基于發展學生化學核心素養的教學
——以《苯》的教學設計為例

顧麗萍

（江蘇省蘇州市吳中區東山中學，江蘇蘇州 215107）

引 言

在化學教學中，教師如何在課堂上通過教學活動來發展學生的化學核心素養呢？筆者以蘇教版化學2 專題三第一單元“化石燃料與有機化合物”中《苯》這一課為例，按照“物理性質——結構——化學性質”的認知結構順序組織教學，使學生了解、學習研究有機物的一般方法，形成一定的分析問題和解決問題的能力。

一、從宏觀辨識與微觀探析角度學習苯的物理性質

筆者從央視十套《探索·發現》節目中播出的英國物理學家法拉第從煤焦油中分離出了一種無色油狀液體來引入本課主題——苯。對有機物的學習，主要是從“結構決定性質”的線索展開的。由于苯的結構是本課的教學難點和重點，而苯的物理性質相對來說比較簡單，所以先認識苯的物理性質[1]。

【學生活動1】回顧《探索·發現》節目中科學家對苯的描述及觀察苯試劑，總結苯的顏色、狀態、沸點等物理性質。

【學生活動2】分組實驗：將苯與水混合后觀察現象，得出苯的水溶性的特點。

【學生活動3】苯和水的密度區別。學生思考后通過繼續加水，確定了苯和水的密度大小。

【學生活動4】向苯中加入少量白色泡沫，從泡沫溶解的現象確定苯是一種良好的有機溶劑。

【設計意圖】對苯的物理性質的學習，既發展了學生的宏觀辨識能力，又訓練了學生通過觀察、辨識一定條件下物質的形態及變化的宏觀現象，使他們初步掌握物質及其變化。在學生認識了苯的水溶性之后，筆者又設計了“將塑料泡沫置于苯中”的實驗，通過簡單的實驗加深了學生對“苯是一種良好的有機溶劑”和“相似相溶原理”的直觀認識。在教學中，筆者考慮到苯是有機物，并且有毒，選擇繼續加水來鑒別，以此培養學生的科學精神和社會責任，使他們認識到保護環境的重要性，并形成可持續發展意識和綠色化學的觀念。

二、從證據推理和模型認知來認識苯的結構

苯的結構部分既是本課的教學重點又是難點，筆者通過再現法國化學家日拉爾等人由實驗測得的具體數據，請學生通過計算來體驗科學家得到苯的分子式的過程。

【資料】苯是一種烴，其蒸氣密度為3.482 g/L （標準狀況下）。苯可以在空氣中燃燒，1mol 苯燃燒產生3mol 的水和6mol 的二氧化碳。法國化學家日拉爾( C. F. Gerhardt )等人據此確定了該液體物質的分子量和分子式。

【學生活動5】利用以上資料計算并確定苯的分子量和分子式。

【學生活動6】填寫表格，回憶已學過的碳碳單鍵、碳碳雙鍵和碳碳三鍵的代表物質和特征反應。

【學生活動7】學生自由探究苯分子可能的結構，并初步篩選出合適的結構。

【材料】碳原子（6 個黑球），氫原子（6 個白球），碳碳鍵，碳氫鍵搭建苯分子的結構模型。

學生搭建的都是鏈狀分子結構模型，究竟哪一個才是苯分子的結構？這是一大難題。這在化學史上也曾是一大難題。之后教師可以引導學生通過觀看視頻來感受科學家當年發現苯的歷史——凱庫勒發現苯環結構。

【學生活動8】在觀看視頻后寫出1866年凱庫勒(F. A. Kelule)提出的關于苯的兩個假說：（1）苯分子為平面環狀結構；（2）各碳原子間存在單、雙鍵交替的形式。

【學生活動9】回顧前面的學習，含有碳碳雙鍵的物質能被酸性高錳酸鉀氧化，能和溴水發生加成反應。我們可以通過實驗確定苯分子中是否存在碳碳雙鍵。

【學生分組實驗】A 將1mL 苯與幾滴酸性高錳酸鉀溶液混合，振蕩后靜置，觀察現象；B 在1mL 苯中加入2mL 溴水，振蕩后靜置，觀察現象。

學生得出結論：苯不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，也不能和溴水發生加成反應，說明苯中沒有碳碳雙鍵。

【問題解決】

【設計意圖】從實驗數據開始計算苯的分子式出發，繼而請學生回憶前面學習的烷烴、烯烴、炔烴的結構特征和特征反應，從已有的模型出發，以一般思路引導學生考慮同為烴的苯的結構會不會和其中的某種烴相似呢？繼而介紹凱庫勒當年從夢境中得到啟發，提出了苯的單雙鍵交替出現的結構。在教學中，教師應特別指出這種偶然性有其必然原因，即凱庫勒孜孜以求的治學精神和良好的建筑學基礎，以此滲透化學核心素養中的科學精神：學生在學習過程中，要有嚴謹求實的科學態度，機會只垂青有準備的人。

那么，凱庫勒式真的能反映苯的真實結構嗎？教師在教學中從“證據推理與模型認知”“實驗探究與創新意識”兩個方面發展學生的核心素養，提出科學實證：苯不能通過化學反應使酸性高錳酸鉀溶液和溴水褪色。從結構角度中考慮：鄰二甲苯沒有同分異構體。

三、從模型認知和實驗探究認識苯的化學性質

【學生活動10】物質的結構決定物質的性質，物質的性質又反映了物質的結構。苯的最簡式是CH，和乙炔的最簡式相同。回憶乙炔燃燒的現象，推斷苯燃燒的現象，并說明推斷理由。

學生依據乙炔燃燒產生明亮的黃色火焰并產生濃煙，得出苯的最簡式和乙炔的最簡式相同，苯燃燒現象也應如此。

【學生實驗】用玻璃棒蘸取少量苯，在酒精燈上點燃，觀察苯燃燒的現象，說明苯具有可燃性。

教師給出苯的硝化反應的化學方程式，并讓學生討論：①指出該反應的化學鍵的變化（硝基取代苯環上的氫原子）；②指出該反應的類型（取代反應）；③你認為硝化反應的加熱應采取什么樣的加熱方式？（水浴加熱）

【遷移應用】苯在鐵做催化劑的情況下也能夠與氯氣、液溴發生取代反應，寫出反應的化學方程式。

【學生活動11】苯與液溴反應生成溴苯，寫出反應方程式。

苯在一定條件下也能發生加成反應，如苯和氫氣在催化劑和加熱條件下反應生成環己烷。

【設計意圖】為了加深學生對苯環結構的理解，教師給出了苯和氫氣發生加成反應的化學方程式。請學生從反應條件上比較苯的取代反應和加成反應的難易程度。

學生得出結論：正是由于苯環上6 個碳原子共同形成了大π 鍵，使苯環的結構變得十分穩定，苯容易發生不破壞苯環結構的取代反應，而發生苯環結構被破壞的加成反應和氧化反應則困難得多。

整節課教師引導學生沿著科學家發現苯分子結構的足跡，讓學生親身體驗了“發現——修正完善——再發現——再完善”這樣一個螺旋式思維認知發展過程，層次清晰，循序漸進，層層深入，既體驗了科學探究的樂趣，又體現了結構與性質之間的辯證關系。

結 語

化學學科的核心素養內容豐富，教師不可能在一節課上面面俱到地講授，也不可能在短時間內就能培養出學生的化學核心素養。因此，化學教師在設計教學方案時，需要從實際出發，精心設計教學過程，引導學生主動參與科學探究活動，鼓勵他們采用多樣的學習方式達成自己的學習目標，進而不斷地培養學生的化學核心素養。