基于“證據推理與模型認知”核心素養下的“乙烯”教學設計

龍冬梅 梁永鋒

[摘???要]以“乙烯”的教學設計為例，基于乙烯的性質，分析構建乙烯的結構，進而推測乙烯的用途，培養學生“證據推理與模型認知”的核心素養。同時，教學的每一個環節都設計了評價方法和目標，整個教學過程體現了高中新課程理念。

[關鍵詞]證據推理;模型認知;核心素養;乙烯;教學設計

[中圖分類號]???G633.8????????[文獻標識碼]???A????????[文章編號]???1674-6058（2019）35-0073-03

培養化學學科核心素養是以化學學科為出發點，重點培養學生學習化學學科知識和形成運用化學思維和化學技術解決生活實際問題的化學基本能力，促進學生形成終身發展的觀念[1]。在高中化學學科核心素養的5個維度中，“證據推理與模型認知”是實驗探究的思維本質與基礎，其內涵是“具有證據意識，能基于證據對物質組成、結構及其變化提出可能的假設;通過分析推理加以證實或證偽;建立觀點、結論和證據之間的邏輯關系;知道通過分析、推理等方法認識研究對象的本質特征、構成要素及其相互關系，建立認知模型;能運用模型解釋化學現象，揭示現象的本質和規律”[2]。在教學中利用證據背后隱藏著的事物發展規律構建模型，尋找規律，并在構建解釋的過程中，用科學證據來支撐所持觀點[3]，在交流中得到最佳答案。這既能增強教學的趣味性，調動學生的學習積極性，又能不斷培養學生收集信息、整理信息、分析信息的能力和創新思維。現以課題“來自石油和煤的兩種基本化工原料——乙烯”為例，談談如何在教學過程中落實“證據推理與模型認知”核心素養的培養。

一、教學背景

本節課是人教版化學必修2第三章第二節《來自石油和煤的兩種基本化工原料》的內容，位于烷烴之后，苯之前，是學生對不飽和烴的首次學習，為苯的學習起到了鋪墊作用。在本節課之前，學生已經學習了以甲烷為代表的簡單烷烴的結構、性質等有機物的基礎知識，對“結構—性質—用途”和“性質反映結構”的關系有了初步認識。而且，學生還掌握了碳的四價理論，理解飽和烴的概念，這為本節課不飽和烴的引入做好了鋪墊。但學生尚缺乏相關的數理知識，故對有機物反應原理的理解有一定的難度，對新引入的“加成反應”這樣的反應類型會有一定的認知困難。

二、教學設計

（一）教學目標與評價目標

1.教學目標

（1）通過對乙烯結構的探究，初步形成從現象預測結果的思維模式;

（2）通過實驗探究乙烯的性質及用途，建立有機化合物“結構—性質—用途”的認知模型;

（3）通過不良商販利用乙烯催熟水果的案例，增強合理使用化學品的意識。

2.評價目標

（1）通過學生對乙烯結構的分析和判斷，診斷并發展學生對物質結構的認識進階和認識思路的結構化水平;

（2）通過學生對探究乙烯性質實驗的交流與點評，診斷并發展學生的實驗探究能力;

（3）通過學生對不良商販的行為的討論和點評，診斷并發展學生對化學價值的認識水平。

（二）教學思路

三、教學過程

（一）結構探究，證據推理

【情景導入】播放“乙烯為何如此重要”的視頻報道，提示學生乙烯來自于石油化工，是重要的石油化工產品，乙烯的產量標志著一個國家石油化工的發展水平。

【提出問題】乙烯是什么？其結構怎樣？（已知乙烯中含有碳、氫元素）

【學生討論，尋找證據】確定乙烯組成中碳、氫原子的數目。定量取樣進行充分燃燒，依次通過濃硫酸、堿石灰，分別測定反應前后的質量，計算物質中存在的元素及原子個數比。

【史話支持】介紹“李比希燃燒法”測定有機化合物中碳、氫元素的方法及貢獻。

【思考計算，尋找證據】取2.8?g氣體充分燃燒，將生成的氣體依次通過濃硫酸、堿石灰，測得分別增重3.6?g和8.8?g。從實驗數據能推出哪些結論？

【小組匯報，整理證據】以上實驗數據的計算結果說明乙烯中只存在碳、氫兩種元素，乙烯的相對分子量為28，碳氫原子個數比為1∶2。

【學生歸納，建立模型】確定分子式為C2H4?。

【提出問題】乙烯的結構是怎樣的？

【實驗探究，尋找證據】（1）將氣體通入酸性KMnO4溶液中，觀察現象;（2）將氣體通入溴的四氯化碳溶液中，觀察現象。

【學生歸納，整理證據】（1）溶液分層;（2）酸性KMnO4的紫色和溴的四氯化碳溶液的橙紅色均褪去。

【猜想假設】酸性KMnO4溶液和溴的四氯化碳溶液褪色，說明乙烯與甲烷的結構不同。

【驗證分析，初建模型】請同學們試著動手制作乙烯分子的球棍模型和比例模型，并寫出它的分子式、結構式、電子式和結構簡式，進行交流匯報。

【匯報交流，優化模型】

分子式：C2H4

結構式：

電子式：

結構簡式：CH2=CH2

說明乙烯中含有C=C。

【史話支持】已知：斷開1?mol?C-C平均所需能量約為345千焦，而斷開1?mol?C=C平均所需能量約為610.9千焦。

【計算分析，尋找證據】通過斷鍵時所需能量的數據分析發現，斷開1?mol?C=C平均所需能量約為610.9千焦，并不是單鍵的2倍，而是比2倍略少，看來，只需要較少的能量，就能斷開C=C中的一個價鍵;斷開C=C中的兩個鍵，需要的能量大小并不一樣，其中有一個較小，容易斷裂。