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        基于審辯式思維培養(yǎng)的高中化學(xué)“讀思達(dá)”教學(xué)法的實(shí)踐

        2023-02-27 14:44:28顏巧藝
        新課程·上旬 2023年22期
        關(guān)鍵詞:化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)

        顏巧藝

        一、問題背景

        審辯式思維即“不懈質(zhì)疑,包容異見,力行擔(dān)責(zé)”,受到我國中小學(xué)的重視,國內(nèi)對(duì)此研究通常采用“批判性思維”這一名稱?!镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》將化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)歸納為五個(gè)方面,其中“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”要求學(xué)生具有證據(jù)意識(shí),能對(duì)觀點(diǎn)或描述進(jìn)行必要的分析和推理,并對(duì)其進(jìn)行證實(shí)或證偽,能夠通過對(duì)化學(xué)事實(shí)或現(xiàn)象的分析、評(píng)價(jià)和推理得出相應(yīng)的觀點(diǎn)或結(jié)論,并用其來解釋更多的事實(shí)或者現(xiàn)象。可見,在化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生審辯式思維是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑。

        本文以蘇教版必修第二冊(cè)專題8的第二單元“食品中的有機(jī)化合物”的“乙醇”教學(xué)為例,詳細(xì)闡述基于審辯式思維培養(yǎng)的“善讀、慎思、明辨、深達(dá)”的教學(xué)模式的具體應(yīng)用。

        二、案例實(shí)踐

        筆者通過分解學(xué)習(xí)任務(wù)、創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境、探究實(shí)驗(yàn)方案、思辨實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,把“善讀、慎思、明辨、深達(dá)”的模式落實(shí)到具體課堂中,大大緩減學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的畏難情緒,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,促進(jìn)學(xué)科知識(shí)和認(rèn)知思路的結(jié)構(gòu)化,發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

        (一)教學(xué)目標(biāo)

        (1)知道乙醇的組成、結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)及用途,培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析能力。(2)了解烴的衍生物的概念及官能團(tuán)與性質(zhì)的關(guān)系,從化合價(jià)的角度和得氧失氧、得氫失氫的角度認(rèn)識(shí)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng),知道有機(jī)物之間在一定條件下是可以轉(zhuǎn)化的,培養(yǎng)證據(jù)推理和變化觀念。(3)根據(jù)乙醇的結(jié)構(gòu)分析其性質(zhì),能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究乙醇的結(jié)構(gòu)及性質(zhì),培養(yǎng)科學(xué)探究精神和審辯能力。

        (二)教學(xué)過程

        [▲]任務(wù)1:探究乙醇的結(jié)構(gòu)

        【善讀】信息支持:乙醇的核磁共振氫譜圖。(圖略)

        【慎思】(1)根據(jù)碳原子的成鍵特點(diǎn),分子式為C2H6O的有機(jī)物有幾種可能的結(jié)構(gòu)?

        (2)根據(jù)信息提示,乙醇的6個(gè)氫原子可以分成幾類,原子個(gè)數(shù)比是多少?

        【明辨】根據(jù)善讀的內(nèi)容,辨別乙醇的結(jié)構(gòu)。

        【深達(dá)】學(xué)生能根據(jù)老師提供的信息拼出乙醇結(jié)構(gòu)的球棍模型,準(zhǔn)確地辨認(rèn)乙醇分子中3種不同的氫原子,學(xué)會(huì)通過核磁共振氫譜圖推斷有機(jī)物的結(jié)構(gòu),畫出CH3OCH3的氫譜圖。

        [▲]任務(wù)2:提煉乙醇的物理性質(zhì)

        【善讀】(1)酒精度是指酒中含乙醇的體積百分比,通常是以20℃時(shí)的體積比表示的。比如貴州茅臺(tái):53%vol。(見表1)

        (2)趣味實(shí)驗(yàn):燒不著的手帕(乙醇的沸點(diǎn):78.5℃)(見表2)

        【慎思】(1)手帕為什么要先用水濕潤后再噴上酒精?乙醇燃燒了,為什么手帕沒有燒壞?

        (2)從溴水中萃取溴,乙醇能否作為萃取劑?

        (3)無水酒精中含有少量的水,怎樣檢驗(yàn)?

        (4)工業(yè)酒精(約96%以上)如何處理可得無水酒精(99.5%以上)?

        【明辨】小組討論:除去酒精中的水,不能直接蒸餾,而是要先加生石灰再蒸餾。

        【深達(dá)】通過著火點(diǎn)解密趣味實(shí)驗(yàn),從真實(shí)情境推斷乙醇的物理性質(zhì),注重化學(xué)在生活和工業(yè)上的應(yīng)用。

        [▲]任務(wù)3:尋找乙醇與乙烷的性質(zhì)差異(見表3)

        【善讀】

        【慎思】乙烷和乙醇在分子組成上有什么差別?導(dǎo)致兩者性質(zhì)差異的最大原因是什么?羥基的電子式如何書寫?

        【明辨】羥基帶電嗎?根據(jù)老師提供的藥品驗(yàn)證你的結(jié)論。

        提供的藥品:乙醇、紫色石蕊試劑、酚酞。

        【深達(dá)】由于羥基代替了乙烷中的一個(gè)氫原子,導(dǎo)致乙醇的性質(zhì)和乙烷有極大的不同。羥基就叫做官能團(tuán),通過在乙醇中加入石蕊和酚酞都不變色,說明羥基沒帶電,不是氫氧根,也不能電離出氫離子。由烴基和羥基組成的有機(jī)物就叫做醇,是一種烴的衍生物。官能團(tuán)就是決定有機(jī)化合物化學(xué)特性的原子或者原子團(tuán)。

        [▲]任務(wù)4:探究乙醇的化學(xué)性質(zhì)

        1.探究乙醇與金屬鈉的反應(yīng)

        【分組實(shí)驗(yàn)】從煤油中取一小塊鈉,用濾紙吸干表面煤油,切一小塊投入1~2mL無水乙醇中,觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

        【善讀】視頻展示鈉與水反應(yīng),學(xué)生進(jìn)行對(duì)比。

        【慎思】與鈉和水的反應(yīng)進(jìn)行比較。

        (1)鈉的位置。(2)有無聲音。(3)有無氣泡。(4)劇烈程度。(5)化學(xué)方程式。

        【明辨】討論鈉分別和水、乙醇反應(yīng)劇烈程度不同的原因。

        【深達(dá)】水中的氫比乙醇中的氫更活潑。

        【善讀】信息支持:實(shí)驗(yàn)證明1mol鈉和足量乙醇反應(yīng),可以得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L的氫氣。

        【明辨】乙醇中和鈉反應(yīng)的氫來自羥基,從實(shí)驗(yàn)事實(shí)驗(yàn)證乙醇的結(jié)構(gòu)式:CH3CH2OH。

        【明辨】有下列三種物質(zhì):①乙醇;②碳酸;③水,它們與鈉反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的速率由大到小的順序是

        (? )

        A.①>②>③? ? ?B.②>①>③

        C.③>①>②? ? D.②>③>①

        【深達(dá)】乙醇是非電解質(zhì),羥基中的氫原子不能電離出來,但是由于氧原子的作用,它可以和金屬鈉發(fā)生置換反應(yīng)。理解有機(jī)物中基團(tuán)的相互作用。

        2.探究乙醇的氧化反應(yīng)

        【善讀】觀察點(diǎn)燃酒精燈的現(xiàn)象。

        【慎思】乙醇燃燒后的生成物是什么,如何驗(yàn)證?從化合價(jià)的角度分析,乙醇發(fā)生的是什么反應(yīng)?

        【深達(dá)】用內(nèi)壁蘸有澄清石灰水的燒杯倒扣在酒精燈火焰上方,出現(xiàn)渾濁,證明有CO2生成。

        碳從-2升高到+4,發(fā)生氧化反應(yīng)。

        【分組實(shí)驗(yàn)】乙醇的催化氧化

        ①用小試管取3~4mL無水乙醇;②加熱一端繞成螺旋狀的銅絲至紅熱;③將銅絲趁熱插到盛有乙醇的試管底部;④反復(fù)操作5次,觀察銅絲顏色和液體氣味的變化。

        【慎思】銅絲在此實(shí)驗(yàn)中起什么作用?(寫出下列現(xiàn)象的化學(xué)反應(yīng)方程式)

        (1)紅色→黑色:

        (2)黑色→紅色:

        (3)銅的作用:

        (4)乙醇轉(zhuǎn)化為什么物質(zhì):

        【善讀】信息支持:乙醛在堿性環(huán)境下可以和新制氫氧化銅反應(yīng),生成磚紅色的沉淀。請(qǐng)利用所提供的試劑進(jìn)行驗(yàn)證。

        【深達(dá)】銅絲作為催化劑,乙醇被氧化成乙醛,碳從-2升高到-1。化學(xué)方程式為:

        2CH3CH2OH+O2 [Cu][Δ]2CH3CHO+2H2O

        【明辨】乙醇轉(zhuǎn)化成乙醛,從分子式看,少了兩個(gè)氫原子,請(qǐng)從兩者的結(jié)構(gòu)式猜測(cè)乙醇轉(zhuǎn)化成乙醛的斷鍵方式。

        【善讀】信息支持:乙醇催化氧化機(jī)理圖(見圖1)。

        【明辨】是不是所有的醇都能氧化成醛呢?嘗試用化學(xué)方程式表示兩個(gè)反應(yīng)過程。

        【深達(dá)】(1)催化劑可以參與化學(xué)反應(yīng),但是反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)不變。

        2Cu+O2? [Δ] 2CuO

        CH3CH2OH+CuO [Δ]CH3CHO+H2O+Cu

        (2)和羥基直接相連的碳上如果有兩個(gè)氫的可以催化氧化成醛,一個(gè)氫的轉(zhuǎn)化成銅,沒有氫的就不能進(jìn)行催化氧化。

        【深達(dá)】能夠使新制氫氧化銅沉淀變成磚紅色的物質(zhì)含有醛基。

        3.探究乙醇的其他氧化反應(yīng)

        【善讀】觀察演示實(shí)驗(yàn):乙醇和酸性高錳酸鉀、重鉻酸鉀的反應(yīng)。

        【慎思】高錳酸鉀溶液紫紅色褪去,重鉻酸鉀溶液由橙色轉(zhuǎn)為綠色,說明都被乙醇還原。

        【深達(dá)】乙醇可以被強(qiáng)氧化劑氧化,說明乙醇具有還原性。

        【實(shí)際應(yīng)用】現(xiàn)場(chǎng)演示酒精測(cè)量儀,再現(xiàn)交警測(cè)酒駕的場(chǎng)景。

        【深達(dá)】科技進(jìn)步改變社會(huì),生命只有一次。利用乙醇的氧化性可以檢測(cè)酒駕,操作簡單,效果明顯。

        [▲]任務(wù)5:乙醇化學(xué)性質(zhì)的歸納

        【善讀】閱讀下面乙醇的斷鍵方式,回憶前面學(xué)習(xí)內(nèi)容,寫出對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)式。

        【慎思】根據(jù)課堂實(shí)驗(yàn)和信息提示,分析各個(gè)斷鍵位置和相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)。

        【深達(dá)】從微觀到宏觀,從原子的水平到化學(xué)方程式的書寫,再到實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、實(shí)踐和現(xiàn)象,培養(yǎng)深度思維,加深對(duì)化學(xué)核心知識(shí)的理解:官能團(tuán)決定化學(xué)性質(zhì)。

        (1)乙醇和金屬鈉的反應(yīng)

        2CH3CH2OH+2Na[→]2CH3CH2ONa+H2↑斷①鍵

        (2)乙醇的氧化反應(yīng)

        ①燃燒 CH3CH2OH+3O2[點(diǎn)燃]2CO2+3H2O

        斷①②③④⑤鍵

        ②催化氧化2CH3CH2OH+O2 [Cu][Δ]2CH3CHO+2H2O? ?斷①②/①③鍵

        ③與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)

        CH3CH2OH [酸性高錳酸鉀溶液或][酸性重鉻酸鉀溶液]CH3COOH 斷①②③鍵

        [▲]任務(wù)6:乙醇的制備

        【善讀】(1)乙烯水化法。

        (2)發(fā)酵法:糖質(zhì)原料(如糖蜜、亞硫酸廢液等)和淀粉原料(如甘薯、玉米、高粱等)發(fā)酵。發(fā)酵法制乙醇是在釀酒的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,在相當(dāng)長的歷史時(shí)期內(nèi),曾是生產(chǎn)乙醇的唯一工業(yè)方法。

        (3)煤化工法:以煤合成氣為原料,經(jīng)甲醇、二甲醚羰基化、加氫合成乙醇的工藝路線。

        (三)教學(xué)反饋

        學(xué)生在課堂中動(dòng)手動(dòng)腦動(dòng)筆,在學(xué)案的輔助下,能較好地完成學(xué)案里設(shè)置的六個(gè)任務(wù),培養(yǎng)了小組合作分工的精神,集中表現(xiàn)在三個(gè)探究實(shí)驗(yàn)中,6個(gè)同學(xué)一組,分成三個(gè)小組,一組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),一組實(shí)際操作,一組記錄現(xiàn)象,分工輪作,保證每個(gè)同學(xué)都能參與到課堂任務(wù)中。特別是在最后的化學(xué)性質(zhì)歸納環(huán)節(jié),組員們通過討論、交流、研究、思辨,六個(gè)小組最后都能正確指出各個(gè)反應(yīng)乙醇的斷鍵位置,說明“善讀、慎思、明辨、深達(dá)”的教學(xué)模式能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)合作精神,促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。

        (作者單位:福建省晉江市養(yǎng)正中學(xué))

        編輯:曾彥慧

        注:本文系教育部福建師范大學(xué)基礎(chǔ)教育課程研究中心2022年度開放課題“基于審辯式思維培養(yǎng)的高中化學(xué)‘讀思達(dá)教學(xué)法的實(shí)踐研究”(KCB2022083)階段性研究成果。

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