丁浩

摘要：作者參加了2014年度“一師一優(yōu)課、一課一名師”優(yōu)課活動(dòng)，獲得“部級(jí)”優(yōu)課“天然氣的利用甲烷”，文章從課題選擇、教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和課堂實(shí)錄和后期整理等方面對(duì)環(huán)節(jié)進(jìn)行梳理，同時(shí)比較一師一優(yōu)課和常規(guī)評(píng)優(yōu)課的異同，并結(jié)合參評(píng)過(guò)程中的收獲和不足進(jìn)行反思和總結(jié)，探討參加“一師一優(yōu)課”的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：一師一優(yōu)課；甲烷；氯代反應(yīng)；爆炸極限

文章編號(hào)：1008—0546（2016）07—0053—04

中圖分類號(hào)：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/i.issn.1008—0546.2016.07.019

教育部從2014年度開(kāi)始推出的“一師一優(yōu)課，一課一名師”活動(dòng)在教學(xué)一線得到了教師的熱烈響應(yīng)，截止2016年3月10日，全國(guó)共有34754節(jié)參加高中化學(xué)優(yōu)課評(píng)比，部?jī)?yōu)課率3.86%，江蘇省共有2079節(jié)參加高中化學(xué)優(yōu)課評(píng)比，共12節(jié)部級(jí)優(yōu)課（優(yōu)課率5.77%0），僅次于北京（13節(jié)），列全國(guó)第二。一線教師參與此項(xiàng)活動(dòng)的熱情很高，也體現(xiàn)了較高的教育教學(xué)水準(zhǔn)。

“一師一優(yōu)課”優(yōu)課評(píng)比與評(píng)優(yōu)課、公開(kāi)課相似，主要是要在課堂上呈現(xiàn)自己的教學(xué)特色、教學(xué)能力，特別是對(duì)教學(xué)的把控能力：與各地每?jī)赡暌淮蔚脑u(píng)優(yōu)課相比，“一師一優(yōu)課，一課一名師”提供了更多的教師展現(xiàn)的機(jī)會(huì)，鼓勵(lì)教師充分發(fā)揮信息技術(shù)手段，展現(xiàn)自己的優(yōu)秀的教育教學(xué)能力，應(yīng)該說(shuō)這也是廣大一線教師踴躍參與的原因之一。“一師一優(yōu)課”突出了教師的自主選擇性，可以自主選擇課題，可以選擇自己熟悉的課題，也可以是比較有挑戰(zhàn)性的課題：可以自主選擇學(xué)生，可以借班上課、也可以是自己任教班級(jí)的學(xué)生（與學(xué)生的磨合度可以很高）；可以根據(jù)教學(xué)進(jìn)度自主選擇授課時(shí)間；甚至課堂教學(xué)組織形式，上課地點(diǎn)等等，都可以自主選擇。后期的處理、制作可以進(jìn)行剪輯進(jìn)而優(yōu)化。本文結(jié)合筆者參加2014年度“一師一優(yōu)課、一課一名師”優(yōu)課活動(dòng)中獲得“部級(jí)”優(yōu)課《天然氣的利用甲烷》，反思得失，以供同行參考。

一、清楚教學(xué)特質(zhì)。明確課題選擇方向

“一師一優(yōu)課”與評(píng)優(yōu)課、公開(kāi)課最大的區(qū)別就是可以自主選擇課題和自主調(diào)節(jié)教學(xué)進(jìn)度，可以選擇相對(duì)熟悉的課題或關(guān)注度不高的課題，減少和其他老師“撞衫”的可能。選擇課題時(shí)要充分挖掘課堂的學(xué)科意義和社會(huì)意義，不僅關(guān)注知識(shí)的建構(gòu)，更關(guān)注學(xué)科素養(yǎng)的養(yǎng)成。

基于以上考慮，筆者選擇的課題是蘇教版（必修2）專題3有機(jī)化合物的獲得與應(yīng)用部分第一單元《天然氣的利用甲烷》。烴是有機(jī)化合物的基礎(chǔ)，而甲烷又是最簡(jiǎn)單的烴，通過(guò)甲烷的學(xué)習(xí)，嘗試從結(jié)構(gòu)角度認(rèn)識(shí)有機(jī)物，從化學(xué)鍵角度理解有機(jī)反應(yīng)，可以說(shuō)這是學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的開(kāi)山之作，是學(xué)生第一次從科學(xué)角度零距離接觸有機(jī)物，是學(xué)生在化學(xué)學(xué)科“物質(zhì)觀”中涉及的一大類物質(zhì)。

甲烷作為一種重要的化石燃料，正逐漸受到各國(guó)關(guān)注，可燃冰、頁(yè)巖氣也逐漸走進(jìn)人們的視角，可燃冰大量存在于海底和永久凍土中，我國(guó)南海擁有豐富的可燃冰資源，這些不僅可以引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更能激發(fā)學(xué)生的強(qiáng)烈的愛(ài)國(guó)主義精神，培養(yǎng)學(xué)生海洋大國(guó)情懷。

二、研讀學(xué)習(xí)目標(biāo)，突出核心素養(yǎng)培養(yǎng)

學(xué)習(xí)的最終目標(biāo)指向?qū)W習(xí)者具有自主學(xué)習(xí)的愿望和能力，成為主動(dòng)、積極的終身學(xué)習(xí)者，教與學(xué)是學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中即以活動(dòng)為載體，引導(dǎo)學(xué)生在活動(dòng)中探索，在活動(dòng)中構(gòu)建自己的知識(shí)體系，獲得或提高相關(guān)技能，提升學(xué)生溝通互助力、社會(huì)參與力和自主行動(dòng)力。

科學(xué)認(rèn)識(shí)和觀念、科學(xué)思維與方法、科學(xué)探究與實(shí)踐，科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，“甲烷”涉及了甲烷的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和用途，同時(shí)，盡管甲烷是最簡(jiǎn)單的有機(jī)物，其它有機(jī)物可以看做是在甲烷的基礎(chǔ)上衍生而得到的，所以從知識(shí)上看，甲烷的學(xué)習(xí)還肩負(fù)著傳遞有機(jī)物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)學(xué)習(xí)的一般方法的功能。從社會(huì)功能上看，通過(guò)甲烷的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)社會(huì)事務(wù)的主動(dòng)參與意識(shí)和能力。結(jié)合學(xué)習(xí)目標(biāo)，對(duì)教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行分解，詳見(jiàn)表1。

三、精心設(shè)計(jì)活動(dòng)。厘清課堂教學(xué)主線

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀提倡學(xué)生以生活經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)主動(dòng)建構(gòu)學(xué)科知識(shí)（或知識(shí)體系），學(xué)習(xí)過(guò)程即知識(shí)建構(gòu)的過(guò)程，學(xué)生在體驗(yàn)中進(jìn)行學(xué)習(xí)、在體驗(yàn)中獲取經(jīng)驗(yàn)并進(jìn)行知識(shí)的建構(gòu)。用建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)觀來(lái)指導(dǎo)課堂教學(xué)的主線設(shè)計(jì)，就是要讓課堂教學(xué)的五條基本線索圍繞學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)、參與和體驗(yàn)活動(dòng)、獲取知識(shí)、形成能力和價(jià)值觀進(jìn)行設(shè)計(jì)和展開(kāi)，充分體現(xiàn)新課程理念，強(qiáng)化課堂教學(xué)的有效生成，促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)?；诮虒W(xué)目標(biāo)和以上設(shè)想，設(shè)計(jì)本課題的教學(xué)基本線索（詳見(jiàn)表2）。

四、深度打磨細(xì)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)

本節(jié)課設(shè)計(jì)了三個(gè)探究活動(dòng)：甲烷空間結(jié)構(gòu)模型、甲烷和氧氣反應(yīng)，甲烷的氯代反應(yīng)，海底可燃冰開(kāi)采的可行性分析。

1.搭建模型探結(jié)構(gòu)——培養(yǎng)學(xué)生合作推理能力

甲烷的正四面體空間結(jié)構(gòu)，由于高一學(xué)生還沒(méi)有學(xué)習(xí)立體幾何，對(duì)甲烷的結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)更多的要建立在實(shí)物模型上，起先設(shè)想采用四個(gè)同等大小的氣球自由捆綁，自然伸展得到正四面體（用氣球表示氫原子電子云，連接點(diǎn)表示碳原子），但是實(shí)際課堂教學(xué)中，由于操作的不恰當(dāng)，容易導(dǎo)致氣球的破裂而使得活動(dòng)無(wú)法順利進(jìn)行：改用球棍模型又只能得到固定的空間結(jié)構(gòu)：最后改為采用橡皮泥和牙簽搭建模型（根據(jù)碳的四價(jià)原則），學(xué)生主要得到正四面體、四棱錐和正方形三種模型，再結(jié)合空間對(duì)稱性和最小位阻（電子對(duì)之間的排斥作用），得出甲烷的空間結(jié)構(gòu)是正四面體。

同時(shí)，教師演示四個(gè)大小相等的氣球捆綁，自然伸展得到的空間形狀，進(jìn)一步解釋空間位阻，與學(xué)生搭建的模型相互印證。以上實(shí)際操作能夠使學(xué)生直觀感受到甲烷的結(jié)構(gòu)，但是如果增加甲烷的共價(jià)鍵參數(shù)（鍵長(zhǎng)和鍵角），在甲烷氯代反應(yīng)后利用二氯甲烷只有一種結(jié)構(gòu)可以排除正四棱錐和正方形（如果是正四棱錐和正方形，那么有兩種二氯甲烷），理論聯(lián)系實(shí)際，可以使探究活動(dòng)更完美。

2.預(yù)料之中的意外——培養(yǎng)學(xué)生風(fēng)險(xiǎn)判斷意識(shí)

“西氣東輸”的主角——甲烷不遠(yuǎn)萬(wàn)里來(lái)到，體現(xiàn)了甲烷的穩(wěn)定性，天然氣也逐漸成為了家用燃?xì)?，但是天然氣爆炸時(shí)有發(fā)生，需要提高學(xué)生的風(fēng)險(xiǎn)防范意識(shí)。不純的可燃性氣體燃燒容易發(fā)生爆炸，這是常識(shí)，但是教師一般課堂上會(huì)回避爆炸，學(xué)生對(duì)這種“意外”也僅僅是耳聞，難以目睹，缺乏感性認(rèn)識(shí)。

教學(xué)中選擇了歐洲牛棚發(fā)生爆炸的視頻，由于牛群排泄出來(lái)的甲烷聚集，達(dá)到爆炸極限而引發(fā)火災(zāi)（在相對(duì)開(kāi)放的環(huán)境中），如果在相對(duì)封閉的環(huán)境中極易引發(fā)爆炸。課堂中模擬真實(shí)的爆炸實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生置身于比較真實(shí)的場(chǎng)景，可能會(huì)對(duì)隱含的風(fēng)險(xiǎn)有切身的體會(huì)。當(dāng)然，考慮到安全性，實(shí)驗(yàn)的爆炸的強(qiáng)度和使用的材料要嚴(yán)格控制和篩選。

（1）結(jié)合安全性，為了較為明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)中采用紙質(zhì)茶葉桶（高度l0cm，直徑8cm），上下開(kāi)口（上口用脫脂棉封?。?/p>

（2）從下口伸入導(dǎo)管接近上部，通人甲烷（課前用儲(chǔ)氣袋收集甲烷），利用向下排空氣法收集較純凈的甲烷：

（3）取走脫脂棉，點(diǎn)燃，可以看到淡藍(lán)色火焰（同時(shí)把茶葉桶置于講臺(tái)邊緣，有利于空氣從底部進(jìn)入桶內(nèi)）；燃燒大約兩分鐘后，發(fā)出較大的“噗”聲，同時(shí)茶葉桶向上彈起。

實(shí)驗(yàn)中，隨著甲烷的燃燒，空氣從底部開(kāi)口處進(jìn)入到茶葉桶中，形成甲烷和空氣的混合氣體，在點(diǎn)燃情況下發(fā)生爆炸。學(xué)生通過(guò)這種非破壞性的爆炸實(shí)驗(yàn)，能夠較好地接近生活，更真實(shí)地理解爆炸原理，從而逐漸形成風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，并運(yùn)用到生活實(shí)際中，同時(shí)可以使具有的學(xué)科知識(shí)更具生活價(jià)值。

3.放大細(xì)節(jié)得真諦——培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力

按照教學(xué)進(jìn)度，蘇教版必修二專題3第一單元“天然氣的利用甲烷”教學(xué)在4月初進(jìn)行，4月的江南春寒料峭，氣溫較低（一般低于10℃），在室內(nèi)自然光照射條件下，甲烷和氯氣的氯代反應(yīng)很難進(jìn)行：采用太陽(yáng)光直射反應(yīng)較快，但是由于日光強(qiáng)度難控制，反應(yīng)速率過(guò)快容易出現(xiàn)安全事故。

實(shí)驗(yàn)中采用甲烷氣體適當(dāng)過(guò)量，用排飽和食鹽水的方法向50mL量筒先后通入42mL氯氣和8mL甲烷（甲烷密度小于氯氣，先通氯氣后通甲烷有利于兩種氣體充分混合）。

在醫(yī)用反射燈配上150w白熾燈近距離照射（其中的不銹鋼反射可以得到更多能量，使得溫度上升更為明顯）。使用攝像頭取像投影，可以清晰地觀察到1min左右出現(xiàn)液面上升，2min明顯上升，在3min瞬間液面略有下降，然后較為迅速地上升，經(jīng)過(guò)6min左右反應(yīng)終止，液體幾乎充滿量筒。

從反應(yīng)機(jī)理角度分析，甲烷氯代反應(yīng)有鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)和鏈終止三個(gè)階段。

鏈引發(fā)時(shí)，由光照提供能量氯氣分子離解為氯原子，需要吸收能量，所以開(kāi)始階段（前2 min）較慢。

鏈增長(zhǎng)過(guò)程中，反應(yīng)①甲烷和氯原子反應(yīng)生成甲基自由基和氯化氫，活化能較小，反應(yīng)放出少量熱量，氣體體積略有膨脹，所以在反應(yīng)瞬間出現(xiàn)液面下降現(xiàn)象。

反應(yīng)②中甲基自由基和氯氣反應(yīng)生成一氯甲烷和氯原子活化能（Ea）小，但是放熱較多，能夠持續(xù)提供鏈增長(zhǎng)需要的能量，反應(yīng)能夠較快進(jìn)行，所以在3min后反應(yīng)迅速進(jìn)行。

4.開(kāi)采海底可燃冰——培養(yǎng)學(xué)生權(quán)衡決策能力

可燃冰是甲烷水合物，全球海底天然氣水合物中的甲烷總量約為地球大氣中甲烷總量的3000倍，而且可燃冰燃燒生成二氧化碳和水，沒(méi)有污染，是極具開(kāi)發(fā)前景的清潔能源，一旦開(kāi)采技術(shù)獲得突破性進(jìn)展，那么可燃冰必然會(huì)成為21世紀(jì)的主要能源。可燃冰主要存在于海底等高壓、低溫處，我國(guó)僅南海就有194億立方米（儲(chǔ)量足夠我國(guó)使用100年），頁(yè)巖氣是甲烷在自然界中的又一存在形式，儲(chǔ)量豐富，我國(guó)儲(chǔ)量極為豐富，可采儲(chǔ)量占已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的36%，位居世界第一。但是，與日本的可燃冰開(kāi)采技術(shù)、美國(guó)的頁(yè)巖氣開(kāi)采技術(shù)有較大的差距，開(kāi)發(fā)利用的形勢(shì)不容樂(lè)觀。

但是，盲目開(kāi)采可燃冰會(huì)帶來(lái)極其嚴(yán)重的后果，等量甲烷引發(fā)的溫室效應(yīng)為CO₂的20倍，可燃冰存在于海底高壓、低溫處，大規(guī)模開(kāi)采時(shí)如若不慎讓甲烷逸散到空氣中，后果不堪設(shè)想?？扇急怨腆w形式存在于海底，大規(guī)模開(kāi)采必然會(huì)影響到海底的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，如果處理不當(dāng)，可能會(huì)引起地質(zhì)災(zāi)害。在可燃冰的開(kāi)采中要涉及開(kāi)采、保存和運(yùn)輸方式。

基于以上考慮，設(shè)置了交流討論環(huán)節(jié)：請(qǐng)從可燃冰的存在條件分析，可燃冰需要的開(kāi)采條件和可能帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)（溫室效應(yīng)、海底坍塌、可燃冰極易氣化、導(dǎo)致不安全因素）。盡管囿于知識(shí)面和社會(huì)閱歷，學(xué)生對(duì)此問(wèn)題的回答不盡完善，但是能夠引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會(huì)，關(guān)注能源問(wèn)題，培養(yǎng)風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)和權(quán)衡決策能力，不就是我們教育的成功之處嗎？

五、熟悉授課場(chǎng)景。力求全面展現(xiàn)活動(dòng)

一師一優(yōu)課常用錄像的方式，不同于一般的評(píng)優(yōu)課，評(píng)委是在現(xiàn)場(chǎng)的，所以除去教學(xué)環(huán)節(jié)外，還需要注意錄像環(huán)節(jié)，需要攝像機(jī)及時(shí)捕捉課堂之美。所以熟悉場(chǎng)地，電腦的操作系統(tǒng)的匹配、視頻播放軟件是否安裝到位，包括環(huán)境溫度（由于需要錄像，照明設(shè)備的使用可能會(huì)使得室內(nèi)溫度升高）；了解攝像頭的視角，了解攝像盲點(diǎn)，攝像頭一般是聲控的，隨著聲音的轉(zhuǎn)向，可能沒(méi)有連續(xù)性。

與相關(guān)工作人員溝通，讓工作人員了解課堂的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、注意重點(diǎn)。比如課堂投影實(shí)驗(yàn)時(shí)，沒(méi)有發(fā)出聲響，但是需要在畫面上完整地顯示出來(lái)，這樣錄像才能體現(xiàn)教學(xué)過(guò)程；再如，甲烷點(diǎn)燃后爆炸實(shí)驗(yàn)，燃燒一段時(shí)間后會(huì)突然爆炸，所以需要攝像鏡頭提前對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)；學(xué)生討論時(shí)不同地點(diǎn)、多角度發(fā)出聲音，攝像頭可能轉(zhuǎn)動(dòng)比較頻繁，得到的畫面不是很連貫，沒(méi)有重點(diǎn)，這也需要工作人員重點(diǎn)控制，保證畫面的連貫性。

一師一優(yōu)課為基層教師提供了展現(xiàn)自我的舞臺(tái)，我們一線教師要能夠在這個(gè)舞臺(tái)上充分展現(xiàn)教學(xué)水平、教學(xué)能力，貢獻(xiàn)最燦爛的教學(xué)藝術(shù)。