丁浩

摘要：作者參加了2014年度“一師一優(yōu)課、一課一名師”優(yōu)課活動，獲得“部級”優(yōu)課“天然氣的利用甲烷”，文章從課題選擇、教學(xué)設(shè)計、實驗準備和課堂實錄和后期整理等方面對環(huán)節(jié)進行梳理，同時比較一師一優(yōu)課和常規(guī)評優(yōu)課的異同，并結(jié)合參評過程中的收獲和不足進行反思和總結(jié)，探討參加“一師一優(yōu)課”的注意事項。

關(guān)鍵詞：一師一優(yōu)課；甲烷；氯代反應(yīng)；爆炸極限

文章編號：1008—0546（2016）07—0053—04

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

doi：10.3969/i.issn.1008—0546.2016.07.019

教育部從2014年度開始推出的“一師一優(yōu)課，一課一名師”活動在教學(xué)一線得到了教師的熱烈響應(yīng)，截止2016年3月10日，全國共有34754節(jié)參加高中化學(xué)優(yōu)課評比，部優(yōu)課率3.86%，江蘇省共有2079節(jié)參加高中化學(xué)優(yōu)課評比，共12節(jié)部級優(yōu)課（優(yōu)課率5.77%0），僅次于北京（13節(jié)），列全國第二。一線教師參與此項活動的熱情很高，也體現(xiàn)了較高的教育教學(xué)水準。

“一師一優(yōu)課”優(yōu)課評比與評優(yōu)課、公開課相似，主要是要在課堂上呈現(xiàn)自己的教學(xué)特色、教學(xué)能力，特別是對教學(xué)的把控能力：與各地每兩年一次的評優(yōu)課相比，“一師一優(yōu)課，一課一名師”提供了更多的教師展現(xiàn)的機會，鼓勵教師充分發(fā)揮信息技術(shù)手段，展現(xiàn)自己的優(yōu)秀的教育教學(xué)能力，應(yīng)該說這也是廣大一線教師踴躍參與的原因之一。“一師一優(yōu)課”突出了教師的自主選擇性，可以自主選擇課題，可以選擇自己熟悉的課題，也可以是比較有挑戰(zhàn)性的課題：可以自主選擇學(xué)生，可以借班上課、也可以是自己任教班級的學(xué)生（與學(xué)生的磨合度可以很高）；可以根據(jù)教學(xué)進度自主選擇授課時間；甚至課堂教學(xué)組織形式，上課地點等等，都可以自主選擇。后期的處理、制作可以進行剪輯進而優(yōu)化。本文結(jié)合筆者參加2014年度“一師一優(yōu)課、一課一名師”優(yōu)課活動中獲得“部級”優(yōu)課《天然氣的利用甲烷》，反思得失，以供同行參考。

一、清楚教學(xué)特質(zhì)。明確課題選擇方向

“一師一優(yōu)課”與評優(yōu)課、公開課最大的區(qū)別就是可以自主選擇課題和自主調(diào)節(jié)教學(xué)進度，可以選擇相對熟悉的課題或關(guān)注度不高的課題，減少和其他老師“撞衫”的可能。選擇課題時要充分挖掘課堂的學(xué)科意義和社會意義，不僅關(guān)注知識的建構(gòu)，更關(guān)注學(xué)科素養(yǎng)的養(yǎng)成。

基于以上考慮，筆者選擇的課題是蘇教版（必修2）專題3有機化合物的獲得與應(yīng)用部分第一單元《天然氣的利用甲烷》。烴是有機化合物的基礎(chǔ)，而甲烷又是最簡單的烴，通過甲烷的學(xué)習(xí)，嘗試從結(jié)構(gòu)角度認識有機物，從化學(xué)鍵角度理解有機反應(yīng)，可以說這是學(xué)習(xí)有機化學(xué)的開山之作，是學(xué)生第一次從科學(xué)角度零距離接觸有機物，是學(xué)生在化學(xué)學(xué)科“物質(zhì)觀”中涉及的一大類物質(zhì)。

甲烷作為一種重要的化石燃料，正逐漸受到各國關(guān)注，可燃冰、頁巖氣也逐漸走進人們的視角，可燃冰大量存在于海底和永久凍土中，我國南海擁有豐富的可燃冰資源，這些不僅可以引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更能激發(fā)學(xué)生的強烈的愛國主義精神，培養(yǎng)學(xué)生海洋大國情懷。

二、研讀學(xué)習(xí)目標，突出核心素養(yǎng)培養(yǎng)

學(xué)習(xí)的最終目標指向?qū)W習(xí)者具有自主學(xué)習(xí)的愿望和能力，成為主動、積極的終身學(xué)習(xí)者，教與學(xué)是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中即以活動為載體，引導(dǎo)學(xué)生在活動中探索，在活動中構(gòu)建自己的知識體系，獲得或提高相關(guān)技能，提升學(xué)生溝通互助力、社會參與力和自主行動力。

科學(xué)認識和觀念、科學(xué)思維與方法、科學(xué)探究與實踐，科學(xué)態(tài)度與價值觀是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，“甲烷”涉及了甲烷的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和用途，同時，盡管甲烷是最簡單的有機物，其它有機物可以看做是在甲烷的基礎(chǔ)上衍生而得到的，所以從知識上看，甲烷的學(xué)習(xí)還肩負著傳遞有機物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)學(xué)習(xí)的一般方法的功能。從社會功能上看，通過甲烷的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生對社會事務(wù)的主動參與意識和能力。結(jié)合學(xué)習(xí)目標，對教學(xué)目標進行分解，詳見表1。

三、精心設(shè)計活動。厘清課堂教學(xué)主線

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀提倡學(xué)生以生活經(jīng)驗為基礎(chǔ)主動建構(gòu)學(xué)科知識（或知識體系），學(xué)習(xí)過程即知識建構(gòu)的過程，學(xué)生在體驗中進行學(xué)習(xí)、在體驗中獲取經(jīng)驗并進行知識的建構(gòu)。用建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)觀來指導(dǎo)課堂教學(xué)的主線設(shè)計，就是要讓課堂教學(xué)的五條基本線索圍繞學(xué)生知識基礎(chǔ)、參與和體驗活動、獲取知識、形成能力和價值觀進行設(shè)計和展開，充分體現(xiàn)新課程理念，強化課堂教學(xué)的有效生成，促進學(xué)生的認知發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)。基于教學(xué)目標和以上設(shè)想，設(shè)計本課題的教學(xué)基本線索（詳見表2）。

四、深度打磨細節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)

本節(jié)課設(shè)計了三個探究活動：甲烷空間結(jié)構(gòu)模型、甲烷和氧氣反應(yīng)，甲烷的氯代反應(yīng)，海底可燃冰開采的可行性分析。

1.搭建模型探結(jié)構(gòu)——培養(yǎng)學(xué)生合作推理能力

甲烷的正四面體空間結(jié)構(gòu)，由于高一學(xué)生還沒有學(xué)習(xí)立體幾何，對甲烷的結(jié)構(gòu)的認識更多的要建立在實物模型上，起先設(shè)想采用四個同等大小的氣球自由捆綁，自然伸展得到正四面體（用氣球表示氫原子電子云，連接點表示碳原子），但是實際課堂教學(xué)中，由于操作的不恰當，容易導(dǎo)致氣球的破裂而使得活動無法順利進行：改用球棍模型又只能得到固定的空間結(jié)構(gòu)：最后改為采用橡皮泥和牙簽搭建模型（根據(jù)碳的四價原則），學(xué)生主要得到正四面體、四棱錐和正方形三種模型，再結(jié)合空間對稱性和最小位阻（電子對之間的排斥作用），得出甲烷的空間結(jié)構(gòu)是正四面體。

同時，教師演示四個大小相等的氣球捆綁，自然伸展得到的空間形狀，進一步解釋空間位阻，與學(xué)生搭建的模型相互印證。以上實際操作能夠使學(xué)生直觀感受到甲烷的結(jié)構(gòu)，但是如果增加甲烷的共價鍵參數(shù)（鍵長和鍵角），在甲烷氯代反應(yīng)后利用二氯甲烷只有一種結(jié)構(gòu)可以排除正四棱錐和正方形（如果是正四棱錐和正方形，那么有兩種二氯甲烷），理論聯(lián)系實際，可以使探究活動更完美。

2.預(yù)料之中的意外——培養(yǎng)學(xué)生風險判斷意識

“西氣東輸”的主角——甲烷不遠萬里來到，體現(xiàn)了甲烷的穩(wěn)定性，天然氣也逐漸成為了家用燃氣，但是天然氣爆炸時有發(fā)生，需要提高學(xué)生的風險防范意識。不純的可燃性氣體燃燒容易發(fā)生爆炸，這是常識，但是教師一般課堂上會回避爆炸，學(xué)生對這種“意外”也僅僅是耳聞，難以目睹，缺乏感性認識。

教學(xué)中選擇了歐洲牛棚發(fā)生爆炸的視頻，由于牛群排泄出來的甲烷聚集，達到爆炸極限而引發(fā)火災(zāi)（在相對開放的環(huán)境中），如果在相對封閉的環(huán)境中極易引發(fā)爆炸。課堂中模擬真實的爆炸實驗，可以讓學(xué)生置身于比較真實的場景，可能會對隱含的風險有切身的體會。當然，考慮到安全性，實驗的爆炸的強度和使用的材料要嚴格控制和篩選。

（1）結(jié)合安全性，為了較為明顯的實驗現(xiàn)象，實驗中采用紙質(zhì)茶葉桶（高度l0cm，直徑8cm），上下開口（上口用脫脂棉封住）；

（2）從下口伸入導(dǎo)管接近上部，通人甲烷（課前用儲氣袋收集甲烷），利用向下排空氣法收集較純凈的甲烷：

（3）取走脫脂棉，點燃，可以看到淡藍色火焰（同時把茶葉桶置于講臺邊緣，有利于空氣從底部進入桶內(nèi)）；燃燒大約兩分鐘后，發(fā)出較大的“噗”聲，同時茶葉桶向上彈起。

實驗中，隨著甲烷的燃燒，空氣從底部開口處進入到茶葉桶中，形成甲烷和空氣的混合氣體，在點燃情況下發(fā)生爆炸。學(xué)生通過這種非破壞性的爆炸實驗，能夠較好地接近生活，更真實地理解爆炸原理，從而逐漸形成風險意識，并運用到生活實際中，同時可以使具有的學(xué)科知識更具生活價值。

3.放大細節(jié)得真諦——培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力

按照教學(xué)進度，蘇教版必修二專題3第一單元“天然氣的利用甲烷”教學(xué)在4月初進行，4月的江南春寒料峭，氣溫較低（一般低于10℃），在室內(nèi)自然光照射條件下，甲烷和氯氣的氯代反應(yīng)很難進行：采用太陽光直射反應(yīng)較快，但是由于日光強度難控制，反應(yīng)速率過快容易出現(xiàn)安全事故。

實驗中采用甲烷氣體適當過量，用排飽和食鹽水的方法向50mL量筒先后通入42mL氯氣和8mL甲烷（甲烷密度小于氯氣，先通氯氣后通甲烷有利于兩種氣體充分混合）。

在醫(yī)用反射燈配上150w白熾燈近距離照射（其中的不銹鋼反射可以得到更多能量，使得溫度上升更為明顯）。使用攝像頭取像投影，可以清晰地觀察到1min左右出現(xiàn)液面上升，2min明顯上升，在3min瞬間液面略有下降，然后較為迅速地上升，經(jīng)過6min左右反應(yīng)終止，液體幾乎充滿量筒。

從反應(yīng)機理角度分析，甲烷氯代反應(yīng)有鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止三個階段。

鏈引發(fā)時，由光照提供能量氯氣分子離解為氯原子，需要吸收能量，所以開始階段（前2 min）較慢。

鏈增長過程中，反應(yīng)①甲烷和氯原子反應(yīng)生成甲基自由基和氯化氫，活化能較小，反應(yīng)放出少量熱量，氣體體積略有膨脹，所以在反應(yīng)瞬間出現(xiàn)液面下降現(xiàn)象。

反應(yīng)②中甲基自由基和氯氣反應(yīng)生成一氯甲烷和氯原子活化能（Ea）小，但是放熱較多，能夠持續(xù)提供鏈增長需要的能量，反應(yīng)能夠較快進行，所以在3min后反應(yīng)迅速進行。

4.開采海底可燃冰——培養(yǎng)學(xué)生權(quán)衡決策能力

可燃冰是甲烷水合物，全球海底天然氣水合物中的甲烷總量約為地球大氣中甲烷總量的3000倍，而且可燃冰燃燒生成二氧化碳和水，沒有污染，是極具開發(fā)前景的清潔能源，一旦開采技術(shù)獲得突破性進展，那么可燃冰必然會成為21世紀的主要能源?？扇急饕嬖谟诤５椎雀邏骸⒌蜏靥?，我國僅南海就有194億立方米（儲量足夠我國使用100年），頁巖氣是甲烷在自然界中的又一存在形式，儲量豐富，我國儲量極為豐富，可采儲量占已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的36%，位居世界第一。但是，與日本的可燃冰開采技術(shù)、美國的頁巖氣開采技術(shù)有較大的差距，開發(fā)利用的形勢不容樂觀。

但是，盲目開采可燃冰會帶來極其嚴重的后果，等量甲烷引發(fā)的溫室效應(yīng)為CO₂的20倍，可燃冰存在于海底高壓、低溫處，大規(guī)模開采時如若不慎讓甲烷逸散到空氣中，后果不堪設(shè)想?？扇急怨腆w形式存在于海底，大規(guī)模開采必然會影響到海底的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，如果處理不當，可能會引起地質(zhì)災(zāi)害。在可燃冰的開采中要涉及開采、保存和運輸方式。

基于以上考慮，設(shè)置了交流討論環(huán)節(jié)：請從可燃冰的存在條件分析，可燃冰需要的開采條件和可能帶來的風險（溫室效應(yīng)、海底坍塌、可燃冰極易氣化、導(dǎo)致不安全因素）。盡管囿于知識面和社會閱歷，學(xué)生對此問題的回答不盡完善，但是能夠引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會，關(guān)注能源問題，培養(yǎng)風險意識和權(quán)衡決策能力，不就是我們教育的成功之處嗎？

五、熟悉授課場景。力求全面展現(xiàn)活動

一師一優(yōu)課常用錄像的方式，不同于一般的評優(yōu)課，評委是在現(xiàn)場的，所以除去教學(xué)環(huán)節(jié)外，還需要注意錄像環(huán)節(jié)，需要攝像機及時捕捉課堂之美。所以熟悉場地，電腦的操作系統(tǒng)的匹配、視頻播放軟件是否安裝到位，包括環(huán)境溫度（由于需要錄像，照明設(shè)備的使用可能會使得室內(nèi)溫度升高）；了解攝像頭的視角，了解攝像盲點，攝像頭一般是聲控的，隨著聲音的轉(zhuǎn)向，可能沒有連續(xù)性。

與相關(guān)工作人員溝通，讓工作人員了解課堂的關(guān)鍵節(jié)點、注意重點。比如課堂投影實驗時，沒有發(fā)出聲響，但是需要在畫面上完整地顯示出來，這樣錄像才能體現(xiàn)教學(xué)過程；再如，甲烷點燃后爆炸實驗，燃燒一段時間后會突然爆炸，所以需要攝像鏡頭提前對準目標；學(xué)生討論時不同地點、多角度發(fā)出聲音，攝像頭可能轉(zhuǎn)動比較頻繁，得到的畫面不是很連貫，沒有重點，這也需要工作人員重點控制，保證畫面的連貫性。

一師一優(yōu)課為基層教師提供了展現(xiàn)自我的舞臺，我們一線教師要能夠在這個舞臺上充分展現(xiàn)教學(xué)水平、教學(xué)能力，貢獻最燦爛的教學(xué)藝術(shù)。