人教版《化學(xué)２（必修）》中“苯”的教學(xué)設(shè)計

文章編號：1005－6629(2007)11－0045－03中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

新課程高中化學(xué)必修課程中化學(xué)知識的邏輯性和系統(tǒng)性有所弱化，聯(lián)系社會的知識和知識的應(yīng)用相對較強(qiáng)。而為了提高學(xué)生的科學(xué)探究能力，對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)方法的要求則沒有放松，為此“知識弱化了，怎樣培養(yǎng)能力和方法”的問題擺在了我們面前。本文以人教版《化學(xué)2（必修）》中“苯”的教學(xué)為例，分析實(shí)施科學(xué)方法教育的策略。

“有機(jī)化合物”在《化學(xué)2（必修）》中列第三章，從章節(jié)的數(shù)量看，學(xué)生已經(jīng)學(xué)完了必修課程的3/4，已經(jīng)基本達(dá)到了“認(rèn)識實(shí)驗、假說、模型、比較、分類等科學(xué)方法對化學(xué)研究的作用”的要求。所以，在“苯”的教學(xué)中，要充分挖掘科學(xué)方法教育的因素，促進(jìn)學(xué)生在運(yùn)用科學(xué)方法探究苯的知識的過程中，進(jìn)一步加深對有關(guān)科學(xué)方法的認(rèn)識，提高科學(xué)探究的能力。

1 教學(xué)設(shè)計

學(xué)習(xí)任務(wù)一：用文獻(xiàn)方法了解苯的發(fā)現(xiàn)和來源

學(xué)習(xí)活動1：交流課前就“苯的發(fā)現(xiàn)和來源”查閱的有關(guān)資料。

學(xué)習(xí)活動2：在教師的帶領(lǐng)下，總結(jié)“苯的發(fā)現(xiàn)和來源”的文獻(xiàn)閱結(jié)果。

設(shè)計意圖：

（1）雖然文獻(xiàn)法不是化學(xué)教學(xué)活動中獲得事實(shí)材料的主流方法，但適當(dāng)安排文獻(xiàn)方法的運(yùn)用，能使學(xué)生體驗獲得事實(shí)材料的多種途徑。

（2）創(chuàng)設(shè)學(xué)生感興趣的情境，使他們從一個輕松的話題——“苯的發(fā)現(xiàn)和來源”入手，愉快地進(jìn)入新的學(xué)習(xí)任務(wù)之中。

學(xué)習(xí)任務(wù)二：運(yùn)用觀察方法認(rèn)識苯的主要物理性質(zhì)

學(xué)習(xí)活動1：通過對苯的觀察，感知苯的顏色、狀態(tài)、氣味等物理性質(zhì)，并從記憶中搜尋嗅到苯的氣味的生活情景。

學(xué)習(xí)活動2：通過觀察苯與水（為了便于觀察，可在水中加一滴墨水）的混合實(shí)驗，感知苯的密度和水溶性等物理性質(zhì)，并討論分離苯與水的方法。

學(xué)習(xí)活動3：在教師的帶領(lǐng)下，總結(jié)苯的主要物理性質(zhì)，知道苯是一種重要的有機(jī)溶劑。

設(shè)計意圖：

觀察是獲取事實(shí)材料的主要方法，在科學(xué)研究中居于十分重要的地位。對苯的顏色、狀態(tài)、氣味的直接感知屬于自然觀察，通過與水的混合實(shí)驗感知苯的密度和水溶性屬于實(shí)驗觀察。這些觀察活動教科書都沒有安排，但確能使學(xué)生對苯的相關(guān)物理性質(zhì)留下深刻印象，值得教師的重視和研究。

學(xué)習(xí)任務(wù)三：用假說方法確定苯分子的組成

學(xué)習(xí)活動1：根據(jù)通常情況下烷烴的狀態(tài)與分子中碳原子數(shù)的關(guān)系，估計苯分子中碳原子數(shù)的取值范圍。

學(xué)習(xí)活動2：閱讀教師提供的信息，推測苯分子的組成。

［信息］法國化學(xué)家熱拉爾等人首先確定苯的相對分子質(zhì)量為78。

學(xué)習(xí)活動3：通過比較C6H6與乙烯分子中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，預(yù)測苯在空氣中燃燒時的現(xiàn)象。

學(xué)習(xí)活動4：通過觀察演示實(shí)驗（用玻棒蘸取苯在酒精燈上點(diǎn)燃），進(jìn)一步確認(rèn)苯分子的組成。

設(shè)計意圖：

（1）假說是人們根據(jù)已有的知識對于所需研究的事物或現(xiàn)象所做的初步解釋，它是在人們對于該事物或現(xiàn)象的原因沒有全面認(rèn)識的情況下作出的推測，所以假說需要驗證真?zhèn)巍W(xué)生對假說方法的認(rèn)識，需要在科學(xué)教育活動中多次的體驗和不斷的深化。

（2）本節(jié)學(xué)習(xí)任務(wù)是在改造教科書呈現(xiàn)方式的基礎(chǔ)上設(shè)計的，目的是給學(xué)生增加體驗假說方法的機(jī)會。

發(fā)現(xiàn)問題——苯分子的組成是怎樣的？

提出假說——苯常溫下是液體，分子中的碳原子數(shù)應(yīng)該大于5；如果碳原子數(shù)為5，則氫原子數(shù)為78－12×5＝18，超過飽和時所需的2×5＋2＝12，所以苯的分子式只能是C6H6。C6H6分子中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)大于乙烯，乙烯在空氣中燃燒時火焰明亮伴有黑煙，苯在空氣中燃燒時黑煙應(yīng)該更濃。

實(shí)驗檢驗——苯燃燒時產(chǎn)生明亮的帶有濃煙的火焰（因燃燒時的黑煙會污染環(huán)境，不宜分組實(shí)驗）。

得出結(jié)論——苯的分子式是C6H6。

學(xué)習(xí)任務(wù)四：認(rèn)識苯的凱庫勒式，感悟直覺思維的意義

學(xué)習(xí)活動1：閱讀教師提供的信息和圖片，認(rèn)識凱庫勒提出的苯的單雙鍵交替的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

［信息］德國化學(xué)家凱庫勒為了苯分子的結(jié)構(gòu)，苦思冥想不得其解。1865年的一天夜晚，凱庫勒在書房里打起了瞌睡，夢見一個個原子跳躍而出，并且像蛇一樣盤繞卷曲。一會兒眼前的蛇銜住了自己的尾巴，并旋轉(zhuǎn)不停。凱庫勒從夢中驚醒，繪制出了苯分子中碳原子呈環(huán)狀排列的結(jié)構(gòu)。為了保持碳的4價，凱庫勒又在環(huán)內(nèi)加了3個雙鍵，得到了苯的凱庫勒式。

學(xué)習(xí)活動2：從教師提供的上述信息中，感悟直覺思維對科學(xué)研究的意義。

設(shè)計意圖：

（1）由于學(xué)生只有甲烷與烷烴及乙烯等基本知識，對碳碳之間化學(xué)鍵的多樣性缺乏足夠的認(rèn)識，他們難以猜想苯分子的可能結(jié)構(gòu)，為此選擇了直接給出苯的凱庫勒式的策略。

（2）直覺思維是非邏輯性的，它能打破常規(guī)思維定勢和邏輯規(guī)則的束縛，因而是創(chuàng)造性思維的重要形式。凱庫勒之所以能夠從夢中得到啟發(fā)，是由于他一直致力于分子結(jié)構(gòu)的研究，才會夢其所思；同時他又懂得化合價的真正含義，才捕捉到了直覺形象。近年來，有文獻(xiàn)表明，苯的環(huán)狀結(jié)構(gòu)是奧地利中學(xué)教師勞斯密特在1861年提出的，比凱庫勒的夢早了4年。這一學(xué)習(xí)活動的設(shè)計，并不是要為誰論功，而是為了給出苯的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，同時引導(dǎo)學(xué)生感悟直覺思維的意義。

學(xué)習(xí)任務(wù)五：用假說方法確定苯分子中沒有與乙烯類似的雙鍵

學(xué)習(xí)活動1：根據(jù)乙烯的性質(zhì)和苯的凱庫勒式，推測苯的性質(zhì)。

學(xué)習(xí)活動2：進(jìn)行苯與溴水、酸性高錳酸鉀溶液的混合實(shí)驗，得出苯分子中沒有與乙烯類似的雙鍵的結(jié)論（注意引導(dǎo)學(xué)生分析苯對溴水的萃取現(xiàn)象）。

設(shè)計意圖：

這一節(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù)教科書原本就是按假說的模式編排的，這不僅能揭示苯的凱庫勒式存在的問題，而且能激發(fā)學(xué)生深入學(xué)習(xí)苯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的興趣。

發(fā)現(xiàn)問題——苯的凱庫勒式是單雙鍵交替的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其中的雙鍵與乙烯中的雙鍵類似嗎？

提出假設(shè)——如果苯分子中有與乙烯類似的雙鍵，則苯也能使溴水或酸性高錳酸鉀溶液褪色。

實(shí)驗檢驗——苯不能使溴水或酸性高錳酸鉀溶液褪色。

得出結(jié)論——苯分子中沒有與乙烯類似的雙鍵。

學(xué)習(xí)任務(wù)六：用模型方法認(rèn)識苯分子的平面正六邊形結(jié)構(gòu)

學(xué)習(xí)活動1：觀察苯分子結(jié)構(gòu)的比例模型，認(rèn)識苯分子的獨(dú)特結(jié)構(gòu)。

學(xué)習(xí)活動2：根據(jù)教師提供的信息，進(jìn)一步糾正凱庫勒式中的單雙鍵交替的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

［信息］苯的鄰位二氯取代物只有一種結(jié)構(gòu)。

設(shè)計意圖：

（1）受《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求的限制，必修教科書中沒有介紹共價鍵的鍵參數(shù)，所以用鍵參數(shù)等分析苯分子結(jié)構(gòu)的特殊性宜留在《選修5（有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)）》中進(jìn)行。

（2）化學(xué)科學(xué)對微觀粒子結(jié)構(gòu)及其變化的研究離不開模型方法。苯分子的比例模型屬于物理模型，它能為學(xué)生直觀地展示苯分子的獨(dú)特結(jié)構(gòu)。而苯的鄰位二氯取代物只有一種結(jié)構(gòu)的信息，又能使學(xué)生加深對苯環(huán)結(jié)構(gòu)特殊性的認(rèn)識。

學(xué)習(xí)任務(wù)七：用演繹方法完成苯的有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式

學(xué)習(xí)活動1：根據(jù)教師提供的信息，運(yùn)用已有知識完成苯的取代和加成反應(yīng)的化學(xué)方程式。

［信息1］在一定條件下，苯能與溴、硝酸等物質(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)，苯環(huán)上的氫原子分別被溴原子和硝基（－NO2）取代后， 生成溴苯（）和硝基苯

（）。

［信息2］在一定條件下，苯能與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)，生成環(huán)己烷（ ）。

學(xué)習(xí)活動2：由苯的取代和加成等性質(zhì)，體會其在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用。

設(shè)計意圖：

（1）受《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求的限制，苯與溴、硝酸等取代反應(yīng)的實(shí)驗操作暫不宜介紹，因此無法通過實(shí)驗現(xiàn)象抽象出相關(guān)的化學(xué)方程式。

（2）演繹是從一般原理推論個別事物的推理方法。學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)中，已經(jīng)了解了甲烷的取代反應(yīng)和乙烯的加成反應(yīng)，從取代反應(yīng)和加成反應(yīng)的定義出發(fā)，用演繹方法完成苯的有關(guān)反應(yīng)方程式既符合科學(xué)思維的規(guī)律，又能使學(xué)生進(jìn)一步加深對取代反應(yīng)和加成反應(yīng)本質(zhì)的認(rèn)識。

學(xué)習(xí)任務(wù)八：用綜合方法對苯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)形成整體認(rèn)識

學(xué)習(xí)活動1：閱讀教科書中關(guān)于苯的全部內(nèi)容。

學(xué)習(xí)活動2：在教師的帶領(lǐng)下，總結(jié)苯的性質(zhì)及其與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

設(shè)計意圖：

綜合是把研究對象的各個部分或各個方面聯(lián)系起來考察，從整體上去認(rèn)識和把握研究對象的思維方法。在對苯的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途等逐一學(xué)習(xí)以后，再進(jìn)行全面地總結(jié)和歸納，能使學(xué)生對苯的有關(guān)知識形成一個整體的認(rèn)識。

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。”