王飛 梁培培

一、教材與學(xué)情分析

“同素異形現(xiàn)象”是普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)2（蘇教版）專題1“微觀結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的多樣性”中第三單元的教學(xué)內(nèi)容?！巴禺愋维F(xiàn)象”是從微觀結(jié)構(gòu)分析單質(zhì)的多樣性，為“同分異構(gòu)現(xiàn)象”（從微觀結(jié)構(gòu)分析化合物的多樣性）和“不同類型的晶體”的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。本節(jié)課內(nèi)容在《學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見》中要求并不高，只要求學(xué)生以碳、氧為例，認(rèn)識同素異形現(xiàn)象，但同素異形現(xiàn)象與生產(chǎn)、生活和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有著密切的聯(lián)系，也影響著與化學(xué)相關(guān)的環(huán)境問題。

本節(jié)的教學(xué)對象是普通高中高一年級的學(xué)生。雖然在初中《科學(xué)》和化學(xué)1（必修）的教材中并沒有學(xué)習(xí)過單質(zhì)碳的性質(zhì)，但是學(xué)生在生活中已經(jīng)積累了一些關(guān)于金剛石和石墨的感性認(rèn)識。雖然已經(jīng)學(xué)習(xí)過化學(xué)鍵的相關(guān)知識，但是不能從微觀的角度去解釋金剛石和石墨性質(zhì)差異的原因，再加上學(xué)生對立體幾何知識的欠缺，在對金剛石和石墨的微觀結(jié)構(gòu)的了解上可能會存在一定的困難。

二、教學(xué)目標(biāo)確立

1.知識與技能

（1）建立同素異形現(xiàn)象和同素異形體的概念；

（2）知道物質(zhì)的多樣性與微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。

2.過程與方法

（1）利用模型了解金剛石和石墨的微觀結(jié)構(gòu)，建立同素異形現(xiàn)象概念；

（2）通過同素異形體的相互轉(zhuǎn)化，加深對同素異形現(xiàn)象的認(rèn)識。

3.情感、態(tài)度與價值觀

（1）感受金剛石、石墨等的微觀結(jié)構(gòu)和用途，體會化學(xué)對生活和社會發(fā)展的貢獻(xiàn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣；

（2）通過對富勒烯、臭氧層的介紹，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會熱點(diǎn)問題，增強(qiáng)學(xué)習(xí)化學(xué)的責(zé)任感。

三、教學(xué)過程

[情境創(chuàng)設(shè)1]

1.3月23日世界氣象日。

2.哥本哈根氣候大會，低碳生活。

3.碳在地殼中含量很低，但形成的化合物卻很多。

[學(xué)生]傾聽，思考。

[你知道嗎]由碳元素所形成的單質(zhì)有哪些？

[生答]金剛石、石墨。

[實(shí)物展示]金剛石、石墨。

[設(shè)疑]那么根據(jù)你的生活體驗(yàn)，你知道金剛石、石墨的用途嗎？

[討論交流]交流討論并得出一些金剛石、石墨的用途。

[圖片展示]裝飾品如鉆石或切割玻璃等、石墨的導(dǎo)電性、潤滑劑等。

[學(xué)生]觀察體會金剛石、石墨外觀的不同，用途的不同；并請學(xué)生代表演示切割玻璃，感受金剛石的硬度。

[樣品展示]鉛筆、竹炭鞋墊、干電池模型等。

[闡述]根據(jù)用途，我們一起來歸納金剛石、石墨的物理性質(zhì)。

[表格填寫]

[學(xué)生]認(rèn)真完成表格填寫，并理解金剛石、石墨的不同用途及物理性質(zhì)差異。

[活動與探究]為什么金剛石和石墨在性質(zhì)上有如此大的差異？

[情境創(chuàng)設(shè)2]

1.請兩個學(xué)生，從教師事先準(zhǔn)備好的兩個黑色塑料袋中分別挑選一個模型，分別找出對方模型與自己的不同點(diǎn)（說明：從碳原子的成鍵方式和空間排列方式角度去分析）。

模型改造如下圖：石墨模型層與層之間用彈簧連接，形象表示出層內(nèi)和層間作用力是不同的。

2.你認(rèn)為哪一個模型是金剛石，哪一個是石墨，說明理由。

[生答]在金剛石晶體中，碳原子之間以共價鍵結(jié)合，每個碳原子和相鄰的4個碳原子形成彼此連接的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。而石墨晶體為層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間的碳原子存在分子作用力，而層內(nèi)每個碳原子和相鄰的3個碳原子相結(jié)合，排列成平面六邊形的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)性質(zhì)差異判斷模型。學(xué)生從“異形”角度認(rèn)識同素異形現(xiàn)象。

[過渡]碳元素還有沒有其他形式呢？

[生答]納米碳管、足球烯等。

[圖片展示]納米碳管實(shí)物圖和微觀結(jié)構(gòu)模型。

[模型展示]足球烯分子結(jié)構(gòu)模型。

[學(xué)生]觀察模型，分析它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

[視頻]介紹納米碳管、足球烯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、用途及部分性質(zhì)。

[學(xué)生]傾聽它們的用途，感受化學(xué)與生活、科學(xué)技術(shù)等的密切聯(lián)系。

[情境創(chuàng)設(shè)]碳元素形成的幾種不同單質(zhì)的結(jié)構(gòu)圖。

[學(xué)生]從微觀結(jié)構(gòu)來看物質(zhì)的多樣性。

[結(jié)論]同一種元素形成幾種不同的單質(zhì)，這種現(xiàn)象稱為同素異形現(xiàn)象。這些單質(zhì)互稱為該元素的同素異形體。

[過渡]除了碳元素有同素異形現(xiàn)象，其他元素還有嗎？

[生答]氧氣、臭氧，紅磷、白磷等。

[情境創(chuàng)設(shè)3]

1.氧氣與臭氧物理性質(zhì)的比較。

2.臭氧層空洞的擴(kuò)大及危害。

[學(xué)生]傾聽、閱讀、思考。

[問題解決]下列各組物質(zhì)中，互為同素異形體的是：

Na和Na+、Fe2O3和Fe3O4、S2和S8、1H和2H

[生答]S2和S8。

[問題解決]表格填寫，學(xué)習(xí)列表比較相似概念：

[學(xué)生]認(rèn)真完成表格填寫，區(qū)別同位素與同素異形體。理解同素異形現(xiàn)象討論的范圍（單質(zhì)），異形（微觀結(jié)構(gòu)）；初步認(rèn)識“同素”。

[拓展視野]紅磷與白磷。

[學(xué)生]閱讀教材第20頁磷同素異形的知識。

[演示實(shí)驗(yàn)]紅磷與白磷轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（同時說明白磷著火點(diǎn)低）。

[具體操作]紅磷轉(zhuǎn)化為白磷后，拔掉一端的橡皮塞，馬上放在一個架子上，讓空氣產(chǎn)生對流，進(jìn)入小玻璃管，即可看到白煙。注：架子放在有NaOH溶液的培養(yǎng)皿內(nèi)，然后用一個大燒杯罩住培養(yǎng)皿。

[學(xué)生]觀察并描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

[結(jié)論]在一定條件下，同素異形體可以相互轉(zhuǎn)化。

[播放視頻]人工合成金剛石。

[課堂回味]總結(jié)同素異形體的性質(zhì)特點(diǎn)。

[展望未來]足球烯、納米碳管等同素異形現(xiàn)象研究的新領(lǐng)域。

四、課堂教學(xué)啟示

1.彰顯學(xué)科思想

本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)在“異形”“同素”上做足了文章，通過金剛石、石墨在微觀結(jié)構(gòu)中碳原子的排列方式不同，讓學(xué)生從“異形”角度上認(rèn)識存在“異”的內(nèi)在原因，從本質(zhì)上理解物質(zhì)的多樣性，結(jié)構(gòu)的不同是造成物質(zhì)的多樣性的根本原因，培養(yǎng)從結(jié)構(gòu)尋找原因的思維方法，形成結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途的化學(xué)觀點(diǎn)。通過圖片、實(shí)物、結(jié)構(gòu)模型的利用，幫助學(xué)生建立金剛石、石墨的微觀結(jié)構(gòu)的立體幾何模型，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，同時感受“異形”的魅力。

2.突出過程與方法

“過程與方法”這一課程目標(biāo)更注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、學(xué)科思維方法的培養(yǎng)，變學(xué)習(xí)的結(jié)果為學(xué)習(xí)的過程。本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)從微觀角度引導(dǎo)學(xué)生從“同種碳元素→不同單質(zhì)→內(nèi)在原因”到“不同的氧單質(zhì)及磷單質(zhì)→同種元素”，經(jīng)歷了“同→異→同”的“特殊問題→普遍規(guī)律→具體應(yīng)用”的學(xué)習(xí)過程。本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)是一種有效的“過程與方法”。在教學(xué)過程中，讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)金剛石和石墨是不同單質(zhì)的問題，通過模型的觀察自己解決問題。如在研究石墨與金剛石的結(jié)構(gòu)時，采用互相評價對方所展示的結(jié)構(gòu)異同的方式，讓學(xué)生在模型的觀察中，產(chǎn)生思維的碰撞，使學(xué)生既能體驗(yàn)到分析、思考、觀察的樂趣，又真切感受到合作與交流的需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]浙江省普通高中新課程實(shí)驗(yàn)工作專業(yè)指導(dǎo)委員會.浙江省普通高中新課程實(shí)驗(yàn)化學(xué)學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見[M].杭州：浙江教育出版社，2009.

[2]王祖浩.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)2（必修）教學(xué)參考書[M].江蘇教育出版社，2008.