高中化學(xué)可視化教學(xué)例談

陳維張紅俊

（昆山中學(xué)江蘇昆山215300）

高中化學(xué)可視化教學(xué)例談

陳維張紅俊?

（昆山中學(xué)江蘇昆山215300）

以“乙醇”教學(xué)活動為例，通過創(chuàng)設(shè)情境、構(gòu)建模型、聯(lián)想結(jié)構(gòu)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、構(gòu)建思維導(dǎo)圖等方法，嘗試將“可視化”教學(xué)貫穿在整個(gè)教學(xué)過程，供一線教師了解、參考并運(yùn)用，以改變傳統(tǒng)教學(xué)方式、提高教學(xué)效率。

可視化；情境；教學(xué)活動；思維導(dǎo)圖

可視化教學(xué)增加了課堂教學(xué)中“視覺”比重，強(qiáng)調(diào)了對視覺的刺激，從學(xué)生單純地“聽課”，變?yōu)槁牎⒖础酉嘟Y(jié)合，從教師單純地“講”，變?yōu)槎喾N形式調(diào)動學(xué)生思維，以調(diào)整學(xué)生的注意力分配。它既是一種教學(xué)方法的創(chuàng)新，也是一種思維形式的轉(zhuǎn)變，更是一種行之有效的吸引學(xué)生注意力的方式。教學(xué)中教師應(yīng)創(chuàng)新思維方式，注重各類教學(xué)活動的可視化，讓學(xué)生從可視化教學(xué)活動中獲取信息，以更好地、形象地解決化學(xué)問題。現(xiàn)以蘇教版必修2“乙醇”為例，以饗讀者。

一、情境創(chuàng)設(shè)可視化

情境的創(chuàng)設(shè)要從教學(xué)的實(shí)際需要出發(fā)，依據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容，依據(jù)學(xué)生的生活體驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)形象具體的可視化的場景或氛圍，并能從情境中挖掘隱藏信息、提出化學(xué)問題，激發(fā)和吸引學(xué)生主動地學(xué)習(xí)，從而達(dá)到最佳的教學(xué)效果。

在初中教材中，學(xué)生已經(jīng)從“拓展視野”中了解到乙醇是無色透明、特殊香味的液體，具有揮發(fā)性，與水以任意比互溶，并能溶解多種有機(jī)物等［1］。如何讓學(xué)生既能復(fù)習(xí)回顧已有知識，又能自然過渡到所要學(xué)習(xí)的新的內(nèi)容呢？創(chuàng)建可視化情境如下：上課伊始，教師讓學(xué)生用蘸有酒精溶液的棉球涂在手背上，若手上有墨水痕跡則直接涂在痕跡處，片刻后拋出第一組問題：你聞到了什么？看到了什么？手背上何感覺？在墨水痕跡處反復(fù)涂擦酒精溶液后有何現(xiàn)象？分別說明了乙醇什么性質(zhì)？學(xué)生討論、交流、分享；然后拋出第二組問題：如何證明酒精溶液中是否有水？工業(yè)上往往要使用無水乙醇，如何制得無水乙醇？

家中常飲用的酒都是含有乙醇的飲料，那么如何證明其它飲料中是否含有酒精呢？分別由不同學(xué)生通過“酒精測試儀”測定并記錄數(shù)據(jù)，如圖1。拋出第三組問題：“酒精測試儀”工作原理是什么？利用了乙醇的什么性質(zhì)？創(chuàng)設(shè)可視化的情境旨在促進(jìn)學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲望，促使學(xué)生急切了解乙醇的其它性質(zhì)。

圖1 不同飲料中酒精含量測定

二、結(jié)構(gòu)推機(jī)理可視化

初學(xué)有機(jī)化學(xué)，有意識地突出“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”，形成學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的一般方法，能更好地幫助學(xué)生系統(tǒng)掌握有機(jī)化學(xué)知識，并能夠根據(jù)物質(zhì)結(jié)構(gòu)去推斷物質(zhì)的性質(zhì)。經(jīng)過初中化學(xué)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道乙醇的分子式為C2H6O，但乙醇的結(jié)構(gòu)如何呢？給學(xué)生提供一些球或棍（若改成橡皮泥和竹簽則要求更高），讓學(xué)生通過小組活動，組裝乙醇球棍模型，并讓學(xué)生表述自己的思維過程：你是如何判斷原子的種類的？即哪種球代表是氫原子，哪種是氧原子？哪種是碳原子？基本思維過程有兩種：向同學(xué)展示體積最大的應(yīng)是碳原子，其次是氧原子，最后一種是氫原子；向同學(xué)展示球上有四個(gè)小孔的是碳原子，有兩個(gè)小孔是氧原子，而只在一個(gè)小孔的是氫原子。在上述思維過程中，凸顯了學(xué)生對原子半徑的周期性規(guī)律及原子共價(jià)鍵飽和性的認(rèn)識和運(yùn)用，并推理得出兩種可能的結(jié)構(gòu)，如圖2。

圖2 乙醇可能的結(jié)構(gòu)

哪一種是乙醇的結(jié)構(gòu)呢？通過上述可視化的圖形進(jìn)行分析。首先對比兩種結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)Ⅰ中有三種氫，個(gè)數(shù)比為3∶2∶1，而Ⅱ結(jié)構(gòu)具有對稱性只有一種氫，然后教師引導(dǎo)學(xué)生分組討論、交流并進(jìn)行預(yù)測，并讓學(xué)生展示自己的思維過程：如果鈉能與乙醇發(fā)生反應(yīng)，則乙醇中必有元素化合價(jià)降低，此元素不可能是氧元素；將Ⅱ中虛線部分用“H”代替，則變成了烴，根據(jù)金屬鈉能夠保存在煤油中，煤油主要成分是烴，說明鈉不可能破壞碳?xì)滏I，預(yù)測若是Ⅱ結(jié)構(gòu)，則推測乙醇不能與鈉反應(yīng)；將Ⅰ中虛線部分用“H”代替，則變成了水，根據(jù)鈉可與水反應(yīng)，預(yù)測若是Ⅰ結(jié)構(gòu)，則推測乙醇能與鈉反應(yīng)，最終將對結(jié)構(gòu)預(yù)測的興趣轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的興趣中去。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)（包括鈉與乙醇反應(yīng)及產(chǎn)生氣體的爆鳴實(shí)驗(yàn)）后，教師再補(bǔ)充一段可視性文字：將足量的鈉投入到一定量的無水乙醇中，消耗乙醇的物質(zhì)的量與產(chǎn)生的氫氣的物質(zhì)的量之比為2∶1，從定量的角度讓學(xué)生進(jìn)一步證明自己的預(yù)測，讓學(xué)生更加體驗(yàn)到了成功的樂趣。

三、難點(diǎn)突破可視化

借助于可視化的學(xué)生活動可更好地突破教學(xué)難點(diǎn)。本節(jié)課教學(xué)難點(diǎn)之一是乙醇的催化氧化，課本實(shí)驗(yàn)?zāi)芎芎玫赜^察到銅絲變黑與變光亮的交替過程，說明乙醇與氧化銅確實(shí)發(fā)生了反應(yīng)，但是乙醇與乙醛均有氣味，生成的少量乙醛和乙醇混合在一起，氣味的變化不太明顯，而且乙醛有毒，用嗅覺較難分辨［2］，更何況生成的產(chǎn)物怎樣排除乙酸的可能性呢？另外實(shí)驗(yàn)中沒有關(guān)注反應(yīng)的另一產(chǎn)物水。那么有沒有一種方法既能證明有水生成，又能證明生成的產(chǎn)物是乙醛而不是乙酸？結(jié)合教材并便于學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作，設(shè)計(jì)了如圖3的“可視化”活動［3］。

圖3 乙醇氧化產(chǎn)物的檢驗(yàn)

如Ⅰ所示左側(cè)為空白實(shí)驗(yàn)，右側(cè)試管中加入少量無水硫酸銅不變色，以說明所用無水乙醇中不含水，同時(shí)也是作為對比實(shí)驗(yàn)，以說明Ⅲ中反應(yīng)若有水生成，無水硫酸銅則變藍(lán)；Ⅱ中分別向無水乙醇及冰醋酸中加入K2MnO4強(qiáng)堿性的溶液，以說明無論是無水乙醇還是冰醋酸都不能使堿性K2MnO4溶液的墨綠色褪色，并作為對比實(shí)驗(yàn)說明Ⅲ中生成的可使堿性K2MnO4溶液褪色的物質(zhì)是乙醛。通過上述可視化的操作活動和觀察到的實(shí)際現(xiàn)象，讓學(xué)生將視覺和推理很好地結(jié)合起來，形成更加清晰的邏輯推理思維。

當(dāng)然，有條件的學(xué)校還可以根據(jù)“乙醛檢測儀”來讓學(xué)生測定反應(yīng)后溶液中的產(chǎn)物，給學(xué)生提供更加直觀的可視化數(shù)據(jù)，以獲得乙醇催化氧化生成乙醛的感性認(rèn)識；還可以參考“乙醇催化氧化實(shí)驗(yàn)的簡易化改進(jìn)”，利用含有氫氧化銅的試紙檢驗(yàn)氧化產(chǎn)物等等［4］；當(dāng)然也可以通過觀察flash動畫模擬乙醇催化氧化的過程，讓學(xué)生從微觀角度了解生成乙醛的原理。

可視化的思維導(dǎo)圖可幫助學(xué)生掌握本節(jié)課的知識結(jié)構(gòu)，從教學(xué)材料中找出重點(diǎn)和關(guān)鍵字詞，并進(jìn)行全面的邏輯梳理與歸納，使得學(xué)生對本節(jié)課所授知識條理清晰、一目了然，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生的歸納思維能力。當(dāng)然在乙醇的用途教學(xué)中，我們還可以采用變文字為圖片、視頻的可視化方法，如用圖片展示飲料瓶上飲料的成分、或播放一段有關(guān)碘酒的視頻、或帶學(xué)生走進(jìn)工廠參加各類實(shí)踐活動等等，讓學(xué)生有一種身臨其境的感覺，更能夠體會到乙醇在生產(chǎn)生活的應(yīng)用。

總之，可視化教學(xué)作為一種新的教學(xué)方式，能夠突出學(xué)生的思維過程，建構(gòu)化學(xué)知識間的內(nèi)在聯(lián)系，將零散的化學(xué)知識轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)化、互相聯(lián)系的整體，同時(shí)運(yùn)用可視化教學(xué)可直觀形象地將化學(xué)知識呈現(xiàn)給學(xué)生，吸引了學(xué)生的注意力，提高了課堂的效率和應(yīng)用化學(xué)知識解決問題的能力。

［1］王祖浩，王磊.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書（化學(xué)下冊）3版［M］.上海：上海教育出版社，2006：77

［2］周改英.如何準(zhǔn)確把握和使用新課程教材中的實(shí)驗(yàn)資源——以乙醇脫氫氧化實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)為例［J］.化學(xué)教育，2011（9）：82-84

［3］王美志.乙醇催化氧化實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)［J］.化學(xué)教學(xué)，2011（9）：43-44

［4］房壽高.乙醇催化氧化實(shí)驗(yàn)的簡易化改進(jìn)［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2016（5）：57-58

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