新課程理念下的“再探配合物”課堂教學設計

摘要：基于新課程理念，創設從分子內到分子間探究生命和生活的奧秘的教學情境，構建配合物與超分子單元教學目標和課時教學目標，進而分配教學內容和教學環節。“再探配合物”為配合物與超分子單元教學第二課時，以培養學生核心素養為導向，在生命和生活大情境下創設了三個具體教學情境，通過考查學生核心素養，夯實立德樹人成效，增強學生社會責任感，完成教學目標。

關鍵詞：配合物" 新課程" 核心素養

一、課標呈現

知道配位鍵的特點，認識簡單配位化合物的成鍵特征，了解配位化合物的存在與應用，認識物質的性質與微觀結構的關系，知道簡單配合物的制備。

二、教學內容分析

（一）內容分析

本節課內容屬于人教版選擇性必修二教材第三章第四節——配合物和超分子。本節課為配合物第二課時，教材內容設置為“配合物→配合物的制備與轉化→配合物的應用”，幫助學生認識配合物的組成、結構、性質與制備，并從資料卡片中了解配合物在生命中的應用。本節課的核心是配位平衡和配合物的轉化，通過構建配位平衡模型進階到配位轉化，進而全面掌握配合物的深層次知識。

（二）素養呈現

引導學生構建認知模型，根據實驗現象的分析幫助學生建構平衡觀、轉化觀。以磺胺嘧啶銀這種銀配合物的殺菌消毒導入，構建配合物內界解離平衡模型，揭示現象的本質和規律，再運用解離平衡模型解釋血紅蛋白運輸氧氣的工作原理和CO中毒原因并尋找CO中毒的解毒方法。活動中，讓學生自主設計實驗方案，培養學生運用模型分析和處理關于配合物結構的應用問題的能力，提高學生的實驗探究能力，發展學生“證據推理與模型認識”“變化觀念與平衡思想”“科學探究與創新意識”“科學態度與社會責任”等化學學科核心素養。

三、學情分析

學生已經學習了共價鍵、化學反應平衡、沉淀溶解平衡等相關知識，知道重金屬離子能夠使蛋白質變性失活，學習了配位鍵的形成和表示方法。所以，學生對常見的配合物相關知識有一個較為全面的認識。但是，學生對于配合物的內界解離和配合物的轉化原理不是很清楚，尤其是面對真實問題情境，分析、設計、評價實驗方案的能力有待進一步提高。

本課時教學中可能存在的障礙和對策：

知識方面：學生對化學平衡、水溶液中的離子平衡、沉淀溶解平衡等知識有一定的掌握，但對配位平衡這一知識較為陌生。教師可做恰當的啟發與引領。

能力方面：學生可以根據已有知識推測抗菌消毒原理，但設計具體實驗方案進行證實或證偽的能力較弱。教師可以讓同學們集思廣益，綜合評價得出恰當的實驗步驟。

素養方面：學生對于一些模型如“強制弱”“沉淀轉化”等，有基本的理解和簡單的應用，但在模型的類比和設計建構，并自主運用到生活情境中解決實際問題的素養有待進一步提升。教師可以讓不同水平的學生回答問題，準確把握不同水平學生的障礙點。

四、教學目標

分析磺胺嘧啶銀的長效抗菌機制，認識到金屬配合物存在解離平衡，并且感受到化學學科在生命活動中的意義。

能說出氯化二氨合銀中微粒間作用的類型，能說明血紅蛋白的成鍵類型，建立微觀配位原子與宏觀配合物穩定性的聯系。

設計二氨合銀離子存在解離平衡，形成利用實驗證據進行推理的思維，建立配合物內界解離平衡模型并運用該模型解釋金屬配合物的典型性質。

分析血紅蛋白運輸氧氣的過程，深刻認識到化學學科在生命活動中的價值。能分析出CO中毒原因，并根據配合物及平衡變化知識給出解毒的辦法。

了解我國著名化學家唐敖慶教授和徐光憲教授在配位化學及其應用領域的重要貢獻，認識到配位化學的快速發展，堅定愛國熱情和社會責任。

五、教學方法

實驗法、討論法、師生互動交流法。

六、實驗用品

[Ag（NH3）2]Cl溶液，KI溶液，NaCl溶液，濃NaCl溶液（飽和），0.01 mol/L HNO3溶液，0.01 mol/L HCl溶液。

七、教學重點和難點

重點：（1）二氨合銀離子的解離平衡。

（2）血紅蛋白應用中的轉化知識。

難點：（1）設計實驗證明二氨合銀離子的解離平衡。

（2）血紅蛋白攜氧原理和CO中毒的解毒原理。

八、教學過程

【引入】人類的生命和生活是離不開化學的，更離不開一類化學物質——配合物，請看：這些物質都是生命和生活所需要的。想問問大家這些物質中金屬原子與非金屬原子之間是什么樣的相互作用力。像這樣的一類物質屬于配位化合物，簡稱配合物。

那為什么生命和生活都更離不開配合物呢？

首先來看生活方面——

環節一：探究抗菌劑的抗菌原理

【情境】生活中免不了會受傷，如燙傷，對于傷口要進行長效抗菌處理，會使用磺胺嘧啶銀這樣一種銀配合物。

【問題鏈1-1】磺胺嘧啶銀為什么可以長效抗菌防止細菌感染？

【活動1-1】小組交流討論后回答：①有銀離子，重金屬離子，使細菌病毒蛋白質變性失活。②磺胺嘧啶銀解離出銀離子的過程是可逆的。

【問題鏈1-2】如何設計實驗證明[Ag（NH3）2]+存在解離平衡？

【活動1-2】

實驗方案設計方案①：[Ag（NH3）2]Cl溶液，滴入KI溶液，預測有黃色沉淀生成。

實驗方案設計方案②：[Ag（NH3）2]Cl溶液，滴入NaCl溶液，預測有白色沉淀生成。

實驗方案設計方案③：[Ag（NH3）2]Cl溶液，滴入HNO3溶液，預測有白色沉淀生成。

實驗方案設計方案④：[Ag（NH3）2]Cl溶液，滴入HCl溶液，預測有白色沉淀生成。

學生分組討論實驗方案，再分組進行實驗：

【問題鏈1-3】[Ag（NH3）2]+解離程度可以用什么方式來表達呢？

【活動1-3】對[Ag（NH3）2]+解離程度進行定量表達和分析。

［Ag（NH3）2］Cl［Ag（NH3）2］++Cl-

［Ag（NH3）2］+Ag++2NH3K=c（Ag+）·c2（NH3）[]c{［Ag（NH3）2］+}=9.1×10-8

[]I-

AgI（s）Ag+（aq）+I-（aq）Ksp=8.5×10-17

［Ag（NH3）2］++I-AgI+2NH3K=c2（NH3）[]c{［Ag（NH3）2］+}·c（I-）=1.1×109

AgCl（s）Ag+（aq）+Cl-（aq） Ksp=1.8×10-10

【歸納11】金屬配合物部分解離出金屬陽離子，可以通過解離平衡常數衡量配合物的解離程度。

（設計意圖：通過實驗探究，證明[Ag（NH3）2]+是部分解離，動手操作實驗、分析實驗現象得出正確結論，通過實驗方案設計和實驗探究，診斷并發展學生的科學探究與創新意識。）

【過渡】也正是如此，磺胺嘧啶銀才能長效殺菌，果然生活離不開配合物。再來看看配合物在生命中又是怎樣的。

環節二：探知血紅蛋白的工作原理

【情境】血紅蛋白是生命活動中所必需的，那其工作原理是怎樣的呢？

【問題鏈2-1】血紅蛋白分子中鐵原子和周圍的氮原子之間是什么相互作用？

【活動2-1】小組交流討論后回答：配位鍵。

【問題鏈2-2】血紅蛋白在生命活動中主要起到什么作用？

【活動2-2】小組交流討論后回答：運輸氧氣。

【問題鏈2-3】既然是運輸，那么應該包含怎樣的過程？

【活動2-3】小組交流討論后回答：結合和釋放，所以是一個可逆過程。

【問題鏈2-4】為什么能夠結合氧氣？具體是哪兩個原子之間結合？

【活動2-4】回答：配位鍵，Fe—O。寫出化學反應：Hb+O2HbO2

【問題鏈2-5】為什么能夠結合CO？具體是哪兩個原子之間結合？

【活動2-5】回答：配位鍵，Fe—C。寫出化學反應：Hb+COHbCO

【問題鏈2-6】氧氣和CO哪個更容易結合？為什么

【活動2-6】回答：Fe—C，HbO2 +COHbCO+O2

【問題鏈2-7】回答得很全面，結合CO的血紅蛋白將會失去運輸氧氣的能力，從而造成中毒，那該怎樣急救呢？

【活動2-7】回答：通氧氣。

【問題鏈2-8】可是CO更容易結合血紅蛋白，通氧氣行嗎？

【活動2-8】回答：HbO2+COHbCO+O2 37 ℃時，K＝220。

雖然CO更容易結合，但是通入氧氣濃度增大使平衡左移，可以實現“逆天改命”。

（設計意圖：讓學生認識血紅蛋白運輸氧氣的本質是通過配位鍵相互作用，使其認識到配位鍵在生命中的價值，清楚化學學科在生命活動中的意義。通過設置的問題鏈，揭示配合物轉化實質：一般是從解離程度大的轉化為解離程度小的，但是也可以通過改變條件，讓解離程度小的轉化為解離程度大的。同時，增強學生將所學化學知識應用于實際生活的能力，體現化學學科的價值。）

【過渡】通過學習，我們深刻地感受到了：配合物在生命和生活中實在是太重要了，所以配合物的研究一直都是前沿熱門題材，現如今配合物已經發展成化學的一個分支——配位化學，我國科學家在其中作出了巨大的貢獻。

環節三：探討配位化學的發展

【活動3-1】拓寬視野：在配位化學及其應用領域作出重要貢獻的我國著名化學家。

【活動3-2】下面是暨南大學李丹教授團隊制備的高核銅富勒烯核殼結構配合物，以及其他一些配合物。科學家從大環配位化學角度把現代配合物定義為主客體配合物，強調分子之間的相互作用——超分子作用，叫作配位超分子化學，又被稱作廣義配位化學。科學發展真的是一日千里，有關超分子的內容，我們下節課再學習。

（設計意圖：通過介紹在配位化學及其應用領域作出重要貢獻的我國著名化學家，培養學生的愛國主義情懷和社會責任感、歷史使命感，達到育人的目標，同時完成從分子內作用力到分子間作用力的跨越。）

板書設計：

再探配合物一、配合物的解離平衡［Ag（NH3）2］+Ag++2NH3

［Ag（NH3）2］++I-AgI+2NH3

二、配合物的轉化及應用Hb+O2HbO2

Hb+COHbCO

HbO2+COHbCO+O2

三、配位化學的發展

九、教學反思

本節課從磺胺嘧啶銀這種銀配合物的抗菌消毒原理出發，通過蛋白質變性失活引發學生認知矛盾，發現金屬離子濃度在抗菌消毒中的影響，從而讓學生思考問題，然后順理成章地構建配位平衡模型，又通過血紅蛋白的工作原理，深化學生對配合物的轉化的認識以及結構決定性質的核心素養。本節課教學設計圍繞真實問題開展，設置問題鏈、建構模型、解釋與分析現象，將理論和實驗相結合，微觀和宏觀相整合，把理論知識的學習融入真實問題的探究中，激發學生的探究欲望。結合高中生的學習特點，發現核心問題的設置初衷和實際教學效果存在差距，如果能夠進一步細化核心問題，那么將更能夠引發學生深度思考，會更好地培養學生的核心素養和高階思維能力。

十、教學評價

（一）創設關注生命的真實情境，開展深度學習

立足指向深度教學的教學模式：情境—任務—活動—知識—素養。關注生命活動的問題情境更能夠促進學生化學學科素養的發展和形成，貼近學生本體更能夠引發學生共鳴，促進學生的深入思考和解釋分析，有利于培養學生的高階思維能力。教學中創設了磺胺嘧啶銀和血紅蛋白這兩個與生命、生活有關的金屬配合物，通過磺胺嘧啶銀的抗菌消毒，引導學生分析抗菌消毒原理，再結合血紅蛋白，引發矛盾沖突，促使學生深入思考、分析原因，構建配位平衡，體現了深度學習的基本內涵。由生活到生命，引出血紅蛋白這個情境，通過血紅蛋白的工作原理和CO中毒及解毒原理，層層深入，抽絲剝繭，將看不到但又客觀存在的生命活動，以活動的形式生動地展現出來，激發了學生的學習熱情和知識獲得感，極大地提升了學生的興趣和學習動力。

（二）融合生物化學知識和能力，促進學科交叉

基于生命活動的藥物使用，真正實現了生物學科與化學學科知識相配合、相融合。以生物學科知識為載體，化學學科知識為方法，以綜合素養為導向，以學生為本設計課堂活動，踐行有效果、有深度、有內涵的課堂教學方式。以生命體知識為基礎，通過皮膚燒傷、細菌感染、血紅蛋白運輸氧氣、CO中毒與解毒、紅細胞等具體的與生命有關的問題，結合金屬配合物的轉化與應用，一一進行解剖，實現了化學知識的講授和魅力展示，并且在每一個客觀存在的生命活動中，結合化學學科知識，升華了化學學科的內涵和學科價值。

（三）設置驅動性任務活動問題，提升學習能力

本節課在情境中設置驅動性問題鏈，以問題為導向，以配合物（磺胺嘧啶銀和血紅蛋白）為抓手，層層深入，用問題鏈把化學知識從生活延伸到教材內容中，抽絲剝繭地呈現給學生，幫助學生自主構建認識并理解化學的本質。如環節二教學中，從認識血紅蛋白到分析血紅蛋白運輸氧氣再到CO中毒及解毒，讓學生體會科學探究的進階過程，發展學生科學探究與創新意識的核心素養，尤其是氧合血紅蛋白與碳合血紅蛋白的轉化分析，讓學生更加深刻地體會到配合物轉化這一模型的實用性，同時引導學生聯系實際，培養學生的科學精神與社會責任素養。

（四）構建開放性課堂學習環境，關注評價效果

本節課將素養導向的學習任務與課堂教學過程緊密相結合，在任務中開展教學，圍繞著任務執行情況，進行學生評價。通過師生互動、教師評價、學生自評、學生互評、教師追問來展示學生的思考和學習過程，更利于教師基于證據判斷學習目標的達成情況。如環節二中有一條隱藏的主線，即血紅蛋白的工作原理，引導學生從兩個角度思考該轉化過程，一個是從結構角度分析，培養了學生的宏觀辨識與微觀探析素養；另一個是從平衡轉化角度分析，進一步培養了學生的變化觀念與平衡思想素養，初步實現教學目標，即配合物轉化這一模型構建。

參考文獻：

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責任編輯：趙瀟晗