運用比較性思維，培養學生的科學精神
——以“酚的性質和應用”教學為例

張靜慧

（江蘇省南菁高級中學，江蘇 江陰）

在“中國學生發展核心素養”的構成框架中，共包含文化基礎、自主發展、社會參與三個方面，綜合表現為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創新六大素養。科學精神是人們在長期的科學實踐活動中形成的共同信念、價值標準和行為規范的總稱。

目前，我們在化學教學中，存在人為地將“教書”與“育人”進行分離的現象，認為“育人”是德育部門的事。化學課堂比較重視的往往是學生對于化學知識的獲取與掌握。化學作為一門以實驗為基礎、重視實證、富有理論性和邏輯性的學科，對于培養學生的科學精神應擔負起義不容辭的責任。本文以《酚的性質和應用》一課的教學為例，探究運用比較性思維，培養學生的科學精神的教學實踐。

一、教材分析

本節內容取自蘇教版選修5《有機化學基礎》專題4“烴的衍生物”，第二單元“醇、酚”。主要學習目標是通過探究苯酚的物理性質和典型化學性質，感悟結構決定性質的科學規律，感悟基團之間存在相互影響；了解苯酚在生產生活中的應用，了解含酚廢水的污染情況和處理方法。通過對乙醇與苯酚、甲苯與苯酚的結構和性質進行對比，可以使學生將新舊知識聯系起來，有利于學生知識體系的建構，有利于學生理解與掌握科學的原理與方法，培養科學的思維方式。

二、教學設計

整節課圍繞以含酚廢水的檢測、處理為主線來展開，使課堂渾然一體。教師通過大量運用圖片對比、實物展示對比、乙醇與苯酚的結構與性質對比、實驗對比，引導學生探究其中的異同及內在原理，使學生學習運用科學的思維方式來認識事物、解決問題。

教師首先以兩張圖片引入新課，一張是關于苯酚用途的圖片，另一張是含酚廢水污染河道的網絡新聞截圖。通過兩張圖片對比介紹，使學生學習辯證地看待事物，具有理性思維。由酚的污染問題，引出含酚廢水的檢測方法，從而導出苯酚的性質的學習內容。將苯酚與以前學過的乙醇比較，讓學生討論苯酚的羥基可能具有的化學性質；將苯酚和苯、甲苯的結構比較，推測苯酚中的苯環可能發生的化學變化；通過一系列比較性實驗，對前面的推測加以驗證，并通過實驗現象對比，使學生對“有機物分子中基團之間能相互影響”這一科學規律有直觀的認識與初步理解。最后，要求學生運用所學知識，大膽嘗試，提出含酚廢水的處理方法。

本節課的實驗中，對比實驗一、二、三、四為學生分組實驗，五、六、七為教師演示實驗。同時，由于苯酚有毒，為了避免實驗過程中造成室內環境的污染，在筆者大多數實驗（實驗一、二、四、五）中沒有采用常規的試管與滴管，而是借用了組內一個同事研究的綠色化學實驗的創意，采用了醫院里的“真空采血管”代替試管，用一次性針筒加試劑，減少苯酚氣味在室內的逸散。另外，為了貼近生活，增加趣味性，在CO2與澄清的C6H5ONa溶液反應時，沒有用通常的實驗室制法制備CO2氣體，用的是加可口可樂來代替。

三、教學過程

（一）圖片對比，引入課題

教師在一張PPT上打出兩張圖：一張是苯酚滴耳液和苯酚軟膏、酚醛樹脂，介紹今天學習的苯酚是一種重要的化工原料，在制備藥品、合成纖維、電路開關等方面有廣泛用途。另一張是被含酚廢水污染變成“紅河”的新聞截圖。對比兩張圖片，我們得到信息，酚類物質有用又有污染，從而引導學生理性地、辯證地、多角度地看待與評價事物。接著指導學生學習酚的含義：酚是羥基與苯環（或其他芳環）碳原子直接相連的有機物。引導學生寫出苯酚的分子式、結構式、結構簡式。教師接著指出，人們要恰當地利用苯酚，要檢測并處理含酚的廢水，就必須先了解苯酚的性質。

（二）實驗對比，提升思維

1.對比實驗一：苯酚的物理性質

實驗 現象 推斷或結論1.觀察從密封試劑瓶取出兩周和取出一天的苯酚固體2.向無色晶體中用針筒注入取出兩周的為淡紅色晶體取出一天的為無色晶體 苯酚在空氣中變質2mL蒸餾水 未全部溶解 苯酚常溫下在水中溶解度不大3.將試管在熱水浴中加熱 變成澄清溶液 苯酚易溶于熱水4.從熱水浴中取出試管，放到盛冷水的燒杯中苯酚溶于水形成乳濁液，苯酚密度大于水5.另取無色晶體，用針筒注入2mL乙醇 苯酚溶解 苯酚易溶于乙醇變渾濁（靜置到下課時，觀察到分層）

總結苯酚的物理性質，思考苯酚在空氣中易變質的原因，引出苯酚的化學性質：苯酚具有還原性，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。同時，引導學生發現，苯酚自身沒有可以用以直接判定的明顯特征，那么，化學上用什么方法檢測苯酚呢？

2.對比實驗二：苯酚的顯色反應

實驗 現象 推斷或結論1.用針筒抽取苯酚濁液0.5mL于試管，注入3mL蒸餾水2.取上述苯酚稀溶液0.5mL于試管，加5mL蒸餾水，兩試管各加一滴FeCl3溶液第一個試管深紫色，第二個試管紫色苯酚遇FeCl3顯紫色，顯色反應非常靈敏

教師引導學生根據結構推測，苯酚可能還有什么化學性質？學生經過討論得出，根據苯酚和乙醇中都含有羥基推測，苯酚的羥基有可能電離出H+；苯環上可能可以發生取代或加成反應。根據假設，進行實驗求證。

3.對比實驗三：苯酚中羥基的電離

實驗 現象 推斷或結論1.在3支試管中分別加入2mL乙醇、水、苯酚水溶液2.向3支試管中各加入一小段光亮的鎂條乙醇中鎂條無明顯現象；水中鎂條上有極少量氣泡，苯酚溶液中鎂條上氣泡較多羥基電離出H+的能力：苯酚＞水＞乙醇

教師總結：苯酚中羥基氫原子電離能力大于水，羥基受到苯環的影響變得易電離。苯酚水溶液顯弱酸性，酸性物質往往可以和強堿性物質反應。學生推測：苯酚可以和強堿反應。

4.對比實驗四：苯酚的弱酸性

實驗 現象 推斷或結論1.用針筒抽取苯酚濁液約1mL于試管中2.向苯酚濁液中注入0.25mL NaOH溶液，振蕩 溶液變澄清 C6H5OH+NaOH→C6H5ONa+H2O 3.將得到的混合液分2份，一份加1mL稀鹽酸 澄清溶液渾濁 C6H5ONa+HCl→C6H5OH+NaCl 4.另一份倒入2mL可口可樂 澄清溶液渾濁 C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH+NaHCO3

由上述對比實驗，師生得出結論，苯酚有弱酸性，其酸性甚至比碳酸弱。教師介紹苯酚的別名：石炭酸。

5.對比實驗五：苯酚與濃溴水反應

實驗 現象 推斷或結論1.在1支試管中加2mL苯酚溶液，慢慢滴加濃溴水反應產物會溶于剩余的苯酚2.繼續滴加過量濃溴水 白色沉淀不消失 溴水過量，苯酚反應完，產物不溶于水剛開始無現象，后來出現白色沉淀，振蕩后消失

教師提問：如何確定苯酚與溴水發生的是取代反應還是加成反應？

學生分組討論，提出可行的檢驗方法：如果發生取代反應的話，除了白色沉淀，有強酸HBr生成，而加成反應只生成一種有機物。可以通過測量反應物和生成物的酸性變化，如果生成物酸性明顯變強，則發生了取代反應，反之，則發生了加成反應。

6.對比實驗六：測定苯酚與濃溴水反應前后的pH值

實驗 現象 推斷或結論分別用pH試紙測苯酚稀溶液、溴水、實驗五的生成物的pH值苯酚稀溶液pH值5.5溴水pH值4反應后混合物pH值2反應后溶液酸性明顯增強，發生取代反應

教師將苯酚和甲苯的結構對比，引出苯酚中的苯環受到羥基的影響，鄰、對位變得活潑，得出苯酚與溴水發生取代反應的化學方程式。同時簡單介紹，和甲苯一樣，苯酚中的苯環與氫氣能發生加成反應。

（三）前后對比，拓展應用

回到前面問題：人們有哪些方法檢測與處理含苯酚的廢水？通過學生回答，教師總結：FeCl3和濃溴水均可以檢驗苯酚，FeCl3溶液更加靈敏。根據苯酚的物理性質和化學性質，學生提出了用萃取和用石灰中和的方法處理含酚廢水。

對比實驗七：含苯酚廢水的物理方法處理

實驗 現象 推斷或結論1.取苯酚稀溶液約6mL于試管中，滴加幾滴FeCl3溶液 溶液變紫色2.將上述混合溶液分3支試管，一支留作對比3.在一支試管中加1mL四氯化碳，振蕩，與預留試管對比4.另一份加少量活性炭，振蕩，與預留試管對比 溶液紫色變淺 苯酚部分被活性炭吸附混合液分層，上層紫色變淺，也顯紫色 苯酚部分被四氯化碳萃取

教師引導學生閱讀拓展材料，了解處理含酚廢水的主要方法：回收利用或降解處理為無毒的物質。

（四）歸納整理，總結規律

最后，教師總結本節內容：苯酚是一種重要的化工原料，酚的結構特點是，苯環上直接連一個羥基。苯酚的物理性質為無色晶體，久置空氣中顯淡紅色，常溫下在水中溶解度不大，與熱水互溶，有毒。苯酚的化學性質有還原性、遇FeCl3溶液顯紫色的顯色反應、弱酸性、與溴水取代生成2，4，6——三溴苯酚，與氫氣加成得到環己烷；苯酚的檢測與含酚廢水的處理方法。教師要求學生課后回憶本節課的學習過程，總結“烴的衍生物”的研究途徑，并在后面的學習中加以運用。

四、課后思考

教師對教育教學有自己的理解，讀懂并吃透教材、教參、課程標準等文本，才能根據自己的教學要求對教學內容進行加工與再創造。

化學課堂就應該是一個個學生參與探究過程的連環套，教師創設一個個問題情境，激發學生的思考、討論，學生運用已有知識，大膽地提出自己的看法、理解與假設；根據假設，尋求有效的驗證方法，或做化學實驗，或查詢資料，得到結論，由現象到本質，認識逐步深入。學生在探究的過程中，也同時養成嚴謹的求知態度，善于總結，勤于反思，互相合作。

充分運用比較性思維的方法，有利于培養思維的靈活性和嚴密性。恰當地運用比較性實驗，不僅可以讓學生更多地體驗化學實驗探究過程，以激發學生的好奇心和想象力，提升學生的學習興趣，還可以培養學生的科學精神，使學生養成實證意識和嚴謹的科學態度，勇于探究，敢于質疑，尊重事實，崇尚真知。