摘 要：以新授課“乙醇”為例，結(jié)合真實(shí)情境，設(shè)計(jì)問題鏈，創(chuàng)設(shè)教學(xué)活動(dòng)，促使學(xué)生通過乙醇球棍模型的搭建、實(shí)踐活動(dòng)的探究，得出乙醇的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。探索在“乙醇”的教學(xué)中，發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的方法。

關(guān)鍵詞：乙醇;模型認(rèn)知;證據(jù)推理;科學(xué)精神;社會(huì)責(zé)任

一、設(shè)計(jì)背景

2016年9月，《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》頒布，標(biāo)志著以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的新一輪基礎(chǔ)教育改革正式拉開序幕。在這一背景下，如何培養(yǎng)核心素養(yǎng)迅速成為教育研究的熱點(diǎn)，各學(xué)科也紛紛在《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》的指導(dǎo)下構(gòu)建本學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)體系[1]。當(dāng)前，核心素養(yǎng)培養(yǎng)已經(jīng)成為我國基礎(chǔ)教育關(guān)注的熱點(diǎn)和必然趨勢?；瘜W(xué)學(xué)科也必然要逐步轉(zhuǎn)向培養(yǎng)核心素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”的育人目標(biāo)，核心素養(yǎng)與學(xué)科核心素養(yǎng)之間是全局與局部、共性與特性的關(guān)系[2]。高中化學(xué)核心素養(yǎng)是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分，是學(xué)生具有化學(xué)學(xué)科特質(zhì)的關(guān)鍵能力和必備品格。

在比較人教版2004年和2019年的教材后，不難發(fā)現(xiàn)2019年的新教材對(duì)本節(jié)課程內(nèi)容的呈現(xiàn)還是有幾大變化的：第一，布局順序有所調(diào)節(jié)，將乙醇的結(jié)構(gòu)內(nèi)容調(diào)到了乙醇與鈉實(shí)驗(yàn)的前面。第二，補(bǔ)充了乙醇的用途，包括：醫(yī)藥、香料、酒類產(chǎn)品等方面。第三，增加了兩個(gè)欄目“數(shù)據(jù)”和“提示”，分別介紹了乙醇的部分物理性質(zhì)和烴基的概念。

結(jié)合新舊教材的對(duì)比，本節(jié)課從高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的五個(gè)構(gòu)成要素中，挑出“模型認(rèn)知與證據(jù)推理”和“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”這兩個(gè)方面，在突出學(xué)生實(shí)踐的主線下，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

二、教學(xué)目標(biāo)

參照《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》對(duì)本節(jié)課程內(nèi)容的要求：“認(rèn)識(shí)乙醇的結(jié)構(gòu)及其主要性質(zhì)與應(yīng)用;以乙醇為例認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物中的官能團(tuán);知道有機(jī)化合物之間在一定條件下是可以轉(zhuǎn)化的”，結(jié)合對(duì)教材和具體學(xué)情的分析，將本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)確定為以下四個(gè)方面：

（一）通過整理與討論乙醇的用途和物理性質(zhì)，引出本節(jié)課學(xué)習(xí)的主要物質(zhì)：乙醇。

（二）通過乙醇球棍模型的搭建，推斷乙醇可能的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，并通過實(shí)踐活動(dòng)驗(yàn)證乙醇的結(jié)構(gòu)。

（三）通過實(shí)踐探究乙醇的化學(xué)性質(zhì)。

（四）通過對(duì)乙醇的性質(zhì)和用途進(jìn)行研究和討論，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)待化學(xué)的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感。

三、教學(xué)過程

（一）宏觀辨識(shí)乙醇的用途

新課引入：播放視頻（視頻內(nèi)容為噴火的雜技）

問題1：這種噴出來的液體中含有什么物質(zhì)？

【生】酒精。

設(shè)計(jì)意圖：視頻播放，調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣和積極性，課堂導(dǎo)入比較成功。

活動(dòng)1：在小噴壺中裝一些無水酒精，將小噴壺的噴嘴對(duì)著酒精燈火焰的上方，噴出酒精，立刻就有了噴火的效果。

設(shè)計(jì)意圖：邀請(qǐng)兩個(gè)學(xué)生上來表演，利用化學(xué)的知識(shí)，輕松揭秘噴火雜技的本質(zhì)，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的成就感。

問題2：大家都比較熟悉乙醇，你們知道它還有哪些用途嗎？

【生】酒精消毒液，香水，白酒，啤酒，燃料……

【師】含有酒精的飲品有很多，可以根據(jù)酒精含量不同分類，酒的度數(shù)表示酒中含乙醇的體積百分比（20℃時(shí)）。如：50度的酒，表示在100毫升的酒中，含有乙醇50毫升。一般白酒在30°～70°，葡萄酒在6°～20°，啤酒在3° ～5°。乙醇還是一種重要的燃料。

【閱讀資料1】乙醇汽油的優(yōu)缺點(diǎn)

乙醇汽油是由90%的普通汽油與10%的燃料乙醇調(diào)和而成。乙醇汽油含氧量高，使燃料燃燒更加充分，減少了有害尾氣排放。同時(shí)能有效地消除火花塞、燃燒室、氣門、排氣管消聲器部位積炭的形成，延長部件使用壽命。資源豐富，可減少車輛對(duì)石油資源的依賴。同時(shí)，乙醇熱值低，同樣加滿一箱油，混合乙醇的汽油只能行駛更少的里程。由于乙醇是一種良好的有機(jī)溶劑，因此乙醇汽油具有良好的油路疏通作用和燃料自潔性。但乙醇汽油與材料適應(yīng)性差，對(duì)汽車密封橡膠及其他合成非金屬材料產(chǎn)生一定的輕微腐蝕，溶脹軟化或龜裂作用。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)通過學(xué)生感興趣的噴火雜技，引出本節(jié)課的學(xué)習(xí)物質(zhì)——乙醇，再通過學(xué)生的討論、交流、總結(jié)和整理乙醇的用途。從宏觀辨識(shí)的角度鞏固和熟悉乙醇的用途，培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展及綠色化學(xué)的觀念，體現(xiàn)“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”核心素養(yǎng)[3]。

（二）模型認(rèn)知，證據(jù)推理乙醇的結(jié)構(gòu)

問題3：初中的課本上已經(jīng)學(xué)習(xí)過，乙醇的分子式是C2H6O，它是由兩個(gè)碳原子、六個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子構(gòu)成的，那么這些原子是按怎樣的順序，如何連接的呢？

活動(dòng)2：兩人一組，將學(xué)生分成若干小組，每組發(fā)兩個(gè)碳原子、六個(gè)氫原子、一個(gè)氧原子和7根小棍子，自由拼接乙醇可能的結(jié)構(gòu)。

【生】大部分學(xué)生拼出的是CH3CH2OH，也有少數(shù)學(xué)生拼出了CH3OCH3。

設(shè)計(jì)意圖：充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的能動(dòng)性，讓更多的學(xué)生有機(jī)會(huì)參與到課堂中來，實(shí)現(xiàn)學(xué)生是課堂的主體的目標(biāo)。

問題4：乙醇究竟是哪一種結(jié)構(gòu)？有沒有什么辦法可以證明？

【生】第一種結(jié)構(gòu)，第一種結(jié)構(gòu)有一個(gè)氫原子連在氧原子上，跟其他的氫原子不一樣?？梢酝ㄟ^實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。

活動(dòng)3：兩人一組完成乙醇與金屬鈉的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，操作步驟如下：

（1）取一支小試管，向其中加入2mL（差不多一指寬的高度）無水乙醇;

（2）用鑷子取一塊黃豆大小的金屬鈉，用濾紙吸干表面的石蠟油;

（3）將金屬鈉放入小試管中。

仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？重點(diǎn)與鈉和水的反應(yīng)現(xiàn)象做比較。

結(jié)論：乙醇與鈉發(fā)生反應(yīng)有氣體生成，現(xiàn)象不同于水與鈉的反應(yīng)，不浮，不熔，不游，不響。這些現(xiàn)象說明鈉與乙醇的反應(yīng)不如鈉與水反應(yīng)劇烈，反應(yīng)放出的熱量不足以使金屬鈉熔化，也能夠整理出乙醇的一些物理性質(zhì)，比如：密度比鈉小。

問題5：乙醇與金屬鈉反應(yīng)生成的氣體是什么物質(zhì)？如何證明？

【生】氫氣，因?yàn)樵诜磻?yīng)的過程中，金屬鈉被氧化，乙醇被還原，從乙醇的組成來看，很有可能是氫元素被還原，那么生成的氣體是氫氣的可能性很大。

活動(dòng)4：實(shí)驗(yàn)操作：

（1）在一只50mL的燒杯中倒入15mL無水乙醇;

（2）用鑷子取一塊金屬鈉，用濾紙吸干表面的石蠟油;

（3）取一只摘去橡膠頭的滴管，把鈉放入滴管粗口的一端;

（4）將裝有鈉塊的滴管倒放在上述燒杯中;

（5）收集氣體驗(yàn)純后，點(diǎn)燃產(chǎn)生的氣體;

（6）在火焰上方罩一個(gè)干冷的小燒杯，迅速倒轉(zhuǎn)燒杯，向燒杯中加少量澄清石灰水。

【生】實(shí)驗(yàn)結(jié)論：氣體燃燒，有藍(lán)色火焰，干燥的燒杯內(nèi)壁有水珠，澄清石灰水沒有變渾濁，所以生成的氣體是氫氣。

【師】乙醇能夠與金屬鈉反應(yīng)生成氫氣，很可能是第一種結(jié)構(gòu)，為了更加有說服力，我們可以做一個(gè)定量實(shí)驗(yàn)，從而確定乙醇的結(jié)構(gòu)。

基本思路如下：已知無水乙醇的密度是0.79g/cm3，計(jì)劃測量2.3克（0.05mol）無水酒精完全與金屬鈉反應(yīng)生成的氫氣的體積，通過無水乙醇與氫氣的物質(zhì)的量之比，確定乙醇分子中有多少氫可以被金屬鈉置換。經(jīng)過計(jì)算，可以用量筒量取2.9mL無水乙醇，想辦法用足量的金屬鈉把氫置換出來。

實(shí)驗(yàn)儀器：圓底燒瓶，分液漏斗，集氣瓶，量筒，兩根導(dǎo)氣管。

儀器連接：分液漏斗裝在圓底燒瓶上，導(dǎo)氣管連接圓底燒瓶和裝滿水的集氣瓶，另一根導(dǎo)管連接集氣瓶和量筒。

活動(dòng)5：連接好裝置后，檢驗(yàn)裝置的氣密性，氣密性沒有問題后添加藥品，向圓底燒瓶中加入過量的金屬鈉，向分液漏斗中加入2.9mL無水乙醇。打開分液漏斗，將無水乙醇全部加入到圓底燒瓶中，關(guān)閉活塞，開始實(shí)驗(yàn)。待實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，測量量筒里的水的體積，經(jīng)計(jì)算，換算成標(biāo)況下氫氣的物質(zhì)的量為0.025mol。

通過數(shù)據(jù)處理，可以得出：1mol乙醇與過量鈉反應(yīng)時(shí)收集到H2為0.5mol，那么每個(gè)乙醇分子中有1個(gè)H與其他5個(gè)H不同，由此可以確定乙醇的分子結(jié)構(gòu)為CH3CH2OH。試寫出乙醇與金屬鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)在學(xué)生搭建乙醇分子模型的過程中，讓學(xué)生感受有機(jī)化合物中常見原子的成鍵特點(diǎn)，以及有機(jī)同分異構(gòu)體的存在。引導(dǎo)學(xué)生通過結(jié)構(gòu)的差異，推斷可能的性質(zhì)差異，最終通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。體現(xiàn)了模型認(rèn)知與證據(jù)推理的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。并在引導(dǎo)和學(xué)生解決問題的過程中，激發(fā)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)興趣和成就感的獲得。

（三）科學(xué)探究：乙醇的化學(xué)性質(zhì)

【師】乙醇能夠與金屬鈉反應(yīng)，這是甲烷等烴類所沒有的性質(zhì)，主要是因?yàn)楹?OH原子團(tuán)，像這樣能夠決定有機(jī)物特殊性質(zhì)的原子或原子團(tuán)稱之為官能團(tuán)，-OH稱之為羥基。羥基不僅使得乙醇能夠與金屬鈉反應(yīng)，還有一些其他的特殊性質(zhì)。

活動(dòng)6：模擬工業(yè)乙醇制取乙醛

實(shí)驗(yàn)操作：

（1）在一支試管中加入2mL乙醇（差不多一指寬的高度）;

（2）將銅絲在酒精燈的外焰加熱后拿出，觀察銅絲顏色變化;

（3）將銅絲燒至紅熱后迅速插入乙醇中，觀察銅絲顏色的變化。

重復(fù)上述（2）、（3）操作幾次，注意觀察反應(yīng)現(xiàn)象，小心聞試管中液體產(chǎn)生的氣味。試著寫出每一種變化對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式。

【生】銅絲在酒精燈的外焰加熱后變成黑色，迅速插入乙醇中又變成紫紅色，反復(fù)幾次后，液體產(chǎn)生刺激性氣味。

活動(dòng)7：利用剛才的乙醇模型，模擬乙醇被氧化成乙醛的過程，將乙醇的模型改變成乙醛的模型。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)以乙醇與氧氣反應(yīng)的實(shí)踐活動(dòng)與模型模擬相結(jié)合，從宏觀辨識(shí)與微觀探析的角度，研究乙醇的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

（四）學(xué)以致用：科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任

【閱讀資料2】乙醇進(jìn)入人體后，會(huì)在肝中通過酶的催化作用被氧化為乙醛和乙酸，最終被氧化為二氧化碳和水。

酒精對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)、視覺、反應(yīng)等都有重大影響。酒精會(huì)麻痹人體的下丘腦，會(huì)讓人出現(xiàn)嗜睡、動(dòng)作不協(xié)調(diào)等癥狀，影響駕駛員的駕駛能力和水平，造成較大安全事故。同時(shí)對(duì)視野影響更加明顯，一般人在平常狀態(tài)下的視界可達(dá)180度，涵蓋整個(gè)方向，一旦酒精含量超過0.8%，駕駛員的視野就會(huì)縮小，這時(shí)已不具備駕駛車輛的能力。另外，飲酒后觸覺能力降低：受酒精麻醉作用，人的手、腳觸覺較平時(shí)降低，無法感受到是否正常駕駛，油門、剎車及方向盤都會(huì)受影響。

所以我國法律規(guī)定嚴(yán)禁酒駕。酒駕檢測的標(biāo)準(zhǔn)如下：含酒精的度數(shù)是指100mL中含有的mg數(shù)，如果測出的數(shù)據(jù)<20mg則為正常;如果數(shù)據(jù)在20mg～80mg之間則為酒后;如果數(shù)據(jù)在80mg～130mg之間則為醉酒;如果數(shù)據(jù)&gt;130mg則為嚴(yán)重酒后。

問題6：應(yīng)該如何正確看待乙醇？

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)通過閱讀資料，讓學(xué)生了解乙醇進(jìn)入人體后的變化，以及對(duì)人體健康的影響，培養(yǎng)學(xué)生理性飲酒的思想，然后從法律的角度，了解酒駕的嚴(yán)重性和危害性。把乙醇性質(zhì)的學(xué)習(xí)融入生活現(xiàn)象和社會(huì)問題的分析解決中去，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題做出正確的價(jià)值判斷的能力[4]，體現(xiàn)了科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的核心素養(yǎng)。

結(jié)束語

（一）模型認(rèn)知與證據(jù)推理的培養(yǎng)

本節(jié)課通過問題鏈引導(dǎo)學(xué)生思考和驗(yàn)證推理的正確性，通過模型的搭建和實(shí)驗(yàn)的探究來幫助思維的嚴(yán)密性的訓(xùn)練。

具體從C2H6O的兩個(gè)模型的結(jié)構(gòu)差異，猜測可能的證明方法;到金屬鈉與乙醇的反應(yīng)，初步得出可能有氫原子連接在氧原子上;再到金屬鈉與乙醇反應(yīng)產(chǎn)物氫氣的檢驗(yàn)，確認(rèn)是氫原子被鈉原子置換;再到定量實(shí)驗(yàn)證明了未被金屬鈉置換的氫原子與被金屬鈉置換的氫原子個(gè)數(shù)比為5：1。通過不斷的推理，從實(shí)驗(yàn)中尋找證據(jù)，再推理，再從實(shí)驗(yàn)中尋找證據(jù)，最終排除了一切意外與可能，得出乙醇的結(jié)構(gòu)是CH3CH2OH的結(jié)論。

整個(gè)過程使學(xué)生深刻地感知和體驗(yàn)?zāi)Ｐ驼J(rèn)知和證據(jù)推理的相互促進(jìn)關(guān)系，以及認(rèn)真的態(tài)度和思維嚴(yán)密性對(duì)科學(xué)探究的重要性。

（二）科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的培養(yǎng)

本節(jié)課從乙醇在生活用途的角度出發(fā)，分別列舉了乙醇汽油的使用和優(yōu)缺點(diǎn)，以及正確對(duì)待酒精飲品和酒駕的危害性，始終滲透著對(duì)待化學(xué)的科學(xué)判斷和對(duì)待社會(huì)的責(zé)任意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任”核心素養(yǎng)。

（三）本節(jié)課最大的優(yōu)點(diǎn)就是設(shè)計(jì)了相當(dāng)多的學(xué)生活動(dòng)，包括：小噴壺噴酒精、拼搭乙醇的球棍模型、乙醇與鈉反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)、乙醇的催化氧化實(shí)驗(yàn)、球棍模型演示乙醇轉(zhuǎn)變?yōu)橐胰Ⅲw驗(yàn)測酒駕，讓學(xué)生充分參與到課堂中來，不僅有化學(xué)實(shí)驗(yàn)，還有球棍模型;不僅有宏觀的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，還有微觀的模型感受，全方位，多角度，充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：紀(jì)明霞（1983— ），女，漢族，江蘇江寧人，南京市江寧高級(jí)中學(xué)，一級(jí)教師，本科。研究方向：化學(xué)教學(xué)。