張旭波

體驗(yàn)式教學(xué)，主要是運(yùn)用實(shí)踐性教學(xué)方式和學(xué)生情感認(rèn)知開(kāi)展的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，能提高學(xué)生在學(xué)習(xí)中的效能，而情景式的教學(xué)模式能有效地激發(fā)學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)的積極性，是促進(jìn)學(xué)生發(fā)展、強(qiáng)化學(xué)生主觀能動(dòng)性的有效方式。在高中化學(xué)教學(xué)中運(yùn)用情景體驗(yàn)式教學(xué)法，不僅能有效地落實(shí)教育教學(xué)改革，還能使學(xué)生探索化學(xué)問(wèn)題，感受化學(xué)的樂(lè)趣，以此增強(qiáng)學(xué)生的自信心，使其更全面地體驗(yàn)與理解化學(xué)，提升學(xué)生化學(xué)綜合素養(yǎng)。

以人教版高中化學(xué)教材“有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與研究方法”為例，闡述情景體驗(yàn)式教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)下如何提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，以此為學(xué)生的發(fā)展保駕護(hù)航。

一、教材分析

在之前的化學(xué)教學(xué)中，學(xué)生對(duì)于常見(jiàn)的有機(jī)物質(zhì)，如甲烷、乙烯、苯、乙醇、醋酸等的結(jié)構(gòu)特征有了初步了解，了解其成鍵特征。同時(shí)，對(duì)有機(jī)物中存在的同質(zhì)異構(gòu)問(wèn)題也有了基本的理解，即有機(jī)物的多樣性是由其自身的結(jié)構(gòu)特征決定的。這一部分是建立在已經(jīng)掌握了一些基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，從物質(zhì)的化學(xué)組成特征出發(fā)，闡述了有機(jī)物的結(jié)構(gòu)特征和有機(jī)物的多樣性。當(dāng)前教師的教學(xué)已經(jīng)不再局限于過(guò)去的知識(shí)系統(tǒng)，不僅從官能團(tuán)和它們的演變中表現(xiàn)出來(lái)，而且以生產(chǎn)、生活和周?chē)闹R(shí)為突破口，把對(duì)單個(gè)材料的討論與生產(chǎn)、生活聯(lián)系起來(lái)。在此基礎(chǔ)上，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從分子水平上理解有機(jī)物的基本屬性，并將其由分子特征拓展到乙烷、丙烷和丁烷等同分異構(gòu)體，從而從分子水平上對(duì)不同類(lèi)型的有機(jī)物進(jìn)行認(rèn)知。這種由個(gè)體向總體的統(tǒng)一書(shū)寫(xiě)方式，順應(yīng)了學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律。

二、學(xué)情分析

經(jīng)過(guò)前期的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)甲烷、乙烯、苯等化學(xué)成分有一定的了解，這也就意味著，他們對(duì)每種有機(jī)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征有一定的理解，從而為以后的研究工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在選擇題和必選題之間進(jìn)行比較，可以看出，必選題是先回顧必修中烷烴的碳鏈同質(zhì)，然后再擴(kuò)展到烯烴鏈同質(zhì)以及功能基團(tuán)（碳－碳雙鍵）同質(zhì)異能體。在課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了一些有機(jī)化合物（如甲烷和乙烯），并對(duì)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了基本的理解，而這個(gè)時(shí)候，他們對(duì)于有機(jī)物質(zhì)的理解還是比較零碎的，這就要求把分散的知識(shí)整合起來(lái)。盡管對(duì)有機(jī)物的結(jié)構(gòu)已經(jīng)有所認(rèn)識(shí)，也已經(jīng)明白有機(jī)物的四價(jià)結(jié)構(gòu)是由四個(gè)不同的原子構(gòu)成的，而且它們之間還能通過(guò)化學(xué)鍵和化學(xué)鍵連接，碳碳單鍵、碳碳雙鍵、碳碳三鍵等，有機(jī)物質(zhì)既可以是鏈，也可以是環(huán)狀分子。但是，目前對(duì)碳碳鍵特征及碳碳鍵連接模式及飽和烴、不飽和烴、烷烴、烯烴等的認(rèn)識(shí)仍有待深入。在此基礎(chǔ)上，深入理解有機(jī)化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征，理解碳鏈、位置和功能基團(tuán)等異構(gòu)的本質(zhì)。

三、教學(xué)目標(biāo)

在探究式教學(xué)中，教師對(duì)青蒿素的結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析，總結(jié)出在有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)中，常見(jiàn)的共價(jià)鍵種類(lèi)、極性等，以及它們之間的相互作用和內(nèi)在聯(lián)系，從而揭示出它們之間轉(zhuǎn)化過(guò)程中存在的共性，進(jìn)而形成一種基于邏輯推理和數(shù)學(xué)建模的新型的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的化學(xué)教學(xué)模式。

通過(guò)探究式的學(xué)習(xí)，教師對(duì)青蒿素結(jié)構(gòu)中的功能基團(tuán)及碳鏈進(jìn)行解析，回顧有機(jī)物的歸類(lèi)方式，感受科研工作的重要性。

以“反應(yīng)?！睘槔M(jìn)行了相應(yīng)同分異構(gòu)體的比較研究。通過(guò)對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)手段解析青蒿素的研究，回顧由圖譜對(duì)材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)易判定的思路，了解現(xiàn)代化儀器在有機(jī)物成分與結(jié)構(gòu)解析方面的運(yùn)用，并以此為基礎(chǔ)，形成以科學(xué)研究為核心的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

四、教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：對(duì)有機(jī)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的認(rèn)知和了解，知曉其結(jié)構(gòu)特征。以其碳鏈結(jié)構(gòu)以及功能基團(tuán)為參考依據(jù)，提升對(duì)有機(jī)物的了解，對(duì)此部分知識(shí)進(jìn)行歸類(lèi)研究，通過(guò)對(duì)有機(jī)物的探究提升對(duì)有機(jī)物的認(rèn)知并知曉同分異構(gòu)的現(xiàn)象。

教學(xué)難點(diǎn)：了解有機(jī)物的同質(zhì)異質(zhì)組分，了解其基本原理。

五、情景體驗(yàn)式教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

▲環(huán)節(jié)一：引入新課，讓學(xué)生進(jìn)入現(xiàn)實(shí)生活

教師讓學(xué)生觀看《屠呦呦與青蒿素》的視頻。

引入：中國(guó)著名的藥學(xué)專(zhuān)家、諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)榮譽(yù)得主——屠呦呦。近年來(lái)，屠呦呦帶領(lǐng)課題組針對(duì)“青蒿素耐藥”問(wèn)題，在“青蒿素療法”等領(lǐng)域有了新的突破。屠呦呦表示，她期待著青蒿素可以為人類(lèi)帶來(lái)更多的利益。

（多媒體演示青蒿素的化學(xué)組成）

教師：青蒿素中元素種類(lèi)有哪些？

學(xué)生：青蒿素化學(xué)式為C15H22O5，所以青蒿素分子由3種元素組成。

教師：你們知道青蒿素中的官能團(tuán)有哪些？現(xiàn)在以小組為單位進(jìn)行討論。

討論之后，學(xué)生給出答案，根據(jù)已掌握的功能基團(tuán)及化合物的結(jié)構(gòu)可以看出，這種化合物含有C，H，O三個(gè)原子。功能基團(tuán)包含酯鍵、醚鍵、過(guò)氧鍵等。

教師：怎樣根據(jù)碳骨架對(duì)青蒿素進(jìn)行分類(lèi)呢？

學(xué)生：根據(jù)之前的討論內(nèi)容和情況，指導(dǎo)青蒿素為脂環(huán)烴衍生物，含苯環(huán)，無(wú)芳香環(huán)，含有C，H，O三種成分。

（設(shè)計(jì)意圖：以青蒿素的探究為例，引導(dǎo)學(xué)生利用功能基團(tuán)來(lái)劃分有機(jī)物，對(duì)藥物中的化學(xué)鍵進(jìn)行探索，并對(duì)其進(jìn)行了研究。同時(shí)透過(guò)解析青蒿素的化學(xué)結(jié)構(gòu)，回顧有機(jī)物的結(jié)構(gòu)特征，并對(duì)其進(jìn)行歸類(lèi)。）

【歸納小結(jié)】有機(jī)化合物的分類(lèi)。

（1）依據(jù)碳骨架分類(lèi)。

（2）依據(jù)官能團(tuán)分類(lèi)。

（設(shè)計(jì)意圖：將功能基團(tuán)的有用信息從實(shí)際的、復(fù)雜的場(chǎng)景中抽取出來(lái)，促使其能夠更好地解決實(shí)際的問(wèn)題。）

▲環(huán)節(jié)二：深入分析，結(jié)構(gòu)探究

在教學(xué)中，教師應(yīng)以之前的教學(xué)設(shè)計(jì)為主，在前期工作的基礎(chǔ)上，以青蒿素為主要研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)其化學(xué)鍵的類(lèi)型、極性等因素進(jìn)行系統(tǒng)的解析，總結(jié)出其構(gòu)效關(guān)系。同時(shí)教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“有機(jī)化合物中的共價(jià)鍵”的探究。

教師：青蒿素中共價(jià)鍵的類(lèi)型有哪些？

學(xué)生（探究問(wèn)題后）：σ鍵通常為有機(jī)物中的單鍵成分，而雙鍵則由σ鍵和π鍵組成。在青蒿素分子中，既有單鍵，也有雙鍵，因此有兩種共價(jià)鍵：σ鍵和π鍵。由于甲烷中的C-H均為σ鍵，由1s的H和C的sp3雜化軌道“頭碰頭”構(gòu)成σ鍵。在烯烴中，兩個(gè)碳都是sp2雜化軌道，1s和sp2雜化軌道是σ鍵。沒(méi)有參與雜化的兩個(gè)碳的p-軌道相互疊加，“肩并肩”地構(gòu)成了π鍵。

教師：甲烷和乙烯對(duì)比之后，你們知道其中存在的不同類(lèi)型的共價(jià)鍵是什么嗎？其中的化學(xué)鍵的性質(zhì)存在何種不同呢？

學(xué)生：σ鍵和π鍵具有不同的軌道交疊，其強(qiáng)度也有差異。例如，在甲醇中可以進(jìn)行置換，在乙烯中可以進(jìn)行加成。因?yàn)槌涉I原子之間的電負(fù)性有差別，所以共同的電子對(duì)也會(huì)出現(xiàn)漂移。偏離值愈大，所形成的共價(jià)鍵極性越大，越易于破壞。例如，含有羥基的酒精，由于酒精中的氫氧鍵具有很大的極性，所以它可以和鈉進(jìn)行反應(yīng)而釋放出氫。而在乙醇中，由于水分子中的氧原子具有很大的電負(fù)性，并且其上的碳—氧鍵極性也很高，因此當(dāng)乙醇和氫溴酸作用時(shí)，其碳—氧鍵會(huì)被切斷。

教師總結(jié)：根據(jù)化學(xué)鍵的極性進(jìn)行分析，酒精中存在一個(gè)羥基，它可以和鈉作用使一個(gè)氫氧雙鍵斷開(kāi)，可以和一個(gè)氫溴酸進(jìn)行一個(gè)碳—氧雙鍵的斷開(kāi)。

【歸納小結(jié)】有機(jī)化合物中的共價(jià)鍵。

拓展：書(shū)寫(xiě)有機(jī)物A（乙醚）的同分異構(gòu)體，并對(duì)其進(jìn)行深入的分析，此時(shí)要排除乙醚本身的結(jié)構(gòu)。

（設(shè)計(jì)意圖：借由設(shè)定驅(qū)動(dòng)內(nèi)力動(dòng)機(jī)的作業(yè)，讓學(xué)生重溫同質(zhì)異能態(tài)與同質(zhì)異能態(tài)的寫(xiě)作方式。通過(guò)小組合作，建立以醚類(lèi)物為基礎(chǔ)的化合物的結(jié)構(gòu)模式，并以學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，促使學(xué)生在分析中逐步進(jìn)行乙醚同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)模型的搭建。）

（視頻展示乙醚同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)模型）

思維建模：首先在思維模型構(gòu)建中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)乙醚自身的分子是對(duì)潛在的醇類(lèi)或醚類(lèi)進(jìn)行確定和分析，此部分的知識(shí)點(diǎn)來(lái)源于類(lèi)別異構(gòu)，因此醇類(lèi)或醚類(lèi)屬于一類(lèi)別異構(gòu)。甲乙醚是同分異構(gòu)成分，且其中的丙級(jí)屬于碳鏈異構(gòu)，因此可屬于正丙基，也可以是異丙基，此時(shí)醚類(lèi)存在兩種同分異構(gòu)體。而對(duì)于醇類(lèi)的探究，教師則需要引導(dǎo)學(xué)生從碳價(jià)異構(gòu)的角度進(jìn)行全面的分析。

從乙醚的分子式出發(fā)，判斷它有可能是醇還是醚。醇與醚可能是同質(zhì)異構(gòu)體。甲基丙醚為以醚類(lèi)為單體的同分異構(gòu)反應(yīng)，且丙基具碳鏈異構(gòu)基團(tuán)，可以為正、異丙基，因此，醚有2個(gè)同質(zhì)異能態(tài)。對(duì)于醇，首先從碳架結(jié)構(gòu)的視角來(lái)看，4個(gè)碳中存在2種類(lèi)型的碳架異構(gòu)，并進(jìn)一步研究了這些基團(tuán)在各個(gè)位點(diǎn)上的異構(gòu)性，2個(gè)碳框架同質(zhì)異構(gòu)位點(diǎn)為2種，可獲得4種結(jié)構(gòu)：1-丁醇，2-丁醇，2-甲基-1-丙醇，2-甲基-2-丙醇。

▲環(huán)節(jié)三：分析青蒿素的分離提純過(guò)程

教師在教學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，可以讓學(xué)生通過(guò)對(duì)青蒿素的提取與純化，對(duì)蒸餾、萃取、重結(jié)晶等工藝的重點(diǎn)和要求進(jìn)行總結(jié)，了解在現(xiàn)實(shí)生活中，分離與純化的作用和意義。

此時(shí)教師在設(shè)計(jì)時(shí)，可以引導(dǎo)學(xué)生研究有機(jī)化合物的一般方法。青蒿素提取的工藝流程如圖1所示。

教師：操作Ⅰ的名稱(chēng)是什么？

學(xué)生：萃取包括液液萃取和固液萃取。

教師：為何采用A類(lèi)有機(jī)溶劑浸提法所得產(chǎn)品的功效優(yōu)于“水煎法”？

學(xué)生：青蒿素與A溶液均為有機(jī)物質(zhì)。根據(jù)類(lèi)互溶原則，在有機(jī)化合物A中具有較高的溶解性，因而提取效率較高，采用A類(lèi)有機(jī)溶劑浸提法所得產(chǎn)品效果優(yōu)于“水煎法”。

教師：操作Ⅱ的名稱(chēng)是什么？

學(xué)生：對(duì)萃取物進(jìn)行分離。

教師：操作Ⅲ的名稱(chēng)是什么？

學(xué)生：用蒸餾法對(duì)兩種物質(zhì)進(jìn)行分離。

（設(shè)計(jì)意圖：萃取包括液液萃取和固液萃取就是將要被分離的成分從固態(tài)中溶出的過(guò)程。由此可知，利用A類(lèi)有機(jī)化合物作為溶劑，將要被分離的青蒿素成分從青蒿干燥粉碎后的固態(tài)中溶出，為固液萃取。）

▲環(huán)節(jié)四：利用現(xiàn)代物理方法分析青蒿素的結(jié)構(gòu)

教師在教學(xué)中運(yùn)用近代物理學(xué)手段解析青蒿素，復(fù)習(xí)化學(xué)成分、質(zhì)譜、核磁氫譜等，通過(guò)對(duì)各種譜圖的分析，學(xué)習(xí)如何通過(guò)譜圖來(lái)對(duì)材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)易的判別。有機(jī)A化合物的分子結(jié)構(gòu)是通過(guò)現(xiàn)代的分析手段確定的。

此時(shí)，教師可以運(yùn)用現(xiàn)代物理方式對(duì)青蒿素進(jìn)行分析，促使學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的回顧，并運(yùn)用分組教學(xué)方式進(jìn)行引導(dǎo)，促使學(xué)生能在萃取方式運(yùn)用下增強(qiáng)其學(xué)習(xí)效能。

【思維建?！垦芯坑袡C(jī)化合物的一般方法。

（設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代物理學(xué)手段對(duì)有機(jī)物進(jìn)行研究的能力，體驗(yàn)與生活息息相關(guān)的知識(shí)，體驗(yàn)與科學(xué)相結(jié)合的過(guò)程，感悟化學(xué)的發(fā)展。）

六、教學(xué)反思

情景體驗(yàn)式教學(xué)設(shè)計(jì)重視情景的創(chuàng)設(shè)。此方式切實(shí)實(shí)現(xiàn)“問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，問(wèn)題的解決”，重視學(xué)生核心素質(zhì)的發(fā)展。針對(duì)這一章所要掌握的知識(shí)，制定出高質(zhì)量、高效率的研究性學(xué)習(xí)任務(wù)。研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)目標(biāo)應(yīng)具有科學(xué)性、新穎性、激勵(lì)性、生成性等特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)特定情景中問(wèn)題的解答，使探究式學(xué)習(xí)所要達(dá)成的知識(shí)目的得以強(qiáng)化與升華。情景是從現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)和生活中提煉出來(lái)的，它強(qiáng)調(diào)了多個(gè)單元之間的知識(shí)融合。試題的設(shè)置側(cè)重于進(jìn)行邏輯推理，以提高學(xué)生的思維品質(zhì)和核心能力。

（作者單位：陜西省安康市漢濱區(qū)漢濱高級(jí)中學(xué)）

編輯：溫雪蓮