高中化学远程培训笔记(7)

2019-03-09 13:28

入乙醇催化氧化生成乙醛的实验,指导学生如何做,并要求学生记录实验的现象和结论,做完后讨论铜的作用是什么。然后提出问题,在此反应中反应物相同,为什么产物不同?总结出结论:条件不同,所以生成物不同。接着通过分析酒精灯的作用,讲解乙醇作为能源的应用价值。

接下来,让学生把初中学过的分子式改写成结构式,给出羟基的概念,通过观察球规模型,让学生进一步认识羟基。让学生联想以前是否学过含羟基的物质,学生会提出水、氢氧化钠等物质。追问:水能与哪些物质发生化学反应?复习同系物的概念,指出具有相似结构的物质具有相似的化学性质。 在此基础上让学生设计一个与乙醇有关的实验,大部分学生设计的是乙醇与钠的反应。让学生预测反应现象,并回忆钠与水的反应,然后进行演示实验,实验完后让学生总结实验现象,在基础上把乙醇的物理性质做一个小结。接着复习钠与水反应的本质,让学生参照钠与水反应的方程式,分析乙醇与钠反应可能的断键部位,体会乙醇的氧化性。

然后比较乙醇与钠、水与钠反应的现象和反应式,让学生思考为什么乙醇与钠的反应不如水与钠的反应活泼?说明乙醇较难电离。回顾乙醇的结构式,分析反应的断键方式,在此基础上引入官能团的概念。 让学生进一步思考:乙醇和氢氧化钠的性质相同吗?设计一个简单的实验验证。验证之后发现性质不一样,提醒学生有些物质的形似而神不似,物质的化学性质与其结构有着密不可分的关系,分析时要仔细,不能轻易得出结论。

再回到身边的化学,通过让学生阅读有关检验酒后驾车的阅读材料,巩固乙醇的化学性质。接着与选修挂钩,让学生从官能团角度分析醛、醚、酚、酸(给出结构式)能不能与金属钠反应,从而进一步加深学生对官能团概念的理解。最后介绍乙醇的应用,并对整堂课的内容进行小结。

2.各位嘉宾对该设计的评析

张福涛:这堂课虽然收集了很多生活中的素材,但大多放在课的开始,堆积在一起,没有充分发挥其功能。整堂课的设计体现了一个核心的教学思路——结构决定性质,介绍乙醇氧化生成乙醛的反应时,是从结构的角度进行分析的,小结时更是从结构的角度去推断同类物质的性质,我认为这不太符合新课程的课标要求。这样的教学加重了学生的负担。

吴卫东:教师收集了很多的生活素材,但使用不太系统,基本上都是罗列。重点将钠和乙醇的反应与钠和水的反应进行比较,对教学的贡献有多大,值得商榷。

王磊:这节课的设计还是有很多值得学习的地方。从本体来看,内容的选取还是清楚的,重点也还是明确的,知识逻辑也比较清晰。从情境素材线索来看,收集了大量的生活素材,并在课的开头和结尾处进行了使用。从活动线索来看,围绕乙醇的化学性质的研究设计了三组学生活动,也比较注重实验中的交流和讨论。可以说授课教师还是尽可能想要体现新课程的特点,如联系实际、组织和开展学生活动,课后作业也比较丰富多元。

这节课其实很具代表性,很多教学设计都有这节课的模式和影子。下面提出几点建议: STS 线索在乙醇这个课例上还能怎么用?这节课的设计还缺乏线索,缺乏与乙醇性质的紧密关联性,表现出来的是一种事例的堆砌。另外,必修阶段的教学要给学生展示认识有机物的角度,这节课中没有外显出来。除此之外,内容线索缺乏上级结构,如为什么要研究乙醇的燃烧反应、催化氧化反应以及乙醇和钠的反应?要回答什么问题?认识了这些反应后又能帮助我们认识乙醇的什么性质?这些问题都要在化学 2 的教学中充分地落实。

还要考虑关于乙醇的化学性质要落实什么?重点强调什么?切入点是什么?还能如何拓展?首先我们来看这堂课的落脚点,老师花了很多的笔墨去反映反应的来龙去脉,但对反应物生成物是什么没有作为重点知识来落实,很可能导致学生学完后对反应物生成物都没有认识清楚。另外还要关注与化学性质相关的知识,即学生对反应的理解,可以从两方面去分析。一是有机反应与生活实际现象的关系,和实验事实的关系,这是非常重要的一级理解。然后才能到深度理解,即从结构角度进行分析,但这不是最主要的认识层面,不能在这方面花了太多精力以致干扰了重点知识的落实。

主持人:通过嘉宾的讨论我们发现,对于必修有机化合物性质的教学,不是小修小改的问题,不光是加一些 STS 素材,也不光是调整一下探究活动的形式,而是涉及到整个思路的系统性调整。在此过程中,不但要把具体反应和知识落地,还要关注怎样展开这些知识。关于官能团的处理,不是不可以出,关键是怎么出,出的目的是什么,是要让学生通过官能团预测新物质性质,还是让学生体会这样一个视角。另外还要关注与有机化合物有关的新的 STS 情境素材的开发、选取和使用。这些问题 都值得 老师们进一步思考。

3.各位嘉宾对该教学设计的修改建议

张福涛:我们在进行教学时,先调查了学生对乙醇的认识基础。发现学生非常关注以下这些问题:为什么火车上禁止携带酒精?饮酒后为什么会醉酒,在人体内发生哪些变化?警察怎样检查酒后驾车,检验的原理是什么?固体酒精的成分、乙醇汽油的成分是什么?

基于这些问题,可由初中对乙醇知识的学习,引出乙醇燃烧反应的学习,再由酒后驾车活动引出乙醇的催化氧化反应,进一步分析饮酒后人体内发生的化学变化,并且对乙醇燃烧和乙醇的催化氧化进行比较,使学生进一步了解反应条件对化学反应的影响。对乙醇与钠的反应,可由乙醇的用途直接引出乙醇与钠反应的方程式。

对于乙醇结构的学习,可以通过展示乙醇的结构式来介绍羟基。演示或让学生拼插结构模型,使学生认识到乙醇分子既可以看成乙烷分子中的氢原子被水分子中的羟基取代,又可以看成是水分子中的氢原子被乙基取代。分析分子中的特殊原子团——羟基,使学生知道乙醇的性质与羟基有密切关系。我认为这样的教学设计可能比较符合必修的要求,也能够在当前的课时下完成教学任务。

吴卫东:我就STS素材的开发和使用来谈一谈自己的想法。建议从学生最熟悉的素材——酒来入手,按照从酒到酒精到乙醇这样一条线索来发展知识体系。首先由酒来认识乙醇的物理性质。在化学性质的处理上,把酒精燃烧作为一个切入点,把乙醇在人体内的转化这样一个 STS 素材拿到实验室中去证明,由此让学生认识乙醇的化学性质,体会解决生活实际问题的方法。最后推广到应用,建议在性质应用部分关注乙醇汽油的来源、使用等问题。

王磊:在进行这部分内容的教学设计时要非常重视 STS 素材的选取和使用,使得教学源于生活,源于学生的经验和认识。在使用 STS 素材时有两种思路。一种可以先从学生比较熟悉和普遍关心的问题出发,如乙醇的燃烧问题,从学生最熟悉的酒精灯燃烧的现象入手。然后将这个问题展开:你知道酒精灯燃烧的本质吗?酒精为什么可以做燃料?燃烧效率怎么样?然后可以进一步拓展到乙醇作为燃料在生产生活中的应用,让学生体会要把化学反应用于生产不是一件简单的事情,需要解决很多问题。另一种思路则是先给学生一些新颖的想不到甚至没有接触过的素材,抓住学生的注意力,然后再回到学生身边的一些素材。不管采取那种思路,都要想办法使每一个素材都可以运用的到位、丰满,充分体现素材的价值。

关于结构维度的处理,建议老师们在讲完了反应后提示学生:我们还能从什么角度去认识这些物质和反应?从而引出结构的角度,给出乙醇分子的结构简式和结构式,与以前学过的有机物的结构式比较一下,再比较性质上的不同,引导学生思考:性质与结构是否有关联呢?让学生体会结构与物质之间存在一定的联系。到这步就可以了,不需要再深入下去讲解。

主持人:通过嘉宾的讨论,帮我们解决了两个方面的问题。第一是如何使用 STS 素材,有哪些素材可以使用,要如何使用。另一方面,也让我们明确了为什么要用 STS 素材,不仅仅要将这些素材介绍给学生,还要以此激发学生的思考。在使用这些素材的时候既可以从身边的小事入手,也可以用新的素材去刺激学生的思考。

4.主持人介绍改进后的教学设计:乙醇

通过一瓶清扬洗发液引入,并展示了乙醇作为干洗剂的应用。提出问题:乙醇存在于很多洗涤剂中,它是不是具有清洗功能?进行探究活动 1 :在手上用圆珠笔画出印记再用棉签蘸着酒精擦洗掉笔印。提问:在清洗过程中,你感受到了什么?仔细观察这种物质,观察到哪些性质?推断这种物质的名称。学生讨论后接着提问:我们还能在哪里见到这种物质?展示药酒、料酒、碘酒等图片。提问:通过这些你又认识到乙醇的哪些性质?在此基础上让学生总结乙醇的物理性质。

之后过渡到另一个 STS 情境中,让学生思考饮酒过度后会有什么行为,为什么会有这些行为。 PPT 展示血液中乙醇的含量与人的行为关系的图表,解释乙醇在体内发生的化学变化过程。提问:乙醛到底是什么物质?该反应在实验室中能实现吗?接着给出具体实验方案,指导学生做乙醇催化氧化的实验,通过闻反应前后气味的变化,让学生体会反应后生成了新物质。由于这个反应对于学生来说比较困难,老师在此下了一番功夫处理这个反应,帮助学生落实这个知识点。先是通过乙醇和乙醛分子式的比较得出少了什么原子,再分析原子是怎么少的,分析化学键如何断裂。

突破该问题后,回到 STS 主线上。提问:如何检验酒后驾车?老师从交警队借了探测仪,并让学生进行模拟表演。解决该问题后,提问:除了催化氧化,乙醇还能发生什么反应?学生提出燃烧反应后,让

学生写出乙醇燃烧的反应式。过渡到乙醇汽油的问题上,提醒学生关注乙醇的能源价值。并指出乙醇汽油的使用现在还存在一些障碍,不能大规模的使用,引导学生关注能源问题。

老师讲解:除了这些应用,乙醇在工业上也有很重要的应用,如用乙醇制备的乙醇钠,是合成药物的重要原料。怎么将乙醇转变为乙醇钠呢?老师做演示实验,实验后指导学生将该反应与水和钠反应进行比较,通过水和钠的反应迁移理解乙醇和钠的反应。

最后,总结这节课学的乙醇的化学性质,PPT 展示这些反应,引导学生发现反应基本上都集中在氢氧的特殊部位,给出羟基的定义。最后小结。

5.各位嘉宾对改进的教学设计的评析

吴卫东:改进后的教学设计思路较流畅,STS 素材使用的较合理,提出了很多结合生产生活实际的问题。我还有几点建议:教学中提到乙醇汽油的使用障碍,现在国际上已经开发了第二代的乙醇汽油,老师可以将乙醇汽油的使用问题,作为作业或研究性课题,让学生在课后进一步开发和研究。

王磊:在教学中除了关注燃烧反应的学科价值外,还要关注该反应的社会价值,不能止于研究,还要应用。在应用中又面临很多问题,在解决这些问题时,还要进一步提出新的化学问题,再用化学的手段去解决这些问题,要把它挖掘出来,不能是表层的贴标签式的联系实际。

主持人:对于乙醇汽油这个素材的使用,可以分为几个水平层次:水平一:直接告诉学生乙醇有这个应用价值;水平二:让学生讨论为什么要使用乙醇汽油,这是对乙醇燃烧反应的直接应用;水平三:给学生秸秆变油的刺激,让学生认识到用粮食也可以做燃料;水平四:让学生在课后进一步了解乙醇汽油的优缺点。

6.在进行乙醇催化氧化反应的教学时是否需要上升到断键层面?

主持人:在进行乙醇催化氧化反应的教学时,该课例是从断键的层面进行解释的。学生是否能够理解呢?通过学生访谈我们可以发现,学生掌握的不太好,不仅不能清晰地分析断键的过程,甚至连产物是什么都记不清了。

王磊:要想让学生达到断键水平,不能靠一次课一个例子,需要长期的训练才能达到这个水平,选修都不一定能达到这个水平。断键确实是分析反应的一个很好的视角,但一定要先抓住最核心的内容,把反应物和产物落实了,在此基础上可以从断键层面简单的进行分析。

7.具体教学片断:进一步改进的乙醇案例

教师模拟喷火实验:有火喷火和无火喷火。

教师提问:玻璃棒上的化学物质发生了反应放出了热量引发了燃烧。喷壶里放的是什么液体?请大家通过观察做出判断。

教师讲解:从学习化学开始,酒精灯就一直伴随着我们,喷火实验就是利用了乙醇的可燃性。但是液体酒精携带不太方便,我从火锅店里带来了一个固体酒精,它是由乙醇和饱和醋酸钙溶液混合而成的,具有携带方便、火焰温度高等优点。请同学们在学案上书写乙醇燃烧的化学反应方程式。 教师提问:乙醇作为一种重要的能源日益为世界各国所关注,我国现在是第三大乙醇燃料生产和使用国, 2004 年郑州成为全国首批乙醇汽油的推广试点城市,全国有近四分之一的乙醇汽油来自于河南。既然乙醇汽油有这么大的作用,它有哪些优点呢?哪些因素又制约了乙醇成为燃料?

学生回答:优点有:是可再生能源,可以人造,并且燃烧生成水和二氧化碳,不会产生污染物。 学生回答:制约因素可能是因为乙醇一般由粮食制成,成本较高。

教师总结:中国地少人多,先得解决粮食问题。因此 2007 年我国已全面叫停粮食乙醇的开发,转而使用秸秆、木薯这样的农作物来生产乙醇。

教师提问:汽车“喝酒”能解决环保问题,为什么人喝多了就会发酒疯?

教师讲解:饮酒后麻痹神经,使大脑传递信息的速度变慢,喝多了会反应迟钝。乙醇在人体内究竟是怎么变化的呢?首先乙醇催化氧化为乙醛,乙醛是一种有刺激性气味的液体,有毒,会损伤肝脏。乙醛再氧化成乙酸,最后生成二氧化碳和水,排出体外。

教师布置探究任务:下面请同学们通过实验来研究一下乙醇的催化氧化,注意观察铜丝的变化,并比较

乙醇和反应后的液体在气味上有什么不同。

教师总结实验现象和结论:铜丝重新变为红亮,试管口闻到刺激性气味。铜丝灼烧后变成氧化铜,接触乙醇后又变为铜,铜在该反应中起催化剂的作用。因此我们得出结论,乙醇被催化氧化成了乙醛。 教师讲解:乙醇不仅能被氧气氧化,还能被很多氧化剂氧化。比如在用玻璃棒点火时玻璃棒上蘸有浓硫酸和高锰酸钾,反应中它们作为氧化剂氧化了乙醇。交警在进行酒精含量测定时所使用的检验器里的药品是橙红色的三氧化铬。下面请两位同学为我们模拟一下酒精的检验过程。

教师讲解:我们可以观察到现象是橙红色的三氧化铬变成了绿色的硫酸铬,乙醇被氧化为乙醛。现在交警使用的是新型的燃料电池型酒精测试仪。测试者吹气后,仪器将模拟信号转化为数字信号,然后打印出来。请同学们阅读课本上的“身边的化学”,互相讨论饮酒的利弊以及饮酒时应该注意的问题。

8.各位嘉宾对该教学设计的评析

张福涛:这个课例较前面的设计有较大的改进,引入素材使用得比较到位。在学生的活动处理上,设计了警察验证司机喝酒的活动,通过这个活动让学生进一步学习乙醇的催化氧化,我认为设计的非常好。 吴卫东:我来介绍一个乙酸的教学案例,它是从杜康制酒的角度引入。传说古代山西省有个酿酒高手叫杜康,他儿子黑塔跟父亲也学会了酿酒技术。黑塔觉得酿酒后把酒糟扔掉可惜,把酒糟浸泡在水缸里。到了第二十一日的酉时,一开缸,一股浓郁的香气扑鼻而来。黑塔忍不住尝了一口,酸酸的,味道很美。烧菜时放了一些,味道特别鲜美,便贮藏着作为“调味酱”,故醋在古代又叫“苦酒”,实际上就是乙酸。从这个角度入手,让学生认识到醋和酒之间的关系。在课的后段教师又提出了一个问题,为什么白酒放置的时间越长味道越香?由此引入酯化的概念,但并不深入分析原理。并在此基础上进一步提问:用什么手段能促进反应的进行、加快反应的速率?这样就把有机内容的学习与概念原理的知识联系起来了。

王磊:从这些案例和案例的改造过程中,我们可以看到对于必修阶段的有机教学老师们是完全可以把握清楚重点和水平定位的。其实最初的设计较旧课程相比就已经浅了很多,已经把乙醇结构的推断给删掉了,但还保留了断键的分析和官能团的推广;经过第二次设计时的调整,官能团的深广度已经把握的比较合适了,但在断键的处理上还是有一些不合适;这些问题在第三次设计时都得到了很好的调整,最后这个设计可以说在深广度和重点的把握上都是处理得非常好的。

另外从 STS 素材的使用来看,三次设计的改进完成了从素材到线索、从单纯的贴标签到具有功能性的不断发展的过程。老师们要特别关注这三次教学设计对于乙醇和钠反应的素材进行的深度挖掘,这与以往的教学相比有重要的突破。我认为乙醇和钠反应的 STS 素材恰恰为酒文化、乙醇燃料这些素材补充了重要的角度,因为酒、燃料这些都是乙醇直接应用的体现,而乙醇和钠的反应则体现了乙醇的间接应用价值,并体现了有机合成的重要意义,丰富了学生对于物质转化的应用的理解角度。

另外,我认为老师们还要继续挖掘乙醇、乙酸这些典型代表物更现代的应用价值。酒和醋都是最经典的应用,可以说我们最开始就是通过酒和醋去认识乙醇和乙酸的性质的,但认识了它们的性质后我们还要进一步发展,进一步去应用它们为我们的生产生活做贡献。这就体现了化学源于生活,用于生活,从生活中认识化学,再用化学去创造生活。

主持人:通过刚才的讨论,老师们应该可以了解如何在教学设计中体现“从生活中认识有机化合物,从实验中学习有机化合物”的理念,并且,就乙醇这部分内容的教学设计来说还有继续优化的空间。另外也给了老师们一个启示,我们常说必修得为选修打下基础,其实我们不基于官能团,同样可以给学生基础,让学生先迈出第一步,跨过第一个门槛,进入到第一个院落中。

三、必修模块有机化合物教学中,如何区分某些内容(如糖类、蛋白质、高分子合成材料)与初中化学、化学与生活模块及有机化学基础模块的关系?

1.吴卫东介绍不同模块中对蛋白质的教学处理

化学 2 教材中蛋白质的内容安排在一个节下标题中,主要是介绍了蛋白质有哪些种类。在进行这部分内容的教学时我通过早餐引入,从初中的基本营养素切入,让学生感受到人的成长和生活需要这些物质。然后让学生了解这些物质中有哪些是蛋白质,介绍含蛋白质的食物。

在生活模块中,蛋白质的内容在教材中作为专门的一节内容来呈现。我在处理时还是从生活常见的物品

导入,让学生寻找哪些物品含有蛋白质,并通过这个活动引入植物蛋白的概念。对于性质的教学是让学生通过实验对氨基酸以及蛋白质的变性、盐析等性质有了感性的认识。最终落实的是要让学生学会合理搭配食物以及鉴别动物蛋白。

在有机模块中,教材中的蛋白质内容作为专门的一节来处理,难度较高,涉及蛋白质的四节结构。我在教学时是从蛋白质的螺旋结构的图片导入,主要介绍氨基酸的结构和蛋白质分子的结构,性质上则主要介绍蛋白质的水解反应以及水解生成物的功能。

2.张福涛介绍不同模块中对糖类、蛋白质的教学处理

在必修阶段,我们主要还是基于学生的认识基础来进行教学设计的。之前学生已经学习了酒——乙醇、醋——乙酸和油——油脂,现在要学习牛奶,即蛋白质,通过这样一个方式去引入。对蛋白质的性质的学习,大多是结合生活中的例子。另外还要关注学生已有的生物基础。

3.王磊对糖类、蛋白质内容的系统分析

我认为老师们对这部分内容还要做系统的思考,因为它在初中、化学 1 、生活模块和有机模块都出现了,必须思考每一部分的定位有什么不同。初中时是要让学生了解基本的营养素,是散点式的纯科普式的教学;化学 1 中则是作为高中生的公民科学素养的基础以及有机典型代表物来学习的;生活模块中要学习平衡膳食问题,自然还要牵扯到糖类蛋白质的相关内容;而到了有机化学基础模块时就不是要回答生活问题,而是回答糖类蛋白质与生命科学的关联,体现不一样的价值层次。由于在不同阶段的功能价值不同,因此知识本体的内容水平不同,呈现这些内容的素材线索问题也是不一样的。

在所有的模块中该部分内容的内核无外乎是组成、类别、性质、结构、转化等。但必修阶段都是把它放在化学与可持续发展中,突出其与饮食、与健康的关系,在线索上与生活模块有类似之处,但只是把生活问题作为背景,不要求学生了解食品中的蛋白质与人体中蛋白质的转化关系。老师们在教学时要搞清楚必修的定位,生活只作为背景,物质才是它的主体,水平上不能上升到结构,只讲到组成就可以了。而蛋白质的变性、葡萄糖的银镜反应等反应性质的知识在必修阶段就要落实。

到了生活模块,该部分内容主要的定位是要回答和解决一些生活问题,如糖类、蛋白质到人体后发生了什么转化过程,因此要落实蛋白质的水解、糖如何变成葡萄糖、葡萄糖在人体内的产物是什么等知识。在该阶段要能用必修阶段学过的知识去解决生活实际问题。 而到了有机模块,则不光要体现糖类、蛋白质在饮食、生活上的价值,更要体现在其生命科学上的价值。因此在这一阶段必修落实结构,必须到达氨基酸水平。

专题讲座

高中化学必修 2“元素周期律”教学

一、一线教师在元素周期律、表的教学设计与实施中是怎样做的?遇到了哪些问题?

1.一线教师对元素周期表教学的看法

? 这部分教学我认为应该分为三个阶段:课前将材料中的活动探究栏目前置,作为预习作业让学生独立分析表格,通过作图来分析变化规律,激发学生的学习积极性;在课堂上先展示元素周期表,引起学生的注意,然后进入联想质疑栏目,引导学生发现问题,之后再进入课堂的主要环节。

? 在进行这部分内容的教学时我们是围绕教材中设置的活动探究栏目来进行设计的,这个活动探究过程对学生的学习非常有帮助,但制表花的时间太长,后来改进为让学生课下做,课上来汇报。

? 这部分教学不存在太大的困难,学生掌握的也不错,可以达到用原子结构、最外层电子数来解释物质性质的水平。

2.支瑶介绍学生访谈和问卷调查情况


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