譚夢(mèng)玉 趙 穎

（洛陽師范學(xué)院<化學(xué)化工學(xué)院>，河南 洛陽 471934）

1 核心素養(yǎng)與化學(xué)核心素養(yǎng)

核心素養(yǎng)是實(shí)現(xiàn)個(gè)人成功和良好的社會(huì)運(yùn)作，滿足個(gè)人和社會(huì)需要的一種基本素養(yǎng)，具備這種素養(yǎng)才能迎接21世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代的教育挑戰(zhàn)。核心主要有兩層含義：一是在學(xué)習(xí)過程中習(xí)得的基本技能和基礎(chǔ)的知識(shí)；二是在解決問題時(shí)所獲得的基本方法[1]。核心素養(yǎng)具有鮮明的特征，即教學(xué)目的的綜合性、主體性和時(shí)代性，旨在培養(yǎng)學(xué)生用習(xí)得的知識(shí)與技能去解決現(xiàn)實(shí)中的問題。在當(dāng)代教學(xué)中，教授學(xué)生獲取知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)也成了教師教學(xué)的基本任務(wù)。

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是在三維目標(biāo)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的提升和發(fā)展，包含5個(gè)方面，這5大方面相輔相成，各有側(cè)重?；瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)有3個(gè)方面的含義，一是落實(shí)核心素養(yǎng)；二是系統(tǒng)地優(yōu)化高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)；三是促進(jìn)教、學(xué)、考的有機(jī)銜接[2]。本文從證據(jù)推理與模型認(rèn)知這一角度深入分析對(duì)這一核心素養(yǎng)的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用。鄧小平說過“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，檢驗(yàn)真理的同時(shí)也需要有力的證據(jù)，化學(xué)學(xué)科作為一門科學(xué)，在學(xué)習(xí)這門科學(xué)時(shí)更是離不開“證據(jù)推理”這一要素，主要過程為：給學(xué)生提出問題，發(fā)展學(xué)生的思維，引導(dǎo)學(xué)生提出“假說猜想”，讓學(xué)生通過尋找證據(jù)進(jìn)行證實(shí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力[3]。而素養(yǎng)中的模型認(rèn)知?jiǎng)t是讓學(xué)生學(xué)會(huì)建立模型和應(yīng)用模型，通過模型認(rèn)知來解釋一些化學(xué)現(xiàn)象，揭示規(guī)律和本質(zhì)[4]。這兩者既有區(qū)別又有聯(lián)系，缺一不可。

2 教學(xué)研究現(xiàn)狀

雖然化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)早已提出，也倡導(dǎo)將證據(jù)推理和模型認(rèn)知這一素養(yǎng)應(yīng)用到教學(xué)中，但在實(shí)際教學(xué)過程中，教師往往會(huì)忽略培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，而是一味地以傳授知識(shí)為主。在傳統(tǒng)的苯的教學(xué)過程中，教師通常跳過證據(jù)推理這一部分，直接告訴學(xué)生苯結(jié)構(gòu)中的碳碳鍵是一種介于單鍵和雙鍵之間的特殊的鍵，這就意味著學(xué)生不理解，只能死記硬背知識(shí)點(diǎn)，不會(huì)獨(dú)立思考，自然也就不能培養(yǎng)學(xué)生的思維能力；在模型認(rèn)知上往往會(huì)忽略模型的建構(gòu)和應(yīng)用，容易把教學(xué)的重心放在苯的化學(xué)性質(zhì)上，而忽略了苯分子結(jié)構(gòu)的模型建構(gòu)，即使引導(dǎo)了模型建構(gòu)，但并不在意學(xué)生是否建構(gòu)成功；是否能夠應(yīng)用這些模型來解釋苯的化學(xué)現(xiàn)象。只有讓學(xué)生成功建構(gòu)模型并能夠形成自己的化學(xué)理論解釋系統(tǒng)，這樣的教學(xué)才是有價(jià)值的，才能滿足現(xiàn)代的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的基本要求[5]?；诖耍疚膶⑦\(yùn)用化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)中的證據(jù)推理與模型認(rèn)知的方法探究苯的結(jié)構(gòu)，從而提高學(xué)生這一方面的能力。

3 學(xué)情分析

苯是人教版化學(xué)必修二第三章第二節(jié)中的內(nèi)容，在此之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了烷烴和烯烴、炔烴的性質(zhì)，對(duì)有機(jī)化合物有了一定的了解，也清楚碳碳單鍵、雙鍵和三鍵具有的化學(xué)特性，為苯的學(xué)習(xí)打下了一定的理論基礎(chǔ)。學(xué)生可根據(jù)知識(shí)的遷移對(duì)苯分子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行假設(shè)和證據(jù)推理，得出其分子結(jié)構(gòu)從而推理苯的化學(xué)性質(zhì)[6]。

4 教學(xué)設(shè)計(jì)

4.1 史話導(dǎo)入、激發(fā)興趣

科學(xué)家的魅力在于能在人們習(xí)以為常的現(xiàn)象中產(chǎn)生好奇心，并帶著這份好奇去揭開浩瀚宇宙中的種種奧秘。英國科學(xué)家法拉第就是這樣一個(gè)充滿好奇心的人，19世紀(jì)初，他對(duì)生產(chǎn)煤氣的原料殘留下的一種油狀液體產(chǎn)生了濃厚的興趣，為了揭開它神秘的面紗，他用5年時(shí)間來研究這種物質(zhì)，得出了它的一些物理性質(zhì)，并把它命名為“氫的重碳化合物”。后來，德國的科學(xué)家米希爾里希將其命名為苯。法國有機(jī)化學(xué)家日拉爾確定了它的相對(duì)分子質(zhì)量為78，分子式為C6H6。下面就一起來學(xué)習(xí)苯的一些性質(zhì)。

4.2 展示實(shí)物、直觀感受

教師活動(dòng)：通過觀察苯的形態(tài)、顏色及課前預(yù)習(xí)，能夠總結(jié)苯有哪些物理性質(zhì)呢？

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生回答苯是一種無色透明且略有香味的易揮發(fā)的液體。它的密度比水小，且不溶于水，是一種良好的有機(jī)溶劑。

4.3 創(chuàng)設(shè)問題，提出假設(shè)

了解了苯的物理性質(zhì)，知道苯的分子式是C6H6，那么，苯又具有哪些化學(xué)性質(zhì)呢？結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，要了解苯的化學(xué)性質(zhì)就必須弄清楚苯的結(jié)構(gòu)是怎樣的，請(qǐng)根據(jù)苯的分子式寫出苯可能存在哪些結(jié)構(gòu)呢？設(shè)定以下典型例子進(jìn)行探究：

4.4 實(shí)驗(yàn)探究、驗(yàn)證假設(shè)

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)，通過知識(shí)遷移知道若苯含有碳碳雙鍵和碳碳三鍵則可以與酸性高錳酸鉀溶液和溴水反應(yīng)。并展開實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：（1）將苯和溴水混合、振蕩，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；（2）苯與酸性高錳酸鉀溶液混合、振蕩，并觀察記錄。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：（1）苯與溴水發(fā)生了萃取，上層為苯和溴，下層為水，沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；（2）高錳酸鉀溶液不褪色，得出酸性條件下苯與高錳酸鉀溶液不發(fā)生反應(yīng)。

4.5 得出結(jié)論、證實(shí)偽證

學(xué)生活動(dòng)：小組討論得出結(jié)論苯中不含有碳碳三鍵和碳碳雙鍵，苯并非為鏈狀結(jié)構(gòu)。

4.6 修改假設(shè)、合理推理

教師活動(dòng)：根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)，證明苯并不具備不飽和烴的特點(diǎn)，那么，苯的結(jié)構(gòu)究竟是什么樣的呢？直到19世紀(jì)時(shí)，德國化學(xué)家凱庫勒提出苯環(huán)結(jié)構(gòu)為： ，苯的結(jié)構(gòu)才有了突破性的進(jìn)展。圖1為凱庫勒式的苯分子的球棍模型和堆積模型。

圖1 凱庫勒式的苯分子的球棍模型和堆積模型

雖然凱庫勒認(rèn)為苯中的鍵是單雙鍵交替在后來被證實(shí)是錯(cuò)誤的，但他提出的苯的環(huán)狀結(jié)構(gòu)給后續(xù)的研究提供了新思路。

證據(jù)1：1935年，詹斯通過X射線衍射的方法測(cè)得苯分子中C-C鍵長在碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間，苯分子是平面正六角形的結(jié)構(gòu)，所有原子都是共面的，且鍵角為120°

證據(jù)2：根據(jù)分子軌道理論來分析，苯分子里6個(gè)碳原子都以SP2雜化方式分別與兩個(gè)碳原子形成碳σ鍵、又與1氫原子形成碳?xì)洇益I。苯分子中碳碳鍵和鍵長是完全相同的。

證據(jù)3：大量研究證明，苯的鄰二取代物只有一種結(jié)構(gòu)。

4.7 分析結(jié)構(gòu)、建模應(yīng)用

教師提問：苯的這種特殊結(jié)構(gòu)決定了它具有特殊的性質(zhì)，這是不是意味著苯同時(shí)具有烷烴和烯烴的化學(xué)性質(zhì)呢？請(qǐng)同學(xué)們思考討論一下苯具有哪些化學(xué)性質(zhì)呢？

學(xué)生活動(dòng)：苯能在鐵或者溴化鐵的催化下和液溴發(fā)生取代反應(yīng)生成溴苯，也可以和濃硝酸在濃硫酸的催化下，控制溫度為50～60℃，反應(yīng)生成硝基苯；還可以與氫氣在催化劑和高溫的作用下發(fā)生加成反應(yīng)生成環(huán)己烷。由以上總結(jié)，苯具有烷烴和烯烴的通性，表現(xiàn)為易取代，難加成。

5 教學(xué)反思

本節(jié)課是基于“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”來探究苯的結(jié)構(gòu)，旨在培養(yǎng)學(xué)生尋找證據(jù)，創(chuàng)建模型的能力，從而將這種能力應(yīng)用于解決實(shí)際的問題。在新課程改革的背景下，高中學(xué)生的學(xué)習(xí)不僅僅為知識(shí)層面的增長，還需要培養(yǎng)學(xué)生能夠自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)；培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)收集證據(jù)，利用證據(jù)來進(jìn)行分析問題，建立各種模型來解決復(fù)雜的問題。學(xué)生能達(dá)到這樣的水平必然離不開教師的充分準(zhǔn)備，在教學(xué)之前，教師要非常清楚化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)容以及要求，根據(jù)核心素養(yǎng)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，更新教育理念；其次，還需要教師把理論與實(shí)際相聯(lián)系起來?；瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)徹底融入課堂不是一蹴而就的，它需要長時(shí)間的實(shí)踐與摸索，落實(shí)學(xué)生“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”這一核心素養(yǎng)還需要一段時(shí)間，培養(yǎng)學(xué)生“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”的意識(shí)更是需要漫長的實(shí)踐[7]。