高中化學可視化教學例談

陳維　張紅俊

摘要：以“乙醇”教學活動為例，通過創設情境、構建模型、聯想結構、創新實驗、構建思維導圖等方法，嘗試將“可視化”教學貫穿在整個教學過程，供一線教師了解、參考并運用，以改變傳統教學方式、提高教學效率。

關鍵詞：可視化；情境；教學活動；思維導圖

文章編號：1008-0546（2017）07-0000-00 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.07.000

可視化教學增加了課堂教學中“視覺”比重，強調了對視覺的刺激，從學生單純的“聽課”，變為聽、看、動相結合，從教師單純的“講”，變為多種形式調動學生思維，以調整學生的注意力分配。它既是一種教學方法的創新，也是一種思維形式的轉變，更是一種行之有效的吸引學生注意力的方式。教學中教師應創新思維方式，注重各類教學活動的可視化，讓學生從可視化教學活動中獲取信息，以更好的、形象的解決化學問題?，F以蘇教版必修2“乙醇”為例，以饗讀者。

一、情境創設可視化

情境的創設要從教學的實際需要出發，依據教學目標、教學內容，依據學生的生活體驗，創設形象具體的可視化的場景或氛圍，并能從情境中挖掘隱藏信息、提出化學問題，激發和吸引學生主動地學習，從而達到最佳的教學效果。

在初中教材中，學生已經從“拓展視野”中了解到乙醇是無色透明、特殊香味的液體，具有揮發性，與水以任意比互溶，并能溶液多種有機物等[1]。如何讓學生既能復習回顧已有知識，又能自然過渡到所要學習的新的內容呢？創建可視化情境如下：上課伊始，教師讓學生用蘸有酒精溶液的棉球涂在手背上，若手上有墨水痕跡則直接涂在痕跡處，片刻后拋出第一組問題：你聞到了什么？看到了什么？手背上何感覺？在墨水痕跡處反復涂擦酒精溶液后有何現象？ 分別說明了乙醇什么性質？學生討論、交流、分享；然后拋出第二組問題：如何證明酒精溶液中是否有水？工來上往往要使用無水乙醇，如何制得無水乙醇？

家中常飲用的酒都是含有乙醇的飲料，那么如何證明其它飲料中是否含有酒精呢？ 分別由不同學生通過“酒精測試儀”測定并記錄數據，如圖1。拋出第三組問題：“酒精測試儀”工作原理是什么？利用了乙醇的什么性質？創設可視化的情境旨在促進學生產生強烈的求知欲望，促使學生急切了解乙醇的其它性質。

二、結構推機理可視化

初學有機化學，有意識的突出 “結構決定性質”，形成學習有機化學的一般方法，能更好的幫助學生系統掌握有機化學知識，并能夠根據物質結構去推斷物質的性質。經過初中化學的學習，學生已經知道乙醇的分子式為C2H6O，但乙醇的結構如何呢？給學生提供一些球或棍（若改成橡皮泥和竹簽則要求更高），讓學生通過小組活動，組裝乙醇球棍模型，并讓學生表述自己的思維過程：你是如何判斷原子的種類的？即哪種球代表是氫原子，哪種是氧原子？哪種是碳原子？基本思維過程有兩種：向同學展示體積最大的應是碳原子，其次是氧原子，最后一種是氫原子；向同學展示球上有四個小孔的是碳原子，有兩個小孔是氧原子，而只在一個小孔的是氫原子。在上述思維過程中，凸顯了學生對原子半徑的周期性規律及原子共價鍵飽和性的認識和運用，并推理得出下列兩種可能的結構，如圖2。

哪一種是乙醇的結構呢？通過上述可視化的圖形進行分析。首先對比兩種結構發現Ⅰ中有三種氫，個數比為3∶2∶1，而Ⅱ結構具有對稱性只有一種氫，然后教師引導學生分組討論、交流并進行預測，并讓學生展示自己的思維過程：如果鈉能與乙醇發生反應，則乙醇中必有元素化合價降低，此元素不可能是氧元素；將Ⅱ中虛線部分用“H”代替，則變成了烴，根據金屬鈉能夠保存在煤油中，煤油主要成份是烴，說明鈉不可能破壞碳氫鍵，預測若是Ⅱ結構，則推測乙醇不能與鈉反應；將Ⅰ中虛線部分用“H”代替，則變成了水，根據鈉可與水反應，預測若是Ⅰ結構，則推測乙醇能與鈉反應，最終將對結構預測的興趣轉移到實驗驗證的興趣中去。在學生實驗（包括鈉與乙醇反應及產生氣體的爆鳴實驗）后，教師再補充一段可視性文字：將足量的鈉投入到一定量的無水乙醇中，消耗乙醇的物質的量與產生的氫氣的物質的量之比為2∶1，從定量的角度讓學生進一步證明自己的預測，讓學生更加體驗到了成功的樂趣。

三、難點突破可視化

借助于可視化的學生活動可更好的突破教學難點。本節課教學難點之一是乙醇的催化氧化，課本實驗能很好的觀察到銅絲變黑與變光亮的交替過程，說明確實乙醇與氧化銅發生了反應，但是乙醇與乙醛均有氣味，生成的少量乙醛和乙醇混合在一起，氣味的變化不太明顯，而且乙醛有毒，用嗅覺較難分辨[2]，更何況生成的產物你是怎樣排除乙酸的可能性的呢？另外實驗中沒有關注反應的另一產物水。那么有沒有一種方法既能證明有水生成，又能證明生成的產物是乙醛而不是乙酸？結合教材并便于學生實驗操作，設計了如下“可視化”活動[3]。

如Ⅰ所示左側為空白實驗，右側試管中加入少量無水硫酸銅不變色，以說明所用無水乙醇中不含水，同時也是作為對比實驗，以說明Ⅲ中反應若有水生成，無水硫酸銅則變藍；Ⅱ中分別向無水乙醇及冰醋酸中加入K2MnO四、強堿性的溶液，以說明無論是無水乙醇還是冰醋酸都不能使堿性K2MnO4溶液的墨綠色褪色，并作為對比實驗說明Ⅲ中生成的可使堿性K2MnO4溶液褪色的物質是乙醛。通過上述可視化的操作活動和觀察到的實際現象，讓學生將視覺和推理很好的結合起來，形成更加清晰的邏輯推理思維。

當然，有條件的學校還可以根據“乙醛檢測儀”來讓學生測定反應后溶液中的產物，給學生提供更加直觀的可視化數據，以獲得乙醇催化氧化生成乙醛的感性認識；還可以參考“乙醇催化氧化實驗的簡易化改進”， 利用含有氫氧化銅的試紙檢驗氧化產物等等[4]；當然也可以通過觀察flash動畫模擬乙醇催化氧化的過程，讓學生從微觀角度了解生成乙醛的原理。

可視化的思維導圖可幫助學生掌握本節課的知識結構，從教學材料中找出重點和關鍵字詞，并進行全面的邏輯梳理與歸納，使得學生對本節課所授知識條理清晰、一目了然，同時也鍛煉了學生的歸納思維能力。當然在乙醇的用途教學中，我們還可以采用變文字為圖片、視頻的可視化方法，如用圖片展示飲料瓶上飲料的成份、或播放一段有關碘酒的視頻、或帶學生走進工廠參加各類實踐活動等等，讓學生有一種身臨其境的感覺，更能夠體會到乙醇在生產生活的應用。

總之，可視化教學作為一種新的教學方式，能夠突出學生的思維過程，建構化學知識間的內在聯系，將零散的化學知識轉變為系統化、互相聯系的整體，同時運用可視化教學可直觀形象的將化學知識呈現給學生，吸引了學生的注意力，提高了課堂的效率和應用化學知識解決問題的能力。

參考文獻

[1] 王祖浩，王磊.義務教育課程標準實驗教科書（化學下冊）（M） .3版.上海：上海教育出版社，2006：77

[2] 周改英.如何準確把握新和使用新課程教材中的實驗資源[J].化學教育，2011，（9）：82-84

[3] 王美志.乙醇催化氧化實驗的改進[J].化學教學，2011，（9）：43-44

[4] 房壽高.乙醇催化氧化實驗的簡易化改進[J].中學化學教學參考，2016，（5）：57-58