基于學科核心素養的高中化學課堂教學實踐

劉潔瑾

［摘 要］文章以“苯酚”的教學為例，闡述如何通過“苯酚的前世今生”視頻和苯酚軟膏使用說明書創設教學情境，展開苯酚性質的預測、實驗探究及分組討論活動，促進學生“有機物基團之間相互制約和影響”認知模型的形成和發展，實現知識、方法與應用三者融合，培養學生的學科核心素養。

［關鍵詞］苯酚；學科核心素養；高中化學

［中圖分類號］? ? G633.8? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2023）17-0060-04

普通高中化學課程是落實立德樹人根本任務、弘揚科學精神、提升學生化學學科核心素養的重要載體。《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》用五個維度來概括和表述化學學科核心素養，它是學生通過化學學習逐漸形成的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。高中化學教學應注重以素養為本，以真實情境中的化學實驗探究為手段，推動學生學習方式的改變，培養學生的化學學科核心素養。下面以“苯酚”的教學為例，探索學生化學學科核心素養的培養。

一、教學背景分析

“苯酚”是人教版高中化學教材選擇性必修3《有機化學基礎》第三章“烴的衍生物”第二節“醇 酚”第二部分的教學內容。《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》要求：認識苯酚的組成和結構特點、性質及在生產、生活中的重要應用；知道有機化合物分子中基團之間的相互影響會導致鍵的極性發生改變；結合生產、生活實際了解某些烴、烴的衍生物對環境和健康可能產生的影響。

苯酚是芳香烴的重要羥基衍生物。苯酚的學習安排在乙醇和苯及其同系物之后。本節課的教材編寫意圖是通過一系列實驗探究和證據推理，讓學生更好地掌握官能團—OH。同時，苯酚與乙醇的性質又有很大的差別，可以讓學生感受到官能團的性質與其周圍環境之間存在著一定的相互作用，對“分子結構與化學性質” 的辯證關系有更深入的認識與理解。“苯酚”的學習在整個有機化學學習中處于舉足輕重的地位，為后續烴的衍生物的學習提供了方法，做好了鋪墊。

通過前面內容的學習，學生在知識層面對苯和乙醇的結構與性質已有一定的認識。在能力層面，學生基本了解研究有機化合物的方法，已經初步形成“結構—性質—用途”和“性質反映結構”的思想；有一定的證據推理能力，可通過設計基礎的實驗來探索有機物的性質，并能夠對實驗現象展開分析。但學生對酚類物質的性質較為陌生，在理解酚的酸性強弱以及關聯酚的結構與性質上存在一定難度。

二、教學目標

本節課的核心素養教學目標如圖1所示。

三、教學思路

四、教學過程

環節一：創設情境，引入課題

【情境1】教師用“清水變紫”的化學小魔術引入課題。首先將無色透明的液體（苯酚稀釋液）倒入試管中，再滴入幾滴FeCl3溶液，觀察其變化。（通過實驗來激發學生的學習興趣）接著提問：FeCl3溶液遇到什么樣的物質會呈現紫色？（從學生掌握的知識來看，他們知道FeCl3溶液遇硫氰化鉀溶液會呈現血紅色）

【情境2】多媒體播放“苯酚的前世今生”，讓學生了解外科消毒之父——利斯特將苯酚引入外科消毒的事跡，展示以苯 、甲苯為原料獲得苯酚的方法，并用苯酚去合成酚醛樹脂、雙酚A等物質，由此引出新課主題——苯酚。

評析：通過創設情境的方式，讓學生對苯酚的性質、發現史以及它在生產生活中的重要用途有更多的了解，這樣就可以將學生的學習興趣激發出來，并將這種興趣轉變為強烈的求知欲，讓學生從生活走進化學，從而提升化學價值觀。

環節二：微觀探析，性質預測

【過渡】苯酚分子中的C、H、O原子之間是如何連接的？

【素材1】苯酚的結構模型。讓學生通過觀察模型，分析出苯酚的官能團是—OH，并對苯酚分子中的各個原子是否共面進行討論，最后歸納它的分子式和結構簡式。

【素材2】苯酚和生活中常見的酚，如茶葉中的茶多酚、丁香花中的丁香酚、百香果中的焦性兒茶酚等的結構簡式。讓學生觀察多種物質的結構異同點，總結出酚的定義——羥基與苯環直接相連的有機化合物，知道苯酚是最簡單的酚。

【教師引導】對比醇和酚、苯和苯酚結構的差異，為學生后續學習基團的相互影響做好鋪墊。

【素材3】苯酚軟膏使用說明書。讓學生閱讀苯酚軟膏使用說明書，并從化學學科的角度分析說明書中體現了苯酚的哪些性質，再結合苯酚的結構展開討論，預測苯酚的性質。（①苯酚能溶于酒精；②苯酚具有酸性；③苯酚能與空氣中的某種物質反應）

評析：首先從微觀角度引導學生對苯酚的結構模型進行觀察分析，歸納出苯酚分子結構的特點；然后結合生活中的事實，讓學生從化學學科的角度進行判斷；最后宏微結合，推測苯酚的性質，突出“結構決定性質”在有機物性質學習中的作用。

環節三：實驗探究，深入學習

依據學生對苯酚物理性質和化學性質的預測，讓學生分組設計并完成實驗。

【探究實驗一】探究苯酚的物理性質

實驗方案：

（1）觀察苯酚的顏色、狀態，并小心地聞它的氣味。

（2）溶解性實驗（溶劑分別為冷水、熱水和乙醇）。

重點：歸納出苯酚的顏色、氣味、狀態及其溶解性和毒性。

強調：苯酚對皮膚有強烈的腐蝕性，使用時要小心，如不慎讓苯酚沾到皮膚上，應立即用酒精沖洗，再用水沖洗。

【探究實驗二】探究苯酚的氧化反應

學生分組完成苯酚溶液與高錳酸鉀溶液反應的實驗。由高錳酸鉀溶液褪色推知：苯酚可以被高錳酸鉀氧化。同理可推氧化性強的氧氣也可氧化苯酚，進而解釋苯酚軟膏使用說明書中的注意事項“用后擰緊瓶蓋”。苯酚在空氣中久置后會氧化變紅。

【探究實驗三】探究苯酚的酸性

教師提供實驗所需儀器和藥品，首先基于“酸的通性”逐步引導學生思考、小組討論，然后對實驗方案進行設計，最后通過實驗對苯酚的酸性進行驗證并探究苯酚酸性的強弱。

實驗記錄如表1所示。

【教師引導】根據方案（1）～（4）可知，苯酚有弱酸性，且酸性比H2CO3弱；依據方案（4）的實驗現象可推知反應生成物中存在苯酚。除了苯酚，還會有哪一種生成物呢？是Na2CO3還是NaHCO3？

繼續實驗進行重點突破，實驗記錄如表2所示。

【素材4】濃度均為0.1 mol/L的乙醇和苯酚溶液的pH值。

【教師點撥】引導學生應用“結構決定性質”的認知模型，分析和比較苯酚和乙醇的分子結構，發現二者雖然官能團都是—OH，但—OH與苯環相連后，—OH的性質被激活了，在苯環的作用下，羥基中的O—H 鍵的極性比乙醇中的更強，容易斷裂，因此苯酚在水分子的作用下呈現弱酸性。

評析：加深學生對有機化合物官能團相互作用的理解，感受科學實驗探究的一般步驟。通過對苯酚和NaOH溶液反應本質的分析，讓學生了解到NaOH打破了苯酚的電離平衡，從而讓學生從平衡和變化的角度來理解化學反應，培養學生的變化觀念與平衡思想；引導學生運用所學的理論知識和化學原理設計苯酚酸性強弱的實驗方案，并從多角度來證明預測的實驗結果，培養學生的科學探究與創新意識、證據推理與模型認知等化學學科核心素養。

【過渡】苯酚中的苯環激活了—OH，反之，—OH對苯環有沒有影響呢？

【探究實驗四】探究苯酚的取代反應

教師演示苯酚溶液與飽和溴水的反應，讓學生觀察并記錄實驗現象，引導學生分析反應產物，完成化學方程式的書寫。學生根據已有知識很容易得出該反應是取代反應，還能分析出是三元取代。該實驗方法可用于苯酚的定性檢驗和定量測定。

學生思考討論，對比苯酚和苯分別與Br2發生的取代反應（如表3）。

【結論】苯酚中的—OH激活了苯環上羥基鄰位和對位的H原子。

【歸納】苯酚中苯環與—OH兩個基團的相互影響，使苯酚在性質上與只有單個基團的物質有所差別，表現為苯酚具有弱酸性，更易發生取代反應。

評析：通過對苯酚、苯分別與Br2的反應的比較，讓學生感受苯環上羥基的作用，從而進一步加深學生對有機化合物中基團之間相互作用的理解；引導學生基于宏觀上對苯酚性質的認識，從微觀的角度對反應斷鍵原理進行分析，逐漸建立起宏觀與微觀相結合的思維模式，培養“宏觀辨識與微觀探析”化學學科核心素養。

【過渡】由于濃度大的溴水污染嚴重、安全性低，環保部門用另一種試劑檢驗苯酚，一樣非常靈敏。

【探究實驗五】探究苯酚的顯色反應

學生分組完成苯酚稀溶液與氯化鐵溶液的反應，溶液顯紫色，揭秘本節課課始的“清水變紫”小魔術。苯酚與氯化鐵溶液的顯色反應也可用于苯酚的檢驗。

環節四：學以致用，解決問題

【問題】苯酚有毒，如何處理含苯酚的工業廢水？

評析：引導學生對苯酚的性質進行梳理，解決含酚類的工業廢水的處理問題，以此來培養學生的“科學態度與社會責任”化學學科核心素養。

五、教學反思

在新課程改革的推動下，學生的學科核心素養培養備受關注和重視。教師應以課堂教學為載體，將學科核心素養的培養內化到學生的學習過程中。這節課以“生活→化學→社會”為主線，采用情境式教學， 讓學生體驗到“有趣”“有用”的化學，感受到化學的學科魅力與社會價值，在收獲知識的同時提升學科關鍵能力，發展化學學科核心素養。

從知識層面上看，學生通過觀看“苯酚的前世今生”視頻和認識生活中常見酚的結構，掌握酚類的結構特點及苯酚的分子式、結構簡式，了解苯酚的用途。以苯酚軟膏使用說明書為載體，通過閱讀說明書和實驗探究，學生了解了苯酚的物理性質，理解了苯酚的弱酸性、取代反應、顯色反應和氧化反應等化學性質；通過比較乙醇中醇羥基和苯酚中酚羥基化學性質的不同，認識苯環對羥基的影響；通過對比苯與苯酚中的苯基，發現其化學性質的異同，認識羥基對苯環的影響，更深入地理解有機物中不同基團之間存在著相互影響。

從能力層面上看，學生通過操作、觀察和分析苯酚的性質實驗，提高了實驗操作技能，發展了科學探究能力，培養了解決實際問題的能力，形成了合作學習的習慣；通過苯酚與苯、乙醇的性質比較，培養了猜想和推測能力，學會對比分析的方法；通過苯酚的結構及官能團分析，推測苯酚可能具有的性質，從結構差異角度解釋性質差異，感悟“結構決定性質”的學科思想方法，掌握有機物研究的一般步驟和方法。在這一過程中，學生的遷移能力得到了極大的提升，學生學會了運用所學的知識解決含苯酚工業廢水的處理問題，做到學以致用。

從素養層面上看，通過苯酚結構的學習，學生培養了“模型認知”化學學科核心素養；通過苯酚軟膏使用說明書的閱讀以及課堂探究活動，學生發展了“證據推理、科學探究與創新意識、平衡思想”等化學學科核心素養；學生在實驗探究中理解苯環與酚羥基兩基團的相互影響與制約，完善了對“結構決定性質，性質反映結構”這一辯證關系的理解，培養了“變化觀念、宏觀辨識與微觀探析”等化學學科核心素養；通過對含苯酚的工業廢水的處理，學生提升了“科學態度與社會責任”化學學科核心素養。

教師對化學學科本質的深刻認識以及對化學學科核心素養內涵的正確理解，是學生化學學科核心素養形成與發展的重要保障。教師在進行課堂教學設計時，要盡可能地把可以使用的資源都挖掘出來，對它們進行加工、整合、創造性地運用，拓寬學科問題的角度和深度，有目的、有計劃地落實課堂教學的素養目標。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準：2017年版2020年修訂［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］? 鄭麗瑜.基于化學學科核心素養的課堂教學研究：以“弱電解質的電離”教學為例［J］.中學教學參考，2021（11）：67-68，81.