陳方

[摘 要]

以“乙烯”的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，借助“問題鏈”的驅(qū)動，突破教學(xué)的重難點(diǎn)。運(yùn)用對比、實(shí)驗(yàn)等科學(xué)的學(xué)習(xí)手段和方法，強(qiáng)化化學(xué)學(xué)習(xí)的學(xué)科思維方式，不斷滲透并建構(gòu)學(xué)科觀念，在思考和解決問題的學(xué)習(xí)過程中，不斷提升學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)和分析解決問題的能力。

[關(guān)鍵詞]

乙烯；科學(xué)方法；學(xué)科觀念

人教版化學(xué)1（必修）教師教學(xué)用書在“教學(xué)資源”中提到科學(xué)方法，包括獲取科學(xué)事實(shí)的方法（觀察、實(shí)驗(yàn)、思想實(shí)驗(yàn)）；整理科學(xué)事實(shí)的方法（比較、分類、類比、歸納、演繹、分析、綜合）；構(gòu)造科學(xué)理論體系的方法；橫向科學(xué)方法（信息方法、系統(tǒng)方法等）。毫無疑問，在教學(xué)實(shí)踐過程中，我們應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對這些科學(xué)方法不斷加以理解、運(yùn)用和體會，使學(xué)生逐步學(xué)會科學(xué)研究的基本方法。同時，在學(xué)生運(yùn)用知識和技能解決化學(xué)實(shí)際問題的過程中，逐步建構(gòu)化學(xué)學(xué)科觀念。

一、創(chuàng)設(shè)情境，引入課題

【展示】一根成熟的黃香蕉和一根青色的生香蕉；一塊用于食品保鮮的PE塑料薄膜。

【問題】為什么剛剛摘取不久的青香蕉和較熟的黃香蕉保存在一起就容易變黃？PE塑料的成分是什么？它是如何得到的？

【引入新課】這些問題均與今天的課題“乙烯”有關(guān)。那“乙烯”到底是什么？工業(yè)上如何得到乙烯？它的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途如何？這是本節(jié)課將要學(xué)習(xí)和探究的內(nèi)容。

設(shè)計(jì)意圖：化學(xué)源于生活，并應(yīng)用于生活。以學(xué)生生活中司空見慣的物品引入課題，強(qiáng)調(diào)從學(xué)生生活實(shí)際和已有知識出發(fā)，能激發(fā)學(xué)生的探究興趣與熱情，同時將學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)與化學(xué)學(xué)習(xí)密切聯(lián)系，使學(xué)生養(yǎng)成從生活現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的習(xí)慣，也為后續(xù)的解決問題埋下伏筆。

二、實(shí)驗(yàn)探究，提出問題

【介紹】如圖1，這是一套模擬工業(yè)生產(chǎn)乙烯的實(shí)驗(yàn)裝置圖。

【觀看實(shí)驗(yàn)視頻】將石蠟油分解，利用生成的氣體分別進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

①將氣體通入酸性高錳酸鉀溶液中，觀察現(xiàn)象。

②將氣體通入溴的四氯化碳溶液中，觀察現(xiàn)象。

③用排水法收集一試管氣體，點(diǎn)燃，觀察現(xiàn)象（提示：注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并與前面所學(xué)的甲烷性質(zhì)進(jìn)行對比）。

【分析現(xiàn)象，得出結(jié)論】

【問題】你認(rèn)為石蠟油分解生成的氣體中都是烷烴嗎？說明理由。

【學(xué)生1】生成的氣體不全是烷烴，因烷烴不能使高錳酸鉀溶液及溴的四氯化碳溶液褪色。

【結(jié)論】研究表明，石蠟油分解所產(chǎn)生的氣體中含有乙烯。乙烯是一種來源于石油的基本化工原料，它的產(chǎn)量可以用來衡量一個國家的石油化工發(fā)展水平。

【設(shè)疑】乙烯的性質(zhì)為什么不同于烷烴，它有怎樣的組成和結(jié)構(gòu)？

設(shè)計(jì)意圖：首先，通過觀看實(shí)驗(yàn)視頻，學(xué)生知道了乙烯的工業(yè)來源；其次，化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察獲取科學(xué)事實(shí)，并使學(xué)生產(chǎn)生了與甲烷（烷烴）學(xué)習(xí)的認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生探究的欲望，滲透了“物質(zhì)是不斷運(yùn)動變化的”科學(xué)觀念。通過歸納、比較和分析，得出“生成的氣體中不都是烷烴”的科學(xué)結(jié)論，也自然引入了后續(xù)的乙烯與乙烷的比較教學(xué)。同時，最后的設(shè)疑，為乙烯的組成——結(jié)構(gòu)——性質(zhì)關(guān)系的教學(xué)做了很好的鋪墊。

三、分析組成，推測結(jié)構(gòu)

【展示】用排水法收集的一瓶乙烯（瓶中故意留有少量水），讓學(xué)生聞氣味并觀察物理性質(zhì)。

【問題】通過觀察，你能得到乙烯的哪些重要物理性質(zhì)？

【結(jié)論】乙烯是一種無色、稍有氣味、難溶于水的氣態(tài)烴。

【教師】經(jīng)實(shí)驗(yàn)測定，乙烯在標(biāo)況下的密度為1.25g·L-1，其中含碳85.7%。

【小結(jié)與計(jì)算】（1）歸納乙烯的物理性質(zhì)；（2）計(jì)算確定乙烯的分子式。

【結(jié)論】（1）略；（2）乙烯分子中碳?xì)湓訑?shù)之比為1∶2，分子式為C2H4。

【教師】對比乙烯和乙烷的分子組成，結(jié)合乙烷的分子結(jié)構(gòu)，請同學(xué)們推測乙烯的分子結(jié)構(gòu)，寫出其電子式、結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)簡式，并填表。

【設(shè)疑】通過乙烯與乙烷分子組成的差異，發(fā)現(xiàn)乙烯比乙烷分子少了兩個氫原子（可看作每個碳原子上比乙烷分子少結(jié)合一個氫原子），你能否由乙烷的結(jié)構(gòu)推測分析出乙烯的結(jié)構(gòu)？嘗試?yán)脤?shí)驗(yàn)提籃中乙烷的球棍模型及短棍，組裝出乙烯的球棍模型。

【學(xué)生活動】從乙烷的球棍模型中，每個碳原子上各去掉一個氫原子。

【問題】這樣的結(jié)構(gòu)是否符合有機(jī)物的價鍵理論？乙烯分子的兩個碳原子間形成了怎樣的共價鍵？

【學(xué)生2】不符合，因?yàn)槊總€碳原子要形成四個共價鍵才能達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，那乙烯分子的碳原子間必然形成了碳碳雙鍵。

【教師】要求學(xué)生動手組裝乙烯的球棍模型。

【教師】引領(lǐng)學(xué)生完成表2。并提示，乙烯結(jié)構(gòu)（簡）式中的碳碳雙鍵不能漏寫。

【教師】概念（1）不飽和烴：碳原子所結(jié)合的氫原子數(shù)少于飽和烴里的氫原子數(shù)的碳?xì)浠衔铮N），屬于不飽和烴；（2）烯烴：分子里含碳碳雙鍵的不飽和鏈烴叫烯烴。乙烯是最簡單的烯烴。

設(shè)計(jì)意圖：通過觀察乙烯的物理性質(zhì)，并由其密度等推算出分子式，體現(xiàn)了“定性與定量相結(jié)合”的學(xué)科思想，讓學(xué)生感悟“化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)研究的重要方法”、“化學(xué)研究通過觀察和實(shí)驗(yàn)獲取證據(jù)，基于證據(jù)推理形成結(jié)論”等學(xué)科觀念；再通過比較乙烯與乙烷分子組成差異，由已知的乙烷結(jié)構(gòu)來分析、推測乙烯的結(jié)構(gòu)，結(jié)合球棍模型的搭建，體現(xiàn)了“微觀問題宏觀化思考”、“理論與實(shí)踐相結(jié)合的”等思想方法，體會到“科學(xué)研究有方法可循”的觀念；既深化了學(xué)生對有機(jī)物價鍵理論的理解，同時對乙烷與乙烯的微觀結(jié)構(gòu)等也進(jìn)行了比較，使學(xué)生認(rèn)識到“乙烯分子中的碳碳雙鍵是乙烯與乙烷結(jié)構(gòu)的本質(zhì)差異”，對突破本節(jié)課的重難點(diǎn)——乙烯的化學(xué)性質(zhì)的教學(xué)起了關(guān)鍵的指引作用。

四、認(rèn)識結(jié)構(gòu)，理解性質(zhì)

【問題】乙烯與乙烷組成及結(jié)構(gòu)的差異，導(dǎo)致了它們怎樣的化學(xué)性質(zhì)差異？

【學(xué)生3】乙烯能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，乙烷則不能；乙烯燃燒火焰明亮，有黑煙，乙烷燃燒火焰為淡藍(lán)色，無黑煙。

【學(xué)生4】乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色，而乙烷則不能。

【實(shí)驗(yàn)】利用實(shí)驗(yàn)提籃中高錳酸鉀溶液及注射器中的乙烯進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象（事先將吸有10mL乙烯的帶有針頭的50mL注射器用橡皮塞封住針頭備用。實(shí)驗(yàn)時在白色點(diǎn)滴板穴中滴加10滴0.5mol·L-1的高錳酸鉀溶液，拔掉橡皮塞，從針頭吸進(jìn)高錳酸鉀溶液，振蕩注射器）。

【結(jié)論】乙烯能與高錳酸鉀溶液反應(yīng)并使其褪色。

【問題】那乙烯發(fā)生了怎樣的反應(yīng)？

【學(xué)生5】可能是被高錳酸鉀溶液氧化了，因高錳酸鉀是強(qiáng)氧化劑。

【問題】乙烯還能被誰氧化？

【學(xué)生6】乙烯還能燃燒，被氧氣氧化。

【問題】那乙烯燃燒的現(xiàn)象為什么與乙烷不同？

【學(xué)生7】顯然是乙烯含碳量較乙烷高所導(dǎo)致。

【問題】那乙烯是怎樣使溴的四氯化碳溶液褪色的？其反應(yīng)類型和原理又如何呢？

【教師】我們知道，化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是舊化學(xué)鍵的斷裂與新化學(xué)鍵的形成過程。下面，我們共同來觀看乙烯與溴反應(yīng)的微觀過程，特別注意反應(yīng)中化學(xué)鍵的變化。

【觀看動畫并表述】反應(yīng)時，乙烯分子中斷裂碳碳雙鍵中的一個碳碳鍵，溴分子中的Br-Br鍵斷裂，然后在兩個碳原子上各形成一個C-Br鍵。

【教師】這樣的反應(yīng)叫加成反應(yīng)。概念：有機(jī)物分子中雙鍵（或三鍵）兩端的碳原子與其他原子或原子團(tuán)直接結(jié)合生成新的化合物的反應(yīng)叫加成反應(yīng)。

【教師】寫出乙烯與溴反應(yīng)的化學(xué)方程式（再次提醒學(xué)生反應(yīng)中鍵的斷裂與生成）。

【板演】四位學(xué)生分別寫出乙烯與氫氣（催化劑、加熱）、氯氣、氯化氫、水（催化劑、加熱、加壓）加成反應(yīng)的化學(xué)方程式。

【教師】點(diǎn)評。提示學(xué)生可將H2O看作H-OH來書寫反應(yīng)。

【教師】乙烯分子間能否發(fā)生加成？教師組織4位同學(xué)兩兩手拉手，比喻成兩個乙烯分子，然后每兩位同學(xué)間再松開其中拉著的兩只手，面對同學(xué)站成一排，中間的兩位同學(xué)再牽起松開的兩只手。教師說明，這就好像乙烯分子間的加成。

【追問】乙烯分子是否只能兩個分子間加成？

【學(xué)生8】好像很多乙烯分子間都可以加成。

【教師】評價并書寫化學(xué)反應(yīng)方程式，給出加聚反應(yīng)的概念，指出乙烯形成聚乙烯是它的重要用途之一，說明課上展示的PE塑料薄膜的主要成分就是聚乙烯。

設(shè)計(jì)意圖：這一環(huán)節(jié)是本節(jié)課的核心內(nèi)容。借助乙烯與乙烷組成及結(jié)構(gòu)的差異，利用層層遞進(jìn)的驅(qū)動學(xué)習(xí)的問題及微型探究實(shí)驗(yàn)、對化學(xué)反應(yīng)微觀本質(zhì)的討論、觀看加成反應(yīng)的動畫演示及模擬加聚反應(yīng)的表演等學(xué)習(xí)活動，逐漸由表觀現(xiàn)象觸及化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，進(jìn)一步體會“宏微結(jié)合”的學(xué)科思想在化學(xué)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用，再通過化學(xué)方程式的書寫與表達(dá)，整合 “宏觀——微觀——符號”的三重表征進(jìn)行理解和學(xué)習(xí)，輕松突破教學(xué)的重難點(diǎn)，還使學(xué)生進(jìn)一步感悟“物質(zhì)是不斷運(yùn)動變化的”、“物質(zhì)不可能無緣無故的消失，只可能有規(guī)律的轉(zhuǎn)化”、“組成與結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”——物質(zhì)性質(zhì)的改變是物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化的結(jié)果等學(xué)科思想觀念。

五、處理信息，深化認(rèn)識

【教師】與乙烷相比，乙烯為什么易發(fā)生加成及加聚反應(yīng)？

【信息呈現(xiàn)】已知乙烷分子及乙烯分子中C-C、C=C的鍵能分別為348 kJ·mol-1、615 kJ·mol-1，C-H鍵鍵能為415 kJ·mol-1，試用以上數(shù)據(jù)分析說明其原因。

【結(jié)論】（1）C-H鍵鍵能較大，不易斷裂；（2）乙烯分子中C=C的鍵能小于乙烷分子中C-C鍵能的兩倍，C=C中有一個鍵容易斷裂。故乙烯不易發(fā)生取代反應(yīng)，而易發(fā)生加成和加聚反應(yīng)。

【交流與總結(jié)】乙烯、乙烷化學(xué)性質(zhì)的比較。

設(shè)計(jì)意圖：利用鍵能數(shù)據(jù)，通過分析、計(jì)算、比較對信息進(jìn)行處理，結(jié)合乙烯與乙烷性質(zhì)的比較，引導(dǎo)學(xué)生對有關(guān)知識進(jìn)行對比、歸納與整合。深化了“定性定量相結(jié)合”的學(xué)科思想方法，再次從“宏觀問題微觀解釋”的學(xué)科思維視角來理解和感悟乙烯與乙烷性質(zhì)差異的本質(zhì)原因，使學(xué)生有“撥開烏云見太陽”的豁然開朗的感覺。既強(qiáng)化了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的微觀本質(zhì)認(rèn)識，又使學(xué)生對兩種烴的學(xué)習(xí)自然延伸到類別的高度，為后續(xù)烯烴的學(xué)習(xí)做好鋪墊，同時實(shí)現(xiàn)了學(xué)生的認(rèn)識由感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的升華。

六、教學(xué)反思

零散的化學(xué)學(xué)科知識、片段性的化學(xué)概念或事實(shí)是很容易被忘記的，學(xué)生不會忘記的是學(xué)科觀念、學(xué)科特征的思維習(xí)慣和解決問題的方法。因此在化學(xué)教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生不斷運(yùn)用科學(xué)方法，滲透學(xué)習(xí)化學(xué)的學(xué)科思維方式，引領(lǐng)學(xué)生體會并不斷形成化學(xué)學(xué)科思想和學(xué)科觀念就顯得非常迫切和重要。

本節(jié)課充分利用身邊的事例，生活中司空見慣的現(xiàn)象，讓學(xué)生真切體會到化學(xué)就在我們的身邊，在我們的日常生活中。感受化學(xué)與我們生活實(shí)際的密切聯(lián)系，體會化學(xué)學(xué)習(xí)的重要意義和價值。

本節(jié)課采用了實(shí)驗(yàn)、觀察、類比、分類比較、分析綜合、歸納、小結(jié)（總結(jié)）、對信息進(jìn)行分析處理等多樣化的學(xué)習(xí)手段和科學(xué)方法，豐富了化學(xué)學(xué)習(xí)的方式，極大提升了學(xué)習(xí)的有效性，也使學(xué)生領(lǐng)略了它們別樣的風(fēng)采，有利于學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的基本方法，加深對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識，增強(qiáng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，進(jìn)而不斷提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

本節(jié)課首先確立了元素組成——確定分子式——推測結(jié)構(gòu)——探究性質(zhì)——理論解釋——實(shí)際應(yīng)用的思路展開乙烯結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的研究；其次課中充分運(yùn)用了實(shí)物展示、微型實(shí)驗(yàn)、模型搭建、動畫演示等學(xué)生喜聞樂見的方式，使學(xué)生的學(xué)習(xí)變微觀為宏觀，化抽象為具體，提高教學(xué)的實(shí)效性；此外通過“問題鏈”來驅(qū)動本節(jié)課核心內(nèi)容的教學(xué)，突破教學(xué)的重難點(diǎn)，使課堂教學(xué)循序漸進(jìn)、一氣呵成，讓學(xué)生有酣暢淋漓之感。在解決問題的學(xué)習(xí)過程中，深刻體會到“組成與結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途”的重要化學(xué)學(xué)科思想；同時學(xué)生在對物質(zhì)及其變化的本質(zhì)的認(rèn)識過程中，不斷建構(gòu)和形成化學(xué)學(xué)科的核心觀念。欣賞到它們在化學(xué)學(xué)習(xí)中的獨(dú)特魅力。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]毛東海.統(tǒng)籌知識、方法和觀念三層面教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計(jì)——以“高二氧化還原反應(yīng)專題復(fù)習(xí)為例”[J].化學(xué)教學(xué)，2016（3）.

[2]張禮聰.在對比中學(xué)習(xí)——“乙烯”的教學(xué)實(shí)錄[J].化學(xué)教學(xué)，2016（5）.

[3]胡珺晶.你的課堂你做主——“乙烯”教學(xué)實(shí)錄[J].化學(xué)教與學(xué)，2016（2）.

（責(zé)任編輯：張華偉）