翁夢靈，薛 嵐

(寧德師范學院，福建 寧德 352000)

《普通高中化學課程標準(2017年版2020修訂)》提出“倡導真實問題情景創(chuàng)設(shè)，開展以化學實驗為主的多種探究活動，重視教學內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化設(shè)計，激發(fā)學生學習化學的興趣，促進學生學習方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實踐能力?！?在新課改的背景下,高中化學課的主要任務(wù)已從被動的基礎(chǔ)教育知識灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)楹诵乃仞B(yǎng)的培養(yǎng)[1]。所以在高中化學教學中進行基于真實問題情境的教學具有重要的現(xiàn)實意義。下面以“飲食中的有機化合物”(第1課時)為例談?wù)勏鄳?yīng)的教學設(shè)計與實踐。

1 教學主題內(nèi)容

“飲食中的有機化合物”選自普通高中課程標準教科書化學2(必修)第三章第3節(jié)，從《普通高中化學課程標準(2017年版2020修訂)》的要求和建議來看，本節(jié)課屬于《普通高中化學課程標準(2017年版2020修訂)》主題四——簡單的有機化合物及其應(yīng)用中。課程標準對此內(nèi)容的要求及教學提示，見表1[2]。

表1 普通高中化學課程標準(2017年版2020修訂)中有關(guān)“飲食中的有機化合物”的教學要求及教學建議Table 1 Teaching requirements and teaching suggestions on “organic compounds in diet” in the Chemistry Curriculum Standards for General Senior High Schools (2017 Edition 2020 Revised)

“飲食中的有機化合物”主要涉及到乙醇、乙酸兩種有機化合物的性質(zhì)及特征，乙醇、乙酸在生活中的重要應(yīng)用等內(nèi)容。本節(jié)教材從生活中學生比較熟悉的作為飲品、藥品、調(diào)味劑的乙醇、乙酸這兩種有機化合物入手將學生逐步帶入維持生命和健康所必需的營養(yǎng)物質(zhì)：油脂、糖類、蛋白質(zhì)。體現(xiàn)了“生活中處處是化學”“化學來源于生活”的化學精神。本課時是對第三章第1節(jié)：認識有機化合物，第2節(jié)：從化石燃料中獲取的有機化合物的知識延伸與拓展，又是為選擇性必修的“有機化學基礎(chǔ)”模塊打下良好基礎(chǔ)。本課時內(nèi)容主要從定性的角度讓學生認識乙醇、乙酸等生活中常見的有機化合物，學習起來并不困難，但需要學生有敏銳的觀察力、一定的微觀探析反應(yīng)本質(zhì)的意識與能力及對生活現(xiàn)象的感知能力。

2 學情分析[3]

對于本課時內(nèi)容的學習，學生已具備一定的化學思維和科學素養(yǎng)。學生經(jīng)過兩年的化學學習，學生已學習過了大部分無機物。例如：學生曾學習過鈉與水的反應(yīng)及其反應(yīng)現(xiàn)象；一些簡單有機物及其微觀結(jié)構(gòu)，例如：甲烷、乙烯的性質(zhì)及其球棍模型。但并沒有從微觀角度對反應(yīng)進行分析。對有機化合物，尤其是酒精、食醋這種生活中常見的有機化合物接觸得較少。對于新的知識，新的現(xiàn)象，學生愿意也有能力去面對，并能產(chǎn)生學習化學的積極性。此外，高中生的思維已逐步從具體的形象思維過渡到抽象思維，具備一定的觀察分析能力和通過實驗現(xiàn)象推斷物質(zhì)性質(zhì)的能力，但還需要不斷練習強化。從而提高學生“宏觀辨識與微觀探析”的意識與能力，發(fā)展學生的化學學科核心素養(yǎng)。

3 教學目標

“飲食中的有機化合物”的教學要與真實生活情景相聯(lián)系，同時教學目標應(yīng)體現(xiàn)化學學科核心素養(yǎng)。為此，我確定了本節(jié)課的教學目標：

(1)通過實驗探究，學習乙醇的主要性質(zhì)與應(yīng)用，認識羥基，能解釋官能團與性質(zhì)的關(guān)系，體會科學探究的重要作用，提高證據(jù)推理意識；

(2)通過動畫演示和模型展示乙醇的球棍模型和取代反應(yīng)的反應(yīng)機理，建立宏觀與微觀相結(jié)合的分析視角，提高微觀認知水平；

(3)聯(lián)系生活認識乙醇在生產(chǎn)、生活中的重要應(yīng)用，感受有機化合物的化學學科價值和社會價值。

4 教學重難點

重點：

(1)認識乙醇的主要化學性質(zhì)及相應(yīng)性質(zhì)的實驗現(xiàn)象；

(2)能辨認有機物中的羥基；

難點：

(1)從微觀角度認識取代反應(yīng)的過程，進一步從結(jié)構(gòu)的角度加深對有機化合物的學習；

(2)能解釋官能團與性質(zhì)的關(guān)系。

5 教學設(shè)計思路

將教學與生活相結(jié)合，以公路上查酒駕的案例設(shè)計情景，導入課題，以“乙醇的物理性質(zhì)——乙醇的化學性質(zhì)——官能團的概念——酒精檢測儀的原理”為主要內(nèi)容線索進行教學活動設(shè)計，見圖1。

圖1 飲食中的有機化合物的教學設(shè)計思路Fig.1 Teaching design ideas of organic compounds in diet

6 教學過程

6.1 創(chuàng)設(shè)情境,導入新課

【情景素材】小王酒駕了？——小王下班后，開車回家。公路上，交警正在排查酒后駕駛，小王沒喝酒卻被測出酒后駕駛，這是為什么呢？原來小王下班前吃了一塊提拉米蘇蛋糕，提拉米蘇中含有和酒一樣的化學物質(zhì)——乙醇。那乙醇到底有什么性質(zhì)呢？交警是如何檢測出酒駕的呢？

6.2 探究乙醇的物理性質(zhì)及化學性質(zhì)[4]

【問題】乙醇，俗名酒精。是我們生活中最常見的有機物之一，請同學們依據(jù)生活經(jīng)驗討論一下乙醇可能的一些性質(zhì)。

【交流與討論】(1)酒精是無色的，有特殊的氣味，所以乙醇是無色透明、有特殊氣味的液體。(2)酒類飲品可以燃燒，所以乙醇具有可燃性。(3)酒類飲品有很多種，葡萄酒、高粱酒，所以乙醇是一種溶劑，可以溶解部分物質(zhì)。(4)醫(yī)院用的酒精和飲品中的乙醇含量不一樣，所以乙醇和水是可以互溶的。

【教師總結(jié)】得出了乙醇的物理性質(zhì)。乙醇是無色透明、具有特殊香味的液體；比水輕，20 ℃時的密度為 0.789 g·cm-3；熔點為 -117.3 ℃，沸點為 78.5 ℃，易揮發(fā)；能與水以任意比例互溶，能溶解多種無機物和有機化合物，是優(yōu)良的有機溶劑。

【實驗探究】學生完成以下自主探究實驗，并填寫對應(yīng)表格(見表2)，根據(jù)實驗現(xiàn)象總結(jié)歸納乙醇的化學性質(zhì)。

實驗用品：無水乙醇，酸性 KMnO4溶液，金屬鈉，銅絲； 試管，試管夾，燒杯，量筒，玻璃片，火柴，小刀，濾紙， 酒精燈。

【實驗內(nèi)容】

(實驗1)向燒杯中加入約 2 mL 無水乙醇，點燃，觀察現(xiàn)象。

(實驗2)向試管中加入約 2 mL 無水乙醇，取一根光潔的銅絲繞成螺旋狀，置于酒精燈外焰上加熱，然后伸入無水乙醇中，反復(fù)幾次，觀察銅絲的變化并聞一聞液體的氣味。

(實驗3)向試管中加入約 2 mL 酸性 KMnO4溶液，滴入數(shù)滴無水乙醇，振蕩，觀察現(xiàn)象。

(實驗4)向試管中加入約 2 mL 無水乙醇，再放入一小塊金屬鈉，觀察現(xiàn)象，檢驗生成的氣體。

【學生歸納】

表2 乙醇化學性質(zhì)探究實驗記錄表Table 2 Record of ethanol chemical properties

【問題】請同學們再仔細觀察實驗4，并回憶鈉與水的反應(yīng)現(xiàn)象，對比鈉與乙醇的反應(yīng)現(xiàn)象，有什么異同？原因是什么？

【學生】鈉與乙醇反應(yīng)時，鈉沉底。鈉與水反應(yīng)時，鈉浮在水面上。這可以說明乙醇的密度小于水。鈉與水和乙醇反應(yīng)都放出氫氣，但鈉與乙醇反應(yīng)沒有鈉與水反應(yīng)那么劇烈。

【展示】水與乙醇的分子結(jié)構(gòu)模型圖，見圖2[5]。

【教師釋疑】乙醇和水中與氧相連的氫都比較活潑，易被鈉取代，產(chǎn)生氫氣。像這樣化合物或有機物分子中任何一個原子或原子團被試劑中同類型的其它原子或原子團所替代的反應(yīng)叫做取代反應(yīng)，見圖3。

圖2 乙醇與水的分子結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Molecular structure of ethanol and water

【聯(lián)系生活，拓展視野】在釀酒廠經(jīng)常出現(xiàn)這樣的情況：酒釀的時間過長會產(chǎn)生酸味，最后變成醋，這是為什么呢？通過實驗1我們得知，乙醇可以被氧氣氧化形成乙醛，再氧化則會形成乙酸，也就是我們食醋中的主要成分，醋酸。

【展示模型】從分子結(jié)構(gòu)來說，乙醇、乙醛、乙酸這三類物質(zhì)的性質(zhì)主要通過官能團來決定，見圖4。

圖4 乙醇、乙醛、乙酸的分子球棍模型Fig.4 Molecular ball-and-stick models of ethanol, acetaldehyde and acetic acid

3.3 感受乙醇在生活中的實際應(yīng)用

【視頻展示】魔術(shù)：燒不壞的手帕，見圖5。

圖5 燒不壞的手帕Fig.5 A handkerchief that doesn't burn

乙醇在我們的生活中應(yīng)用廣泛，可以作為消毒劑、飲品、藥品，甚至某些化妝品中也含有乙醇。但乙醇作為飲品如果攝入過多，反而會影響我們的身體健康。故交警通常用酒精測試儀來檢測駕駛?cè)藛T是否酒駕。一種傳統(tǒng)的酒精檢測儀原理如下：人體呼出的氣體與檢測儀內(nèi) 的重鉻酸鉀(K2Cr2O7)接觸，如果呼出氣體中有乙醇蒸氣，乙醇 會被重鉻酸鉀氧化成乙醛，同時橙紅色的重鉻酸鉀被還原成綠色的 硫酸鉻[Cr2(SO4)3]。根據(jù)是否變色及顏色的變化程度，可測出呼出 氣體中是否有乙醇及乙醇含量的高低。 目前常用的是燃料電池型呼氣酒精檢測儀。它的原理為：呼出 氣體中若有乙醇蒸氣，則在乙醇被催化氧化成二氧化碳(或乙醛) 和水的過程中會釋放出化學能，化學能經(jīng)電化學裝置轉(zhuǎn)化為電能， 用電壓表測量其電壓，示數(shù)越高，則乙醇濃度越高。

【總結(jié)】本節(jié)課我們一起學習了乙醇的物理性質(zhì)、化學性質(zhì)及其應(yīng)用。知道了乙醇具有可燃性、還原性，理解了取代反應(yīng)的實質(zhì)，尤其我們還認識到乙醇在生活中的重要作用，學習了酒精測量儀的原理。

7 教學反思

以“小王酒駕了？”為情景展開教學，以探究乙醇的物理性質(zhì)、化學性質(zhì)、應(yīng)用為順序進行教學。教學過程中采用交流討論、模型展示、動畫演示等多種手段幫助學生掌握乙醇的相關(guān)性質(zhì)，從微觀的角度認識乙醇的分子結(jié)構(gòu)、學習取代反應(yīng)的過程，提高了學生的宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認知的水平，有利于學生構(gòu)建有機化合物的知識體系，形成看待問題的化學視角。在學習乙醇的化學性質(zhì)時，采用實驗探究、問題解決等方式讓學生積極參與研究與分析，鞏固探究物質(zhì)性質(zhì)的方法，發(fā)展學生的科學探究精神。經(jīng)過訪問多名一線化學教師和實地實踐，發(fā)現(xiàn)還有不少需要改進的地方：(1)在講解取代反應(yīng)時，缺少與置換反應(yīng)的比較，學生易將置換反應(yīng)與之混淆；(2)在探究乙醇的化學性質(zhì)時，缺少對乙醇催化氧化成乙醛的講解，學生對實驗2產(chǎn)生刺激性氣味的原因理解不深；(3)在進行小組合作學習時，有學生參與不積極，如不積極思考、不積極動手做實驗等，還需教師進行積極引導。