甘典華

傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)于強(qiáng)調(diào)知識(shí)的重要性，教學(xué)過(guò)程重結(jié)論而輕過(guò)程，對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)不夠重視，造成學(xué)生難以形成科學(xué)的探究精神和應(yīng)用能力。目前高考側(cè)重考查考生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，如果教師在日常教學(xué)中繼續(xù)沿用傳統(tǒng)教學(xué)方式，勢(shì)必造成學(xué)生解決問(wèn)題能力不足。例如，有些學(xué)生能夠熟記相關(guān)知識(shí)，但在實(shí)際做題時(shí)卻找不到思路和突破口等。究其原因，是學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中沒(méi)有形成基本的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

核心素養(yǎng)是學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。因此，我們的教學(xué)理念和教學(xué)方式要從以往的“知識(shí)為本”轉(zhuǎn)向“素養(yǎng)為本”。下面我們以“乙醇的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)”教學(xué)設(shè)計(jì)為例，探究學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)的培養(yǎng)。

一、教學(xué)目標(biāo)

1.通過(guò)探究乙醇的分子結(jié)構(gòu)，初步發(fā)展學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知能力、實(shí)驗(yàn)探究能力，深化“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”這一認(rèn)知理念。

2.通過(guò)對(duì)乙醇催化氧化反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生從微觀視角分析化學(xué)反應(yīng)，形成探究有機(jī)反應(yīng)機(jī)理的意識(shí)。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)

1.乙醇的結(jié)構(gòu)分析

已知乙醇的分子式為C2H6O，試根據(jù)以下信息推斷乙醇的結(jié)構(gòu)式是圖1中的A結(jié)構(gòu)還是圖1中的B結(jié)構(gòu)：①鈉可存放在煤油中，煤油的化學(xué)成分是烴;②水的結(jié)構(gòu)式是H—O—H。

師：我們知道鈉和水反應(yīng)放出氫氣，金屬鈉能置換出水中的氫;而煤油是烴類物質(zhì)，鈉可以保存在煤油中，這說(shuō)明什么問(wèn)題？

生：說(shuō)明鈉與煤油不反應(yīng)。

師：從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，鈉應(yīng)該不與哪類氫反應(yīng)？

生：應(yīng)該不與烴基中的氫反應(yīng)。

師：為了進(jìn)一步探究乙醇的結(jié)構(gòu)，我們來(lái)做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，看看鈉能否與乙醇反應(yīng)，如可以，看看反應(yīng)時(shí)會(huì)生成什么物質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：向一支大試管中加入少量無(wú)水乙醇，然后再向無(wú)水乙醇中加入一小塊金屬鈉，立即用帶尖嘴玻璃管的膠塞塞緊試管口。收集到氣體后點(diǎn)燃，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。分析現(xiàn)象，得出結(jié)論。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：有氣體產(chǎn)生，氣體點(diǎn)燃后呈淡藍(lán)色，倒扣在火焰上方的干燥燒杯有水珠生成，往燒杯中加入澄清的石灰水，石灰水沒(méi)有變渾濁。

師：根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，我們可以推測(cè)出乙醇與金屬鈉反應(yīng)的產(chǎn)物嗎？

生：可以，有氫氣生成。

實(shí)驗(yàn)分析：金屬鈉與乙醇反應(yīng)也能放出氫氣，說(shuō)明乙醇和水在結(jié)構(gòu)上有相似的地方。

師課件展示水的球棍分子模型和乙醇的兩種可能結(jié)構(gòu)的模型（如圖2）。

師：請(qǐng)大家觀察三種分子的球棍模型，分析乙醇可能的結(jié)構(gòu)。

生：金屬鈉能與水反應(yīng)，而水分子的結(jié)構(gòu)式是H—O—H，含氧氫單鍵，乙醇分子中也應(yīng)存在氧氫單鍵，因此，乙醇的球棍模型應(yīng)該為結(jié)構(gòu)1，結(jié)構(gòu)式為CH3CH2OH。

總結(jié)：學(xué)生根據(jù)證據(jù)推理與模型認(rèn)知，通過(guò)直觀認(rèn)識(shí)和邏輯推理，自己分析得出乙醇的結(jié)構(gòu)式，在學(xué)習(xí)過(guò)程中形成了學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成。

2.乙醇的化學(xué)性質(zhì)

①乙醇與金屬鈉反應(yīng)

師：根據(jù)前面對(duì)乙醇結(jié)構(gòu)的研究，可知乙醇的結(jié)構(gòu)應(yīng)為CH3CH2OH，也就是說(shuō)金屬鈉能將—OH中的氫置換出來(lái)生成氫氣。為了進(jìn)一步證明這個(gè)結(jié)論，也為探究乙醇與金屬鈉的反應(yīng)機(jī)理提供充分的理論依據(jù)，我們需要進(jìn)行定量實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：取1mol乙醇（46g）與足量鈉反應(yīng)，收集產(chǎn)生的氫氣并測(cè)量其體積。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：通過(guò)定量實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)，1mol乙醇（46g）與足量鈉反應(yīng)，可產(chǎn)生0.5mol氫氣，即標(biāo)況下11.2L的氫氣。

生：定量實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，乙醇分子中只有一個(gè)氫原子被置換生成氫氣，這個(gè)氫必然是羥基中的氫。

結(jié)論：通過(guò)定量實(shí)驗(yàn)不難發(fā)現(xiàn)，乙醇（CH3CH2OH）中的6個(gè)氫只有1個(gè)被置換生成氫氣，除—OH中的氫接在氧上外，其他幾個(gè)氫都接在碳上，說(shuō)明只有—OH中的氫被置換，發(fā)生了反應(yīng)，放出了氫氣。

②乙醇的催化氧化反應(yīng)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：在試管中加入2ml乙醇，將銅絲放在火焰上加熱后插入乙醇中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并聞試管中產(chǎn)生的氣體的氣味。

師：請(qǐng)大家描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

生：銅絲加熱后，由紅色變成黑色。將灼熱的銅絲插入乙醇中，銅絲又變回光亮的紅色，并且可聞到刺激性的氣味。

師：銅絲加熱后變黑，黑色的物質(zhì)是什么？將變黑的銅絲插入乙醇中，為什么它又變紅？生成的有刺激性氣味的物質(zhì)是什么？

銅絲加熱后發(fā)生了下面的化學(xué)反應(yīng)：2Cu+O2[ ? ? ? ? ?]2CuO。銅絲被氧化，由紅色變?yōu)楹谏?，黑色的物質(zhì)為氧化銅;將變黑的銅絲插入乙醇中，反應(yīng)如下：CH3CH2OH+CuO→CH3CHO+Cu+H2O。此時(shí)氧化銅被還原，故銅絲又由黑色變?yōu)榧t色，同時(shí)產(chǎn)生了具有特殊氣味的液體乙醛，這種液體具有揮發(fā)性，因此我們可聞到刺激性的氣味。

師：請(qǐng)同學(xué)們思考CH3CH2OH+CuO→CH3CHO+Cu+H2O這一反應(yīng)發(fā)生的機(jī)理。

課件展示乙醇和乙醛的球棍模型（如圖3）。

師：同學(xué)們，請(qǐng)根據(jù)乙醇和乙醛的球棍模型，推理乙醇是如何變成乙醛并生成水的。

生：分析乙醇、乙醛球棍模型的結(jié)構(gòu)差異，可知這應(yīng)該是乙醇羥基中的氧氫鍵斷裂和羥基所接碳上的碳?xì)滏I斷裂所致。

師通過(guò)課件中的動(dòng)畫(huà)模型演示，展示了乙醇斷鍵、成鍵的過(guò)程。

在以上演示中，學(xué)生可以直觀地看到，羥基所接碳原子必須要有氫原子才能脫氫被氧化。通過(guò)證據(jù)推理與模型認(rèn)知，學(xué)生認(rèn)清了乙醇催化氧化的反應(yīng)機(jī)理，形成了相關(guān)的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

（責(zé)編 龍 飛）