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新教材基于模型建构的有机化学教学研究

新教材基于模型建构的有机化学教学研究

冯晓磊

摘要:“授之以鱼不如授之以渔”,为了提高学生化学学科核心素养,促进学生认识水平发展。在有机化合物的教学中,需帮助学生对官能团性质进行模型建构,让学生初步学会总结认识有机物的一般思路,并掌握方法,建构有机物的认知模型。从而在面对陌生有机化合物中的官能团和性质过程中,进一步辨识、探析各类有机化合物的结构和性质。

关键词:核心素养;官能团;一般思路;方法;认知模型

中图分类号:G4 文献标识码:A

1教学内容及教学现状分析

1.1教学内容

1.1.1乙酸的酸性:基于学生的生活经验和已学过的无机酸的通性,学生容易理解乙酸的酸性。因此教材只是通过栏目让学生自行设计实验方案比较酸性。进行知识迁移,培养证据推理与科学探究的学科核心素养。这些内容可与“实验活动9”适当整合,以提高教学效率。[1]

1.1.2酯化反應:酯化反应是重要的有机化学反应,教材用了较多的篇幅进行介绍,并结合具体的性质与用途附带介绍酯类物质。由于选择性必修模块“有机化学基础”还要继续学习该反应,此处的教材不涉及同位素示踪等与反应机理相关的内容,而是结合该反应的特征复习和应用化学反应速率和限度的知识。

1.1.3官能团模型建构:新教材在《乙醇与乙酸》增加了第3课时“官能团和有机物的分类”,这是以分析对比、迁移应用的方式认识有机化合物的官能团的分类法。课本通过“方法导引”栏目初步总结认识有机物的一般思路,强化有机物的认知模型。从而让学生能够辨识、探析陌生有机化合物的官能团及性质。对学生提出了更高的能力要求。

1.2 文献分析

国内现有研究整体凸显情境、知识、素养的有效整合,采用“结构-性质-用途”有机物学习模式。主要优点如下: 1、关注学科核心素养 2、创设生活情境,使学生在熟悉的情境中运用多种感官协同学习,降低知识的陌生度,增强化学知识与生活间的联系,提升学生的知识迁移能力;3、以探究实验的方式,问题驱动,层层推进充分发挥学生的主体性,有效培养学生的科学探究思维。

但新教材增加了第3课时“以分析对比、迁移应用的方式认识有机化合物的官能团的分类法”,课本通过“方法导引”栏目初步总结认识有机物的一般思路,强化有机物的认知模型。从而让学生能够辨析、探析陌生有机化合物的官能团及性质。对学生的能力提出了更高的要求。各文献在官能团的模型建构,有机化学学习方法的模型建构方面还存在不足,没有有效达成提高学生建模能力水平层次,提升化学学科核心素养,促进学生认知发展的目的。[2]

2 教学创新点

2.1将“厨房化学”四个真实情境贯穿知识线中

结合新课程标准和教材,确定以“厨房化学”为情境素材,选取生活小实验“五彩黑米”,“醋蛋液”的制作工艺,糖醋鱼制作方法,“醋解酒”的建议4个“厨房化学”中的情境为课堂学习的主线。将教材中的“裸露的”知识点蕴含在相应的情境中一一呈现,让学生从熟悉的情景中引发认知冲突,拉近化学与生活的距离,培养学生解决现实问题的能力[5]。

2.2 利用球棍模型,借助5个环节层层推进,建构羧基性质的认知模型

学生动手搭建乙酸球棍模型,利用模型模拟演示乙酸在水溶液中的电离过程,再用演示酯化反应过程,总结提高结合课本P81方法导引,借助“研究乙酸结构和性质的意义是什么?”问题的提出。环环相扣、层层推进,帮助学生宏微结合,理解官能团决定有机物的性质,理解含有羧基的有机物有类似乙酸的化学性质,建构有机化学学习方法的模型。

3 教学过程

环节一:引入新课

学习任务: 观察实验,描述现象

评价任务: 引发问题,明确任务,进入课堂

“厨房化学”—小实验“五彩黑米”,向浸泡的黑米中分别加入食醋、水、苏打水。黑米水溶液中有花青素,花青素遇酸变红,遇碱变蓝。

环节二:探究乙酸物理性质

学习任务: 通过趣味小实验,知道乙酸的主要物理性质

评价任务: 诊断学生的实验安全意识和实验设计能力,归纳物理性质的能力

实验目的:探究乙酸的物理性质

实验用品:乙酸(常温、冰箱中取出的两种),乙醇,清水,小烧杯、胶头滴管

实验结论:乙酸无色强刺激性气味气味的液体,熔点16.6℃,沸点118℃,易溶于水和乙醇。

环节三:探究乙酸结构特点

学习任务: 认识分子结构,建立学科观念

评价任务: 培养学生的逻辑思维能力,建立结构决定性质的学科观念[3]

师:结构决定性质,请同学们搭建乙酸的球棍结构模型,并思考讨论下列问题。

1、乙酸分子结构中存在怎样的化学键?

2、什么是羧基?为什么说羧基是乙酸的官能团?

3、乙酸分子结构中什么化学键容易断裂?

生:阅读课本,搭建乙酸球棍模型,讨论并回答

1、乙酸分子中有C-C  C-H  C=O  C-O  O-H键。

2、羧基结构式是,羧基决定了乙酸的化学性质。

3、其中 C-O 、O-H键极性强,容易断裂。

典型错误:第三个问题学生能联想到O的的电子能力很强, C-O 、O-H键极性强,易断裂。对于C=O比较陌生,断裂双键相对需要较大的能量,在此不做扩展和要求。

环节四:探究乙酸酸性

学习任务: 设计实验验证乙酸的酸性,培养学生实验设计以及描述、解释实验现象的能力

评价任务: 通过交流与评价发展学生探究物质性质的水平,培养学生的科学探究和创新意识

实验目的:了解乙酸的酸性,探究乙酸与碳酸的酸性强弱。

实验内容:1、取一支试管,加入少量乙酸溶液,再向其中滴加几滴紫色石蕊溶液

2、将适量碎蛋壳,放入小烧杯中再加入适量乙酸,将涂有澄清石灰水的玻璃片迅速盖在烧杯口

实验现象:1、紫色石蕊溶液变红

2、有大量气泡生成,玻璃片上石灰水变浑浊

实验结论:1、CH3COOH→CH3COO-+H+

2、CaCO3+2CH3COOH=Ca(CH3COO)2+H2O+CO2↑

环节五:探究乙酸酯化反应

学习任务: 观察实验,分析现象背后的原因,了解实验装置的特点,掌握酯化反应的实质

评价任务: 通过对乙酸乙酯制备实验的讨论分析,诊断学生对酯化反应本质的认识水平,培养学生的科学探究能力[3]

实验目的:探究乙酸和乙醇的反应

实验步骤:1、在一支试管中加入3ml乙醇,边振荡边慢慢加入2ml浓硫酸和2ml乙酸

2、用酒精灯缓慢加热,将产生的蒸汽经导管通到饱和Na2CO3溶液的液面上,观察现象

3、取下液面上有油状乙酸乙酯生成的试管,振荡,静置

实验现象:1、试管内混合液不分层(填分层或不分层)

2、液面上有一层油状液体产生,并可闻到特殊香味

3、试管内有气泡产生

结论或解释:1、乙醇、乙酸、浓硫酸相互之间可互溶

2、有关反应的化学方程式:

3、乙酸乙酯中的乙酸与碳酸钠溶液反应产生大量的二氧化碳气体,反应方程式:

Na2CO3+2CH3COOH==2CH3COONa+H2O+CO2↑[4]

[典例]

师:比较乙酸乙酯、乙酸、乙醇的分子结构,用球棍模型模拟乙酸、乙醇结合形成乙酸乙酯的过程。

生1:展示反应过程:酸脱羟基醇脱氢。 生2:展示反应过程:酸脱羟基醇脱氢。

师:播放酯化反应动画。

师:酯化反应实质:酸脱羟基醇脱氢。像这样酸与醇反应生成酯和水的反应,就是酯化反应。

环节六:总结提升

学习任务: 根据问题指引,总结羧基与乙酸性质的关系。学会迁移应用。

评价任务: 理解官能团决定有机物的性质,建构有机化学学习方法的模型。

师:乙酸的化学性质与其官能团—羧基有怎样的关系?乙酸体现酸性和酯化反应中官能团如何变化?

生:①CH3COOH→CH3COO-+H+(羧基电离) ②CH3COOH    CH3COOCH3(羧基變酯基)

师:结合课本P81方法导引,思考研究乙酸结构和性质的意义是什么?

生:乙酸是酸类物质的代表,羧基是酸类物质的官能团,我们根据乙酸的性质和反应规律认识羧酸类物质的性质和反应规律,实现有机物的转化。

4 案例说明

4.1 注重真实问题情境的创设

结合新课程标准和教材,确定以“厨房化学”为情境素材,选取4个“厨房化学”中的情境为课堂学习的主线。将教材中的“裸露的”知识点蕴含在相应的情境中一一呈现,让学生从熟悉的情景中引发认知冲突,拉近化学与生活的距离,培养学生解决现实问题的能力[5]。

4.2注重基于“学习任务”开展“素养为本的教学”

本节课分为3个核心知识,设计6个学习任务。6个学习活动中通过动手探究、模型拼接、小组讨论分析、层层推进帮助学生理解官能团决定有机物的性质,建构有机化学学习方法的模型。体现“宏观辨识与微观探析”、“证据推理与模型认知”、“科学探究与创新意识”等。

4.3注重“教学评”一体化

每个活动后学生或小组都会进行汇报或展示,外化学生的思维,真正达到培养学生的目的。在课堂教学中,及时对教与学进行适宜的评价,明确学生对知识的掌握程度,明确接下来如何开展教学。基于核心素养的“教学评”一致性,明确教学与评价目标,选择有效的教学方法,然后利用情境引导学生自主反思达到知识建构的目的,最后根据学习过程实施基于目标实时评价。[3]

参考文献

1、教师教学用书。人民教育出版社 课程教材研究所 化学课程教材研发中心[M]

2、刘春花。基于模型建构的单元设计教学研究——以有机化合物为例[D]。2020-05

3、知识文库第20期,钱鹏 宋茜“创设情境 驱动任务”的教学评一致性教学设计[J]

4、化学学习与评价 广州市中学化学学习与评价研究课题组 [M]

5、中国教学技术设备 马雪 肖俊杰 李文智“乙酸食堂双线融合的教学设计”[J]2020 05

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