǎng)成良好的小組團(tuán)結(jié)合作意識(shí)。通過實(shí)驗(yàn)、觀察、分析、對(duì)比等方法，學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用知識(shí)解決問題。通過微型實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)的環(huán)保意識(shí)，和綠色化學(xué)理念。

5 教學(xué)設(shè)計(jì)及過程

情景創(chuàng)設(shè)：投影石竹花圖片，詩詞宋代詩人王安石《石竹花二首》：

春歸幽谷始成叢，地面芬敷淺淺紅。車馬不臨誰見賞，可憐亦解讀春風(fēng)。

石竹中含有丁香酚，從丁香酚結(jié)構(gòu)，引出酚類物質(zhì)。

苯酚的結(jié)構(gòu)：展示苯酚的球棍模型、比例模型，學(xué)生觀察，完成學(xué)案。

苯酚的物理性質(zhì)

學(xué)生閱讀苯酚軟膏使用說明書，推測(cè)苯酚的物理性質(zhì)，用給出藥品和儀器驗(yàn)證猜想。結(jié)合預(yù)習(xí)查閱資料，思考，討論。完成實(shí)驗(yàn)1（見表1）

實(shí)驗(yàn)1：探究苯酚物理性質(zhì)（提示：苯酚有毒會(huì)腐蝕皮膚，請(qǐng)小心操作！）

藥品：苯酚、熱水、冷水、煤油

儀器：注射器、小燒杯、藥匙

師：把苯酚加入注射器，吸取蒸餾水溶解。得到的苯酚溶液，將用于我們后面實(shí)驗(yàn)。

苯酚的化學(xué)性質(zhì)

還原性——易被O2氧化

弱酸性的探究——苯環(huán)對(duì)羥基的影響

苯酚軟膏寫有“不能和堿性藥物并用”，說明苯酚可能有酸性，如何驗(yàn)證苯酚的酸性？提示學(xué)生綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的理念，實(shí)驗(yàn)中盡量減少苯酚的用量，只使用實(shí)驗(yàn)1中的一支苯酚溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)2：驗(yàn)證苯酚的酸性

試劑：實(shí)驗(yàn)1中的苯酚水溶液、pH試紙、藍(lán)色石蕊、NaOH（滴有酚酞）、蒸餾水。

儀器：表面皿、試管

生：小組討論、設(shè)計(jì)方案探究苯酚的弱酸性，展示。給出方案，將CO2通入苯酚鈉中，如果能生成苯酚，說明苯酚酸性比碳酸弱，就一定是弱酸。可利用實(shí)驗(yàn)2中苯酚與NaOH反應(yīng)生成的苯酚鈉。

問：制得CO2能否直接同入到苯酚鈉中？根據(jù)什么現(xiàn)象判斷生成了苯酚？

生：不能，因?yàn)閾]發(fā)HCl也能反應(yīng)生成苯酚，先將CO2通過飽和NaHCO3除去其中的HCl。苯酚是在冷水中會(huì)形成乳濁液，如果有苯酚生成，會(huì)看到溶液變渾濁。

實(shí)驗(yàn)3：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察，寫方程式，交流討論。

通入CO2，看到苯酚鈉變渾濁，說明生成了苯酚。但寫方程式時(shí)，有寫產(chǎn)物是Na2CO3的，也有寫NaHCO3的。引導(dǎo)學(xué)生逆向思考，苯酚顯酸性，Na2CO3、NaHCO3溶液顯堿性，如果在同一體系中會(huì)不會(huì)發(fā)生反應(yīng)呢？怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/p>

生：將實(shí)驗(yàn)1中的另一苯酚水溶液中吸入NaHCO3或Na2CO3，看是否反應(yīng)。

學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，苯酚與Na2CO3要反應(yīng)，且無氣泡產(chǎn)生，說明無CO2生成，與NaHCO3不反應(yīng)，所以另一產(chǎn)物應(yīng)該是NaHCO3。

方程式：

師：苯酚和乙醇都有—OH，苯酚能電離出羥基氫表現(xiàn)出弱酸性，而乙醇不能，結(jié)合苯酚與乙醇結(jié)構(gòu)的異同點(diǎn)，從原子團(tuán)間的相互影響的角度思考，為什么會(huì)出現(xiàn)這種差異？

生：乙醇和苯酚雖然都有羥基，但是乙醇的羥基接在乙基上，苯酚的羥基接在苯環(huán)上，應(yīng)該是苯環(huán)影響了羥基，使其活潑性增強(qiáng)，更易電離出氫。

苯酚與濃溴水的取代反應(yīng)——羥基對(duì)苯環(huán)的影響

師：苯環(huán)影響羥基，讓其更活潑，那羥基會(huì)影響苯環(huán)嗎？可以怎樣驗(yàn)證呢？

學(xué)生閱讀苯酚軟膏使用說明書，找線索。學(xué)生給出方案。

師：請(qǐng)左邊的小組將實(shí)驗(yàn)3中的注射器吸入濃溴水，右邊的小組，將實(shí)驗(yàn)3中少量的溶液滴入到濃溴水中

學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)5

左：剛開始有白色沉淀，但是振蕩之后就沒有了。

右：看到了白色沉淀。

師：之所以會(huì)出現(xiàn)這樣的不同，是因?yàn)楸脚c濃溴水反應(yīng)，會(huì)生成2，4，6-三溴苯酚。

三溴苯酚是白色固體，易溶于有機(jī)物，所以，左邊的小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，生成的少量白色沉淀又溶解。

生：苯酚和溴水就可發(fā)生取代反應(yīng)，反應(yīng)條件更簡(jiǎn)單，且一次可以取代3個(gè)氫原子，說明羥基讓苯環(huán)變得更活潑了。

生展示收集到的新聞和資料：關(guān)于杭州市自來水被苯酚污染的新聞。

思考：自來水中污染物會(huì)不會(huì)是苯酚呢？怎么檢驗(yàn)？

顯色反應(yīng)：學(xué)生查閱資料知：可用FeCl3檢驗(yàn)苯酚

學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)

問：那么這兩種方法那種更好呢？

生：濃溴水有毒，而且易揮發(fā)，相比之下，三氯化鐵更好。

學(xué)生展示苯酚的污染處理。苯酚的用途。

“酚”享與收獲——課堂總結(jié)：學(xué)生小組交流分享本節(jié)課所學(xué)知識(shí)。

當(dāng)堂練習(xí)、作業(yè)布置

6 教學(xué)思考

情境創(chuàng)設(shè)，詩詞引入——美育培養(yǎng)：化學(xué)美育的觀念貫徹始終，在課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)中盡可能多地讓本節(jié)課的主要內(nèi)容貫穿于教學(xué)之間。例如：以“石竹花”的詩詞引入，引起學(xué)生關(guān)注；展示石竹花的圖片；課堂小結(jié)設(shè)問“酚”享與收獲。

小組實(shí)驗(yàn)——自主探究理念：本課以實(shí)驗(yàn)為主，充分體現(xiàn)了探究式教學(xué)的思想。學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，主動(dòng)探究，有多次小組討論或?qū)嶒?yàn)活動(dòng)，學(xué)生的思維深層次地參與到探究活動(dòng)中，教學(xué)實(shí)效性得到了體現(xiàn)。

微型實(shí)驗(yàn)——綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)理念：在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上，苯酚有毒，用注射器代替試管，避免學(xué)生在操作過程中接觸到苯酚。將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為微型實(shí)驗(yàn)，減少苯酚的使用量，每個(gè)實(shí)驗(yàn)使用的苯酚相關(guān)試液，均采用前一實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物均可為下一實(shí)驗(yàn)所利用，做到“液”盡其用，培養(yǎng)了學(xué)生綠色化學(xué)的理念。

參考文獻(xiàn)

[1]白林，陳明凱.綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)[J].化學(xué)教育，2002，23（7）：51-53.DOI：10.3969/j.issn.1003-3807.2002.07.021.

（作者單位：四川省科學(xué)城第一中學(xué)）