融合真實情境 指向核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計

摘 要：以新授課“乙醇”為例，結(jié)合真實情境，設(shè)計問題鏈，創(chuàng)設(shè)教學(xué)活動，促使學(xué)生通過乙醇球棍模型的搭建、實踐活動的探究，得出乙醇的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。探索在“乙醇”的教學(xué)中，發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的方法。

關(guān)鍵詞：乙醇;模型認知;證據(jù)推理;科學(xué)精神;社會責(zé)任

一、設(shè)計背景

2016年9月，《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》頒布，標志著以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的新一輪基礎(chǔ)教育改革正式拉開序幕。在這一背景下，如何培養(yǎng)核心素養(yǎng)迅速成為教育研究的熱點，各學(xué)科也紛紛在《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》的指導(dǎo)下構(gòu)建本學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)體系[1]。當前，核心素養(yǎng)培養(yǎng)已經(jīng)成為我國基礎(chǔ)教育關(guān)注的熱點和必然趨勢?；瘜W(xué)學(xué)科也必然要逐步轉(zhuǎn)向培養(yǎng)核心素養(yǎng)，實現(xiàn)培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”的育人目標，核心素養(yǎng)與學(xué)科核心素養(yǎng)之間是全局與局部、共性與特性的關(guān)系[2]。高中化學(xué)核心素養(yǎng)是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分，是學(xué)生具有化學(xué)學(xué)科特質(zhì)的關(guān)鍵能力和必備品格。

在比較人教版2004年和2019年的教材后，不難發(fā)現(xiàn)2019年的新教材對本節(jié)課程內(nèi)容的呈現(xiàn)還是有幾大變化的：第一，布局順序有所調(diào)節(jié)，將乙醇的結(jié)構(gòu)內(nèi)容調(diào)到了乙醇與鈉實驗的前面。第二，補充了乙醇的用途，包括：醫(yī)藥、香料、酒類產(chǎn)品等方面。第三，增加了兩個欄目“數(shù)據(jù)”和“提示”，分別介紹了乙醇的部分物理性質(zhì)和烴基的概念。

結(jié)合新舊教材的對比，本節(jié)課從高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的五個構(gòu)成要素中，挑出“模型認知與證據(jù)推理”和“科學(xué)精神與社會責(zé)任”這兩個方面，在突出學(xué)生實踐的主線下，重點培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

二、教學(xué)目標

參照《普通高中化學(xué)課程標準（2017年版2020年修訂）》對本節(jié)課程內(nèi)容的要求：“認識乙醇的結(jié)構(gòu)及其主要性質(zhì)與應(yīng)用;以乙醇為例認識有機化合物中的官能團;知道有機化合物之間在一定條件下是可以轉(zhuǎn)化的”，結(jié)合對教材和具體學(xué)情的分析，將本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標確定為以下四個方面：

（一）通過整理與討論乙醇的用途和物理性質(zhì)，引出本節(jié)課學(xué)習(xí)的主要物質(zhì)：乙醇。

（二）通過乙醇球棍模型的搭建，推斷乙醇可能的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，并通過實踐活動驗證乙醇的結(jié)構(gòu)。

（三）通過實踐探究乙醇的化學(xué)性質(zhì)。

（四）通過對乙醇的性質(zhì)和用途進行研究和討論，培養(yǎng)學(xué)生對待化學(xué)的科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任感。

三、教學(xué)過程

（一）宏觀辨識乙醇的用途

新課引入：播放視頻（視頻內(nèi)容為噴火的雜技）

問題1：這種噴出來的液體中含有什么物質(zhì)？

【生】酒精。

設(shè)計意圖：視頻播放，調(diào)動學(xué)生的興趣和積極性，課堂導(dǎo)入比較成功。

活動1：在小噴壺中裝一些無水酒精，將小噴壺的噴嘴對著酒精燈火焰的上方，噴出酒精，立刻就有了噴火的效果。

設(shè)計意圖：邀請兩個學(xué)生上來表演，利用化學(xué)的知識，輕松揭秘噴火雜技的本質(zhì)，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的成就感。

問題2：大家都比較熟悉乙醇，你們知道它還有哪些用途嗎？

【生】酒精消毒液，香水，白酒，啤酒，燃料……

【師】含有酒精的飲品有很多，可以根據(jù)酒精含量不同分類，酒的度數(shù)表示酒中含乙醇的體積百分比（20℃時）。如：50度的酒，表示在100毫升的酒中，含有乙醇50毫升。一般白酒在30°～70°，葡萄酒在6°～20°，啤酒在3° ～5°。乙醇還是一種重要的燃料。

【閱讀資料1】乙醇汽油的優(yōu)缺點

乙醇汽油是由90%的普通汽油與10%的燃料乙醇調(diào)和而成。乙醇汽油含氧量高，使燃料燃燒更加充分，減少了有害尾氣排放。同時能有效地消除火花塞、燃燒室、氣門、排氣管消聲器部位積炭的形成，延長部件使用壽命。資源豐富，可減少車輛對石油資源的依賴。同時，乙醇熱值低，同樣加滿一箱油，混合乙醇的汽油只能行駛更少的里程。由于乙醇是一種良好的有機溶劑，因此乙醇汽油具有良好的油路疏通作用和燃料自潔性。但乙醇汽油與材料適應(yīng)性差，對汽車密封橡膠及其他合成非金屬材料產(chǎn)生一定的輕微腐蝕，溶脹軟化或龜裂作用。

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)通過學(xué)生感興趣的噴火雜技，引出本節(jié)課的學(xué)習(xí)物質(zhì)——乙醇，再通過學(xué)生的討論、交流、總結(jié)和整理乙醇的用途。從宏觀辨識的角度鞏固和熟悉乙醇的用途，培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展及綠色化學(xué)的觀念，體現(xiàn)“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”核心素養(yǎng)[3]。

（二）模型認知，證據(jù)推理乙醇的結(jié)構(gòu)

問題3：初中的課本上已經(jīng)學(xué)習(xí)過，乙醇的分子式是C2H6O，它是由兩個碳原子、六個氫原子和一個氧原子構(gòu)成的，那么這些原子是按怎樣的順序，如何連接的呢？

活動2：兩人一組，將學(xué)生分成若干小組，每組發(fā)兩個碳原子、六個氫原子、一個氧原子和7根小棍子，自由拼接乙醇可能的結(jié)構(gòu)。

【生】大部分學(xué)生拼出的是CH3CH2OH，也有少數(shù)學(xué)生拼出了CH3OCH3。

設(shè)計意圖：充分調(diào)動學(xué)生的能動性，讓更多的學(xué)生有機會參與到課堂中來，實現(xiàn)學(xué)生是課堂的主體的目標。

問題4：乙醇究竟是哪一種結(jié)構(gòu)？有沒有什么辦法可以證明？

【生】第一種結(jié)構(gòu)，第一種結(jié)構(gòu)有一個氫原子連在氧原子上，跟其他的氫原子不一樣?？梢酝ㄟ^實驗來驗證。

活動3：兩人一組完成乙醇與金屬鈉的反應(yīng)實驗，操作步驟如下：

（1）取一支小試管，向其中加入2mL（差不多一指寬的高度）無水乙醇;

（2）用鑷子取一塊黃豆大小的金屬鈉，用濾紙吸干表面的石蠟油;

（3）將金屬鈉放入小試管中。

仔細觀察實驗現(xiàn)象？重點與鈉和水的反應(yīng)現(xiàn)象做比較。

結(jié)論：乙醇與鈉發(fā)生反應(yīng)有氣體生成，現(xiàn)象不同于水與鈉的反應(yīng)，不浮，不熔，不游，不響。這些現(xiàn)象說明鈉與乙醇的反應(yīng)不如鈉與水反應(yīng)劇烈，反應(yīng)放出的熱量不足以使金屬鈉熔化，也能夠整理出乙醇的一些物理性質(zhì)，比如：密度比鈉小。

問題5：乙醇與金屬鈉反應(yīng)生成的氣體是什么物質(zhì)？如何證明？

【生】氫氣，因為在反應(yīng)的過程中，金屬鈉被氧化，乙醇被還原，從乙醇的組成來看，很有可能是氫元素被還原，那么生成的氣體是氫氣的可能性很大。

活動4：實驗操作：

（1）在一只50mL的燒杯中倒入15mL無水乙醇;

（2）用鑷子取一塊金屬鈉，用濾紙吸干表面的石蠟油;

（3）取一只摘去橡膠頭的滴管，把鈉放入滴管粗口的一端;

（4）將裝有鈉塊的滴管倒放在上述燒杯中;

（5）收集氣體驗純后，點燃產(chǎn)生的氣體;

（6）在火焰上方罩一個干冷的小燒杯，迅速倒轉(zhuǎn)燒杯，向燒杯中加少量澄清石灰水。

【生】實驗結(jié)論：氣體燃燒，有藍色火焰，干燥的燒杯內(nèi)壁有水珠，澄清石灰水沒有變渾濁，所以生成的氣體是氫氣。

【師】乙醇能夠與金屬鈉反應(yīng)生成氫氣，很可能是第一種結(jié)構(gòu)，為了更加有說服力，我們可以做一個定量實驗，從而確定乙醇的結(jié)構(gòu)。

基本思路如下：已知無水乙醇的密度是0.79g/cm3，計劃測量2.3克（0.05mol）無水酒精完全與金屬鈉反應(yīng)生成的氫氣的體積，通過無水乙醇與氫氣的物質(zhì)的量之比，確定乙醇分子中有多少氫可以被金屬鈉置換。經(jīng)過計算，可以用量筒量取2.9mL無水乙醇，想辦法用足量的金屬鈉把氫置換出來。

實驗儀器：圓底燒瓶，分液漏斗，集氣瓶，量筒，兩根導(dǎo)氣管。

儀器連接：分液漏斗裝在圓底燒瓶上，導(dǎo)氣管連接圓底燒瓶和裝滿水的集氣瓶，另一根導(dǎo)管連接集氣瓶和量筒。

活動5：連接好裝置后，檢驗裝置的氣密性，氣密性沒有問題后添加藥品，向圓底燒瓶中加入過量的金屬鈉，向分液漏斗中加入2.9mL無水乙醇。打開分液漏斗，將無水乙醇全部加入到圓底燒瓶中，關(guān)閉活塞，開始實驗。待實驗結(jié)束后，測量量筒里的水的體積，經(jīng)計算，換算成標況下氫氣的物質(zhì)的量為0.025mol。

通過數(shù)據(jù)處理，可以得出：1mol乙醇與過量鈉反應(yīng)時收集到H2為0.5mol，那么每個乙醇分子中有1個H與其他5個H不同，由此可以確定乙醇的分子結(jié)構(gòu)為CH3CH2OH。試寫出乙醇與金屬鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式。

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)在學(xué)生搭建乙醇分子模型的過程中，讓學(xué)生感受有機化合物中常見原子的成鍵特點，以及有機同分異構(gòu)體的存在。引導(dǎo)學(xué)生通過結(jié)構(gòu)的差異，推斷可能的性質(zhì)差異，最終通過實驗驗證性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。體現(xiàn)了模型認知與證據(jù)推理的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。并在引導(dǎo)和學(xué)生解決問題的過程中，激發(fā)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)興趣和成就感的獲得。

（三）科學(xué)探究：乙醇的化學(xué)性質(zhì)

【師】乙醇能夠與金屬鈉反應(yīng)，這是甲烷等烴類所沒有的性質(zhì)，主要是因為含有-OH原子團，像這樣能夠決定有機物特殊性質(zhì)的原子或原子團稱之為官能團，-OH稱之為羥基。羥基不僅使得乙醇能夠與金屬鈉反應(yīng)，還有一些其他的特殊性質(zhì)。

活動6：模擬工業(yè)乙醇制取乙醛

實驗操作：

（1）在一支試管中加入2mL乙醇（差不多一指寬的高度）;

（2）將銅絲在酒精燈的外焰加熱后拿出，觀察銅絲顏色變化;

（3）將銅絲燒至紅熱后迅速插入乙醇中，觀察銅絲顏色的變化。

重復(fù)上述（2）、（3）操作幾次，注意觀察反應(yīng)現(xiàn)象，小心聞試管中液體產(chǎn)生的氣味。試著寫出每一種變化對應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式。

【生】銅絲在酒精燈的外焰加熱后變成黑色，迅速插入乙醇中又變成紫紅色，反復(fù)幾次后，液體產(chǎn)生刺激性氣味。

活動7：利用剛才的乙醇模型，模擬乙醇被氧化成乙醛的過程，將乙醇的模型改變成乙醛的模型。

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)以乙醇與氧氣反應(yīng)的實踐活動與模型模擬相結(jié)合，從宏觀辨識與微觀探析的角度，研究乙醇的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，進一步培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

（四）學(xué)以致用：科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任

【閱讀資料2】乙醇進入人體后，會在肝中通過酶的催化作用被氧化為乙醛和乙酸，最終被氧化為二氧化碳和水。

酒精對神經(jīng)系統(tǒng)、視覺、反應(yīng)等都有重大影響。酒精會麻痹人體的下丘腦，會讓人出現(xiàn)嗜睡、動作不協(xié)調(diào)等癥狀，影響駕駛員的駕駛能力和水平，造成較大安全事故。同時對視野影響更加明顯，一般人在平常狀態(tài)下的視界可達180度，涵蓋整個方向，一旦酒精含量超過0.8%，駕駛員的視野就會縮小，這時已不具備駕駛車輛的能力。另外，飲酒后觸覺能力降低：受酒精麻醉作用，人的手、腳觸覺較平時降低，無法感受到是否正常駕駛，油門、剎車及方向盤都會受影響。

所以我國法律規(guī)定嚴禁酒駕。酒駕檢測的標準如下：含酒精的度數(shù)是指100mL中含有的mg數(shù)，如果測出的數(shù)據(jù)<20mg則為正常;如果數(shù)據(jù)在20mg～80mg之間則為酒后;如果數(shù)據(jù)在80mg～130mg之間則為醉酒;如果數(shù)據(jù)&gt;130mg則為嚴重酒后。

問題6：應(yīng)該如何正確看待乙醇？

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)通過閱讀資料，讓學(xué)生了解乙醇進入人體后的變化，以及對人體健康的影響，培養(yǎng)學(xué)生理性飲酒的思想，然后從法律的角度，了解酒駕的嚴重性和危害性。把乙醇性質(zhì)的學(xué)習(xí)融入生活現(xiàn)象和社會問題的分析解決中去，培養(yǎng)學(xué)生對與化學(xué)有關(guān)的社會熱點問題做出正確的價值判斷的能力[4]，體現(xiàn)了科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任的核心素養(yǎng)。

結(jié)束語

（一）模型認知與證據(jù)推理的培養(yǎng)

本節(jié)課通過問題鏈引導(dǎo)學(xué)生思考和驗證推理的正確性，通過模型的搭建和實驗的探究來幫助思維的嚴密性的訓(xùn)練。

具體從C2H6O的兩個模型的結(jié)構(gòu)差異，猜測可能的證明方法;到金屬鈉與乙醇的反應(yīng)，初步得出可能有氫原子連接在氧原子上;再到金屬鈉與乙醇反應(yīng)產(chǎn)物氫氣的檢驗，確認是氫原子被鈉原子置換;再到定量實驗證明了未被金屬鈉置換的氫原子與被金屬鈉置換的氫原子個數(shù)比為5：1。通過不斷的推理，從實驗中尋找證據(jù)，再推理，再從實驗中尋找證據(jù)，最終排除了一切意外與可能，得出乙醇的結(jié)構(gòu)是CH3CH2OH的結(jié)論。

整個過程使學(xué)生深刻地感知和體驗?zāi)Ｐ驼J知和證據(jù)推理的相互促進關(guān)系，以及認真的態(tài)度和思維嚴密性對科學(xué)探究的重要性。

（二）科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任的培養(yǎng)

本節(jié)課從乙醇在生活用途的角度出發(fā)，分別列舉了乙醇汽油的使用和優(yōu)缺點，以及正確對待酒精飲品和酒駕的危害性，始終滲透著對待化學(xué)的科學(xué)判斷和對待社會的責(zé)任意識，培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任”核心素養(yǎng)。

（三）本節(jié)課最大的優(yōu)點就是設(shè)計了相當多的學(xué)生活動，包括：小噴壺噴酒精、拼搭乙醇的球棍模型、乙醇與鈉反應(yīng)的實驗、乙醇的催化氧化實驗、球棍模型演示乙醇轉(zhuǎn)變?yōu)橐胰?、體驗測酒駕，讓學(xué)生充分參與到課堂中來，不僅有化學(xué)實驗，還有球棍模型;不僅有宏觀的實驗體驗，還有微觀的模型感受，全方位，多角度，充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。

參考文獻

[1]孫重陽.化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的哲學(xué)解讀[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2017（11）.

[2]胡先錦.基于學(xué)科核心素養(yǎng)的高中化學(xué)教學(xué)實踐：以“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”為例[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2017（12）.

[3]代黎娜.化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)引領(lǐng)下的乙醇教學(xué)設(shè)計[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2019（11）.

[4]馬燕，吳曉紅.基于詩酒文化的“乙醇”教學(xué)設(shè)計[J].化學(xué)教與學(xué)，2020（5）.

作者簡介：紀明霞（1983— ），女，漢族，江蘇江寧人，南京市江寧高級中學(xué)，一級教師，本科。研究方向：化學(xué)教學(xué)。