凸顯學(xué)科價(jià)值與創(chuàng)新意識(shí)的有機(jī)化學(xué)課堂教學(xué)

林鈴

高中新課程標(biāo)準(zhǔn)明確提出，化學(xué)的教學(xué)應(yīng)以發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為主旨，立足于學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代生活和未來發(fā)展的需要，充分發(fā)揮化學(xué)課程的整體育人功能。化學(xué)教學(xué)倡導(dǎo)真實(shí)問題情境的創(chuàng)設(shè)，開展以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

如何在課堂教學(xué)中突出核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，凸顯化學(xué)的學(xué)科價(jià)值和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)？教師在備課時(shí)要挖掘知識(shí)與生活、生產(chǎn)之間的聯(lián)系，搜集、開發(fā)與知識(shí)學(xué)習(xí)有關(guān)的真實(shí)情境，充分利用教材涉及的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并優(yōu)化改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。

有機(jī)化學(xué)教學(xué)有豐富的素材，有機(jī)化學(xué)研究的價(jià)值之一在于合成新物質(zhì)。教師在備課過程中，可充分挖掘有機(jī)化合物在日常生活中的應(yīng)用素材，將其應(yīng)用到課堂教學(xué)中，大大豐富我們的教學(xué)內(nèi)涵，有利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)化學(xué)的價(jià)值認(rèn)同。本文以選修5有機(jī)化學(xué)教材的《乙炔》教學(xué)為例，探索在課堂教學(xué)中滲透學(xué)科價(jià)值和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)。

一、情境導(dǎo)入，以史激趣

以“塑料能夠?qū)щ妴幔俊边@一問題，引發(fā)學(xué)生的好奇心。學(xué)生了解到我們生活中的塑料都是不能導(dǎo)電的，但也有能夠?qū)щ姷乃芰稀Ｓ纱艘鲫P(guān)于導(dǎo)電塑料聚乙炔的科學(xué)發(fā)明史。

1977年，白川英樹、艾倫·黑格、艾倫·G·馬克迪爾米德這三位科學(xué)家首次發(fā)明一種導(dǎo)電塑料聚乙炔。他們將不能導(dǎo)電的絕緣體塑料變成了像金屬一樣導(dǎo)電的塑料，從而開創(chuàng)了高分子材料作為電導(dǎo)體的應(yīng)用領(lǐng)域，并因此獲得2000年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。而合成這一神奇塑料的單體就是乙炔。

通過科學(xué)史的介紹，激發(fā)學(xué)生的好奇心：乙炔究竟有什么樣的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，能合成導(dǎo)電塑料聚乙炔？從而引出乙炔結(jié)構(gòu)的內(nèi)容學(xué)習(xí)。

二、任務(wù)驅(qū)動(dòng)，學(xué)以致用

學(xué)習(xí)任務(wù)1：了解乙炔的分子結(jié)構(gòu)

通過展示乙炔的球棍模型結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生歸納乙炔的分子式、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式、空間構(gòu)型，了解乙炔的官能團(tuán)，推測(cè)其可能的化學(xué)性質(zhì)。通過模型認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)推測(cè)性質(zhì)，初步形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念，發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理和模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。

學(xué)習(xí)任務(wù)2：乙炔的實(shí)驗(yàn)室制備

介紹乙炔的物理性質(zhì)以及實(shí)驗(yàn)室的制備原理，學(xué)生對(duì)乙炔有了初步的認(rèn)識(shí)，為下一步設(shè)計(jì)乙炔的制備、性質(zhì)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)提供信息支架。

實(shí)驗(yàn)室通常用電石和水反應(yīng)得到乙炔。電石是一種灰白色的固體，這個(gè)反應(yīng)是一個(gè)復(fù)分解反應(yīng)，反應(yīng)非常劇烈，不需要反應(yīng)條件就能夠發(fā)生。大家能否根據(jù)以下問題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室制備乙炔的實(shí)驗(yàn)裝置？

問題1：應(yīng)選用怎樣的制取裝置？

學(xué)生通過思考討論，意識(shí)到該反應(yīng)不需要加熱，且發(fā)生裝置應(yīng)能控制反應(yīng)的啟停、快慢，因此宜選用有分液漏斗的固液不加熱反應(yīng)裝置。

問題2：如何控制反應(yīng)速率，避免反應(yīng)過于劇烈？

教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素去考慮措施。除了控制活塞外，學(xué)生考慮影響化學(xué)反應(yīng)速率的幾個(gè)因素，想到可以降低濃度，如改用飽和食鹽水，理論上用其他飽和溶液應(yīng)該也可以達(dá)到同樣效果；降低溫度可采用冰水浴等方法。

問題3：反應(yīng)生成的乙炔混有H2S、ASH3、PH3等氣體，如何除雜？

學(xué)生易想到H2S酸性氣體，可用NaOH溶液除雜。教師引導(dǎo)學(xué)生如還含有ASH3、PH3等氣體，根據(jù)同族元素N的氫化物NH3為堿性氣體，可推知不能用氫氧化鈉溶液除雜，可用硫酸銅溶液除雜。

問題4：乙炔同乙烯一樣含有不飽和鍵，如何檢驗(yàn)它們性質(zhì)是否相似？

引導(dǎo)學(xué)生類比乙烯不飽和鍵的性質(zhì)。易想到用酸性高錳酸鉀溶液和溴水來檢驗(yàn)乙炔的性質(zhì)。

問題5：尾氣如何處理？

提醒學(xué)生點(diǎn)燃前需要驗(yàn)純。

實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)、復(fù)雜的過程，為了降低學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，通過問題串的形式一步一步引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)搭建裝置。通過環(huán)環(huán)相扣的問題串，學(xué)生逐步設(shè)計(jì)組建出制備、除雜、檢驗(yàn)乙炔的實(shí)驗(yàn)裝置。

學(xué)習(xí)任務(wù)3：實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)化改進(jìn)

請(qǐng)學(xué)生思考，該實(shí)驗(yàn)裝置是否有改進(jìn)的空間？

改進(jìn)實(shí)驗(yàn)前需要先分析實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，教師指出學(xué)生設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，連接的實(shí)驗(yàn)裝置多，耗費(fèi)的藥品量大。引導(dǎo)學(xué)生可以從兩方面考慮改

進(jìn)：一方面，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)裝置，做到制備、除雜、檢驗(yàn)一體化；另一方面，盡量減少藥品消耗，這樣具有可操作性、環(huán)保性。學(xué)生展開熱烈的討論。

通過引導(dǎo)，學(xué)生想到直接用除雜的硫酸銅溶液代替飽和食鹽水，從而實(shí)現(xiàn)了制備、除雜的實(shí)驗(yàn)裝置一體化。檢驗(yàn)方面引導(dǎo)學(xué)生類比用試紙檢驗(yàn)氨氣性質(zhì)的方法，學(xué)生不難想到將檢驗(yàn)試劑滴到濾紙上直接貼在制備燒瓶口，從而實(shí)現(xiàn)了制備、除雜、檢驗(yàn)一體化，同時(shí)也減少了藥品的消耗。

教師在學(xué)生討論的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案基礎(chǔ)上，進(jìn)一步簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)裝置，用球形干燥管與小燒杯組合，代替分液漏斗和圓底燒瓶組合，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生觀察燒瓶中固體、液體、試紙顏色變化，描述現(xiàn)象歸納總結(jié)乙炔的化學(xué)性質(zhì)。

學(xué)習(xí)任務(wù)4：乙炔的化學(xué)性質(zhì)

氧化反應(yīng)：通過對(duì)比甲烷、乙烯、乙炔燃燒現(xiàn)象，得出乙炔燃燒的特點(diǎn)，容易不完全燃燒，燃燒火焰明亮、燃燒溫度高。揚(yáng)長(zhǎng)避短，乙炔不能作為生活中的燃料，但可以作焊接金屬的氧炔焰，或作為夜航標(biāo)志燈。

加成反應(yīng)：教師用乙炔和溴分子的球棍模型展示乙炔分步的加成反應(yīng)，引導(dǎo)學(xué)生用方程式進(jìn)行表征。通過乙炔分別與氫氣、氯化氫、水加成反應(yīng)書寫的練習(xí)，教師向?qū)W生介紹乙炔在工業(yè)上的用途，可以作為合成氯乙烯、乙醛、乙酸、苯等的工業(yè)原料。

加聚反應(yīng)：分析斷鍵過程，揭秘課前導(dǎo)入中“導(dǎo)電塑料”聚乙炔的制備原理。介紹在工業(yè)上，乙炔也是合成橡膠、合成纖維和塑料的單體。學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”的理解。

最后，引導(dǎo)學(xué)生用思維導(dǎo)圖梳理課堂收獲。

三、反思改進(jìn)，提升素養(yǎng)

上述教學(xué)過程以科學(xué)史導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)探究目的設(shè)計(jì)、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論；在宏觀辨識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行微觀上的探析，由乙炔的結(jié)構(gòu)分析乙炔的化學(xué)性質(zhì)，介紹其在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。整節(jié)課貫穿了有機(jī)物認(rèn)識(shí)的基本思路：結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途，幫助學(xué)生形成基于官能團(tuán)認(rèn)識(shí)有機(jī)物的一般思路，突出體現(xiàn)了有機(jī)化學(xué)研究的價(jià)值在于合成新物質(zhì)，凸顯了有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)的價(jià)值和有用性。通過教學(xué)過程的系列創(chuàng)新探索，既發(fā)展了學(xué)生的證據(jù)推理和模型認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)，也培養(yǎng)了他們的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任。

責(zé)任編輯 韋英哲