【摘 要】本文以人教版高中化學(xué)“乙醇”教學(xué)為例,探討如何基于學(xué)科核心素養(yǎng)將生活教育思想融入課堂教學(xué):通過生活點(diǎn)滴融入思考的方式,激發(fā)學(xué)生自主思考;讓學(xué)生建構(gòu)乙醇的結(jié)構(gòu)模型,并推敲出小組實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證猜想,從而獲得新知;在應(yīng)用實(shí)例中促進(jìn)學(xué)生的知識遷移,拓寬視野,升華主題,逐步落實(shí)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。
【關(guān)鍵詞】高中化學(xué) 核心素養(yǎng) 生活教育思想
【中圖分類號】G ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A
【文章編號】0450-9889(2020)42-0102-03
學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價值的集中體現(xiàn),是社會主義核心價值觀下各學(xué)科的育人要求。不同的學(xué)科有不同的學(xué)科特色,就化學(xué)學(xué)科而言,化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的核心內(nèi)容主要包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”五個方面,五者相輔相成、相得益彰,交融成了具有化學(xué)學(xué)科特色的學(xué)科核心素養(yǎng)。如何使得化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)落地一直是化學(xué)教育研究者及工作者關(guān)注的問題。教學(xué)是使得化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)順利落地的重要手段,教學(xué)設(shè)計是教師開展教學(xué)的重要法寶。因此,設(shè)計一份基于學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計將有助于教師更有效地開展教學(xué),促進(jìn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的落地。
化學(xué)學(xué)科是與人類日常生活息息相關(guān)的一門學(xué)科,是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。可見,化學(xué)教學(xué)的開展從生活中來,最終回到生活中去。因此,在基于學(xué)科核心素養(yǎng)的化學(xué)教學(xué)設(shè)計中融入生活教育思想具有重要意義。本文以人教版高中化學(xué)(必修二)第七章第三節(jié)“乙醇與乙酸”第 1 課時的教學(xué)為例,提出基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng),將生活教育思想融入課堂教學(xué)的教學(xué)設(shè)計,為一線教師提供一些教學(xué)參考。
一、設(shè)計思路
“乙醇”這一章節(jié)是有機(jī)化學(xué)中體現(xiàn)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的重要內(nèi)容。乙醇是日常生活中常見的有機(jī)物,在不同領(lǐng)域都有它的身影,在新冠疫情的背景下,乙醇作為一種消毒劑以“防護(hù)戰(zhàn)士”的身份每天出現(xiàn)在學(xué)生身邊,使得學(xué)生對它有一種熟悉感。因此,本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計以大家共同經(jīng)歷的這場沒有硝煙的戰(zhàn)爭—— 抗擊新冠肺炎為導(dǎo)入情境,從生活的點(diǎn)滴開始融入生活教育思想的思考,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。接下來,通過生活的情境作為過渡素材,讓學(xué)生進(jìn)行小組合作探究、討論,在教師的引導(dǎo)下逐步掌握乙醇的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。最后,對新知識進(jìn)行良性遷移,將學(xué)到的知識應(yīng)用于日常生活中,體現(xiàn)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的學(xué)科核心素養(yǎng),初步實(shí)現(xiàn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的落地。(如圖 1 所示)
二、教學(xué)過程
【環(huán)節(jié)一】導(dǎo)入:生活點(diǎn)滴,融入思考
師:2020 年的春節(jié),是清冷的春節(jié),是難忘的春節(jié)。突然襲來的新冠疫情,讓大家都揪心起來。積極做好個人防護(hù),響應(yīng)號召留守在家就是對防疫工作最大的支持。雖然我們在這場“戰(zhàn)役”中只是背后支持者的角色,但化學(xué)在本次疫情中卻是不可或缺的重要角色,除去合成藥物這些我們未曾接觸過的領(lǐng)域,在抗擊疫情中有這樣一種化學(xué)物質(zhì)常被提及。這個化學(xué)物質(zhì),不僅在醫(yī)學(xué)上有它的身影,在古詩詞里也常常碰到它。同學(xué)們知道它是什么嗎?這個物質(zhì)的化學(xué)式怎么寫呢?
學(xué)生思考片刻,馬上給出正確答案:乙醇,并且寫出乙醇的化學(xué)式 C2H6O。
【環(huán)節(jié)二】探索乙醇的物理性質(zhì)
讓學(xué)生觀察試劑瓶中的乙醇,結(jié)合自己的生活常識,歸納乙醇的物理性質(zhì)。
師:乙醇是否可以作萃取劑?酒的度數(shù)是如何確定的?怎么定義無水乙醇?
這一系列的問題促使學(xué)生探究乙醇的物理性質(zhì)。接著,筆者利用 PPT 總結(jié):乙醇是無色、有特殊氣味的液體,密度比水小,易揮發(fā),可與水以任意比例互溶。
環(huán)節(jié)一與環(huán)節(jié)二的設(shè)計意圖:①講述化學(xué)在抗擊新冠疫情發(fā)揮的積極作用,使學(xué)生明白化學(xué)的重要性;②通過讓學(xué)生了解乙醇不僅在醫(yī)學(xué)上發(fā)揮巨大作用,還滲透在日常的點(diǎn)滴生活中,使學(xué)生感受化學(xué)貫穿古今的魅力,最終形成科學(xué)、技術(shù)與社會息息相關(guān)的正確認(rèn)識,引發(fā)深層次的思考,培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)精神與社會責(zé)任”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。
【環(huán)節(jié)三】探究乙醇的分子組成和結(jié)構(gòu)
筆者讓學(xué)生回憶乙烷的結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)模型,并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)乙烷的分子式分組討論構(gòu)想乙醇的結(jié)構(gòu)式,再動手搭建相應(yīng)的球棍模型。在教師的引導(dǎo)下,學(xué)生很快就推測出了乙醇可能的結(jié)構(gòu)式:CH3OCH3 或 CH3CH2OH,并動手搭建好他們推測的球棍模型。接著筆者讓學(xué)生比較兩種推測出的結(jié)構(gòu)式,思考二者結(jié)構(gòu)上有什么異同?并在此時引入羥基的概念。
生:從結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn),在 CH3OCH3 的結(jié)構(gòu)中,與碳原子直接相連的有 6 個氫原子,兩端是甲基結(jié)構(gòu),猜測其性質(zhì)上與烷烴可能更類似;在 CH3CH2OH 的結(jié)構(gòu)中,有 5 個氫原子直接與碳原子相連,剩下 1 個氫原子直接連著氧原子。CH3OCH3 和 CH3CH2OH 最大的不同在于,CH3CH2OH 的結(jié)構(gòu)式中有 1 個氫原子直接連著氧原子。
筆者繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生回憶學(xué)過知識,“金屬鈉通常保存在煤油中”,煤油是烴類物質(zhì),可見鈉不與烴類物質(zhì)反應(yīng),從而讓學(xué)生進(jìn)一步思考烴基上的氫原子能否與鈉發(fā)生反應(yīng)。接著引導(dǎo)學(xué)生思考 CH3CH2OH 的結(jié)構(gòu)式中的“—OH”與生命之源—— 水當(dāng)中的“—OH”是否有相似的性質(zhì)。最后,讓學(xué)生根據(jù)提示的知識猜測,哪一種更有可能是乙醇的結(jié)構(gòu)式,并分小組進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn),證明猜想。
生:通過分析得出烴基上的氫原子不能與鈉發(fā)生反應(yīng),而“—OH”可能和鈉發(fā)生反應(yīng)生成氫氣,因此,初步猜想乙醇的結(jié)構(gòu)為 CH3CH2OH。
隨后各小組在教師的指導(dǎo)下討論出實(shí)驗(yàn)方案(即下個環(huán)節(jié)的小組實(shí)驗(yàn)探究 1)。
本環(huán)節(jié)的設(shè)計意圖:①通過動手搭建模型加深學(xué)生對乙醇結(jié)構(gòu)的了解;②引導(dǎo)學(xué)生從結(jié)構(gòu)上的不同思考物質(zhì)之間的性質(zhì)差異,形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念;③通過思考“金屬鈉通常保存在煤油中”這些表層宏觀卻能深化到微觀層面的問題,使學(xué)生學(xué)會從宏觀與微觀相結(jié)合的視角分析問題,培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。
【環(huán)節(jié)四】探究乙醇的化學(xué)性質(zhì)
1.探究鈉與乙醇的反應(yīng)。小組實(shí)驗(yàn)探究 1:無水乙醇與金屬鈉反應(yīng)。觀察記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并將這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對比。
通過實(shí)驗(yàn),學(xué)生觀察到乙醇與鈉發(fā)生反應(yīng)生成了氫氣,驗(yàn)證了乙醇的結(jié)構(gòu)為 CH3CH2OH 的猜想,各小組把觀察到的現(xiàn)象記錄在實(shí)驗(yàn)報告上。
教師總結(jié):乙醇與鈉反應(yīng)的現(xiàn)象為:反應(yīng)剛開始時,金屬鈉先沉在試管底部,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,鈉浮回液面上,整個過程鈉沒有熔化,用五個字總結(jié)為“沉慢且不熔”,而鈉與水的反應(yīng)主要表現(xiàn)為“浮熔游響紅”。因此,乙醇與鈉反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明,乙醇與鈉的反應(yīng)比相同條件下水與鈉的反應(yīng)緩和得多。
在總結(jié)的基礎(chǔ)上,教師進(jìn)一步引出官能團(tuán)的概念,并歸納出“乙醇羥基上的氫原子沒有水分子當(dāng)中的氫原子活潑”這一結(jié)論。
學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,再對比水與鈉的反應(yīng),寫出乙醇與鈉的反應(yīng)方程式:2CH3CH2OH + 2Na→2CH3CH2ONa + H2↑
環(huán)節(jié)四第一部分的設(shè)計意圖:①培養(yǎng)學(xué)生的合作意識,提高動手操作能力;②培養(yǎng)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究、分析推理、得出結(jié)論的科學(xué)探究一般思路,體現(xiàn)“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”和“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的學(xué)科核心素養(yǎng)。
2.探究乙醇的氧化反應(yīng)。教師可用多媒體呈現(xiàn)餐飲店常見的小火鍋圖片,“小火鍋”的加熱方式是一塊白色的燃料—— 固態(tài)酒精。請學(xué)生討論并寫出固態(tài)酒精—— 乙醇燃燒的化學(xué)方程式。
3.探究乙醇的催化氧化反應(yīng)。教師提問:在焊接銀器、銅器的時候,金屬表面會生成黑色的氧化膜,經(jīng)驗(yàn)老練的焊接師傅會用酒精擦拭金屬表面,金屬表面便會嶄新如初。請學(xué)生思考一下這是什么原理?
學(xué)生分小組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。首先向試管中倒入少量乙醇,取一根下端繞成螺旋狀的銅絲,在點(diǎn)燃的酒精燈上灼燒,出現(xiàn)黑色氧化膜后,插入裝有乙醇的試管中,反復(fù)幾次。觀察記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,注意觀察銅絲顏色以及液體氣味的變化,并嘗試解釋發(fā)生此變化的原因。
各小組按照步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,并展開討論。最后得出結(jié)論:銅絲灼燒后表面由紅色變黑色,將灼燒后的銅絲插入乙醇后,銅絲表面又變紅色,并聞到刺激性氣味。
師:如何解釋銅絲在這個實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的變化?在這個反應(yīng)中,銅主要起什么作用?
生:銅先被氧化,生成黑色的氧化銅,在乙醇中又被還原成紅色的銅,在這個過程中,銅起到催化作用。
教師通過多媒體播放動畫,動畫的內(nèi)容是催化氧化反應(yīng)過程中乙醇的結(jié)構(gòu)變化。讓學(xué)生注意觀察乙醇在催化氧化反應(yīng)過程中如何斷鍵,并討論醇發(fā)生催化氧化反應(yīng)需具備什么條件。
學(xué)生根據(jù)動畫寫出乙醇催化氧化反應(yīng)的化學(xué)方程式:
2CH3CH2OH+O2 ?2CH3CHO+2H2O
以上部分的設(shè)計意圖:①通過生活化的情境素材作為過渡導(dǎo)語,創(chuàng)建認(rèn)知沖突,激發(fā)了學(xué)生的探究欲望,并讓學(xué)生親自動手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,獲取真知。體現(xiàn)了陶行知先生提出的“生活即教育”“教學(xué)做合一”的生活教育思想;②通過小組實(shí)驗(yàn)探究,不僅提高了學(xué)生的動手操作能力和合作交流能力,還發(fā)展了“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的學(xué)科核心素養(yǎng)。
【環(huán)節(jié)五】遷移知識,拓寬視野
引入陶淵明的《止酒》,教師向?qū)W生提問,這首詩是勸人戒酒時經(jīng)常引用的,可見,過量飲酒會傷身。那么同學(xué)們知道為什么飲酒過量會傷身嗎?請同學(xué)們結(jié)合學(xué)過的知識思考。
部分學(xué)生猜想是因?yàn)橐掖及l(fā)生催化氧化反應(yīng)生成了乙醛,乙醛有毒所以傷身;部分學(xué)生持反對意見,認(rèn)為人體內(nèi)不具備乙醇發(fā)生催化氧化反應(yīng)的條件。
教師首先表揚(yáng)學(xué)生能夠發(fā)散思考,各抒己見。然后釋疑:人喝酒后,乙醇將分布在人體的各個組織內(nèi),其中大部分在肝內(nèi)氧化分解,少部分會在其他組織中分解。乙醇先被醇脫氫酶氧化成乙醛,其次經(jīng)過醛脫氫酶的作用氧化成乙酸,最后經(jīng)過體內(nèi)正常的乙酸代謝,生成二氧化碳和水。乙醛氧化為乙酸的速度比較快,所以,飲酒適量的情況下,乙醛在體內(nèi)幾乎沒有儲留,但如果飲酒過量,將導(dǎo)致乙醛儲留,并出現(xiàn)中毒癥狀。例如,醉酒后的第二天會出現(xiàn)頭暈乏力等癥狀,這些不適癥狀的出現(xiàn)則與乙醛的中毒有關(guān)??梢?,酗酒會傷身,飲酒當(dāng)適量。最后,教師一定要講明酒精對正處于大腦發(fā)育階段的青少年的影響比成年人更大,因此,青少年應(yīng)禁止飲酒。
本環(huán)節(jié)的設(shè)計意圖:①通過勸人戒酒的詩激發(fā)學(xué)生思考過量飲酒的危害,更加關(guān)注自身身體健康;②通過思考乙醛在人體內(nèi)的催化氧化過程,可以使學(xué)生將學(xué)習(xí)到的新知識遷移到日常生活中,培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力;③創(chuàng)建不同反應(yīng)條件下乙醇能否正常催化氧化的問題情境,使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突,能從多角度分析化學(xué)變化,發(fā)展“變化觀念與平衡思想”的核心素養(yǎng)。
【環(huán)節(jié)六】歸納總結(jié),升華主題
教師讓學(xué)生總結(jié)本節(jié)課獲得的知識,并討論乙醇在生活中的用途。經(jīng)過討論,學(xué)生總結(jié)出了乙醇可作燃料,還是重要的有機(jī)化工原料和溶劑,可用于生產(chǎn)醫(yī)藥、香料、化妝品、涂料等。
本環(huán)節(jié)的設(shè)計意圖:①以學(xué)生總結(jié)的方式結(jié)束本節(jié)課的教學(xué),強(qiáng)化學(xué)生對乙醇相關(guān)知識的記憶;②討論乙醇在生活中的用途,使學(xué)生感受到生活中處處有化學(xué),進(jìn)一步揭示化學(xué)學(xué)習(xí)更高層次的價值追求。
三、教學(xué)反思
本節(jié)課以學(xué)生關(guān)心的新冠疫情作為導(dǎo)入,不僅快速集中了學(xué)生的注意力,而且使學(xué)生感受到化學(xué)所帶來的積極作用,激起了學(xué)生學(xué)好化學(xué)的決心,肩負(fù)起作為社會主義建設(shè)者和接班人的責(zé)任,體現(xiàn)了“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。以生活的素材作為情境線,以宏觀感知、實(shí)驗(yàn)探究、微觀感知、知識遷移作為思維線,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用宏微視角、結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的化學(xué)視野分析和解決問題,發(fā)展了學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養(yǎng),提高了學(xué)生的“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的能力,培養(yǎng)了學(xué)生勇于探索的科學(xué)精神,并使學(xué)生形成化學(xué)能夠促進(jìn)人類文明進(jìn)步的科學(xué)觀念。
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【作者簡介】鄒英娜(1995— ),女,廣西北流人,廣西師范大學(xué)化學(xué)與藥學(xué)學(xué)院學(xué)科教學(xué)(化學(xué))專業(yè)2019級碩士研究生,研究方向:中學(xué)化學(xué)教育。
(責(zé)編 馬群耀)