《最簡單的有機化合物——甲烷》教學設計

周金玲

一、設計思想

在初中化學中已經(jīng)介紹了甲烷的燃燒反應和一些主要用途。本教學設計將甲烷的分子結構、甲烷的穩(wěn)定性、取代反應作為主要教學內(nèi)容，圍繞“結構→性質(zhì)→用途”的主線開展教學。

學生是課堂的主體，老師是引導者。通過若干個分組活動和創(chuàng)新實驗，力圖在教學中營造活躍、寬松的學習氛圍，激發(fā)學生學習的興趣。教師在課堂中恰當?shù)厝谌雽Ρ葘嶒灐ⅰ安孪搿炞C”、類比分析等方法，培養(yǎng)學生的學科思維。

二、教材分析

本節(jié)內(nèi)容選自人教版高中化學必修2第三章第一節(jié)。這是高中階段初次學習有機化合物，有機化學是化學學科的重要分支，烴又是一切有機物的主體，而甲烷作為烷烴中的一個最簡單的分子，學生對它的理解將直接影響到今后對各種有機物的學習，因此本節(jié)內(nèi)容在幫助學生掌握正確的學習有機物的方法上，有著極其重要的作用。

三、學情分析

本節(jié)課的授課對象是高一上學期的學生，學生并未學習高中化學必修2，因此沒有物質(zhì)結構和化學鍵的理論基礎。學生在初中階段已經(jīng)知道甲烷是天然氣的主要成分，可以燃燒，能從甲烷的組成上認識燃燒反應的產(chǎn)物，但不能從結構角度認識其性質(zhì)。另外，取代反應是學生接觸到的第一個有機反應，學生會存在理解上的困難，這是本節(jié)課要突破的難點。

四、教學目標

（一）知識與技能

1.了解甲烷在自然界中的存在和用途。

2.認識甲烷分子的正四面體結構。

3.掌握甲烷的化學性質(zhì)，理解典型的有機反應——取代反應的特點。

（二）過程與方法

1.通過尋找甲烷的比例模型和制作甲烷的球棍模型，培養(yǎng)學生的觀察能力和動手能力。

2.通過分組（微型）實驗，培養(yǎng)學生操作實驗、合作學習的能力和綠色環(huán)保的意識。

3.通過演示實驗，培養(yǎng)學生觀察實驗、分析實驗、得出結論的能力。

4.通過化學反應方程式的仿寫，培養(yǎng)學生類比分析、思維遷移的能力。

（三）情感態(tài)度與價值觀

1.了解甲烷的用途，感受有機物在生活、生產(chǎn)中的研究價值。

2.通過觀看動畫和親身扮演反應過程，初步形成對有機化學的學習興趣。

五、重點難點

（一）重點

甲烷的結構和性質(zhì)、取代反應的特點

（二）難點

取代反應的特點

（三）突出重點、突破難點的措施

1.設計了四個學生活動，通過評比“眼力達人”“制作達人”“實驗達人”“扮演達人”，營造活躍、寬松的學習氛圍，吸引學生的眼球。

2.學生從若干比例模型中尋找甲烷模型，制作甲烷的球棍模型，教師展示正四面體教具，讓學生動眼、動手、動腦，從實物模型轉(zhuǎn)化為思維模型，深刻體會甲烷的分子結構。

3.由“結構決定性質(zhì)”的認知，猜想甲烷的穩(wěn)定性，通過分組實驗，驗證猜想，得出結論。微型實驗儀器，給學生新奇感，獲得實驗樂趣。

4.演示甲烷和氯氣發(fā)生取代反應的創(chuàng)新實驗，且自制實驗儀器，實驗過程具有觀賞性。同時，對比實驗更有針對性。演示過程中，培養(yǎng)學生“猜想—驗證”的學科素養(yǎng)。

5.講述并用副板書展示取代反應機理，巧妙設問，激發(fā)學生思維。通過仿寫化學反應方程式、課堂練習、觀看動畫、角色扮演、思考交流，鞏固對取代反應的認知。

六、教學儀器和藥品

（一）教師用

1.儀器：球和棍、正四面體模型、改良反應器和自制燈箱（取代反應實驗）、100mL注射器（3支）、黑布、木頭架（5個）。

2.藥品：甲烷（集氣瓶中、輸液袋中）、氯氣（改良反應器中）、蒸餾水（注射器中）。

（二）學生用

1.儀器：比例模型（若干）、球和棍（若干）、井穴板、多用滴管（3根）、10mL注射器、濾紙、扮演道具。

2.藥品：甲烷（輸液袋中）、稀硫酸、氫氧化鈉溶液、石蕊試液、酚酞試液、酸性高錳酸鉀溶液。

七、教學過程

【引入新課】

觀看圖片新舊農(nóng)村廚房的變化，提出沼氣的推廣使用，引出甲烷。并對有機物和烴的概念做簡單介紹。

【新課教學】

（一）甲烷的物理性質(zhì)

觀察集氣瓶中的甲烷，通過問答方式，得出甲烷的物理性質(zhì)。

[總結]甲烷的物理性質(zhì)：無色、無味的氣體，密度比空氣小，難溶于水。

（二）甲烷的分子結構

1.屏幕展示甲烷的比例模型動態(tài)圖。學生觀察后，從若干個不同的比例模型中尋找出甲烷的比例模型，評出“眼力達人”（學生活動一）。

[總結]甲烷的比例模型可以反映甲烷分子中各原子的相對大小和空間分布。

2.通過觀察學生尋找到的甲烷比例模型，制作甲烷的球棍模型，評出“制作達人”（學生活動二）。簡單介紹碳氫鍵后，教師引導，學生得出甲烷的分子結構。

[總結]甲烷是高度對稱的正四面體結構。

（三）甲烷的化學性質(zhì)

1.穩(wěn)定性。

（1）學生猜想：通過甲烷高度對稱的正四面體結構，它可能具有怎樣的性質(zhì)？

（2）學生驗證：分組實驗（學生活動三）——探究甲烷與稀H2SO4（含石蕊）、NaOH溶液（含酚酞）、酸性KMnO4溶液是否反應。（微型實驗）

（3）學生分享實驗現(xiàn)象和結論，評出“實驗達人”。

[總結]通常情況下，甲烷比較穩(wěn)定，不與強酸、強堿、強氧化劑反應。

2.氧化反應（燃燒）——初中已學的知識，簡單介紹。

投影甲烷在空氣中完全燃燒的反應方程式，學生觀察形式上的不同。

[總結]有關有機物反應的方程式，一般用“→”。

3.取代反應。

（1）演示實驗：甲烷和氯氣的反應

①介紹裝置：圓底燒瓶作為反應器，氣球作為緩存裝置，外接一段橡皮管。自制燈箱，節(jié)能燈作為冷光源，反光紙增強光照。

②學生猜想：從元素組成上分析，CH4和Cl2反應后可能有哪些生成物？

③實驗：在兩支裝滿干燥氯氣的燒瓶中，分別注入等量的甲烷。一支燒瓶用黑布蓋上，另一支燒瓶放進自制燈箱里接受光照。片刻后，學生觀察現(xiàn)象。再分別用裝滿蒸餾水的100mL注射器，通過橡皮管向燒瓶內(nèi)注入10mL蒸餾水，學生觀察現(xiàn)象。

④學生通過實驗現(xiàn)象，驗證猜想。

（2）（突破難點）教師一邊板書一邊講解甲烷和氯氣反應生成一氯甲烷和氯化氫的過程。

（3）繼續(xù)分析一氯甲烷和氯氣的反應后，學生仿照書寫二氯甲烷生成三氯甲烷以及三氯甲烷生成四氯甲烷的反應方程式，展臺投影展示。

（4）分析四個反應的特點，得出取代反應的定義。

[總結]有機物分子里的某些原子或原子團被其他原子或原子團所替代的反應，叫取代反應。

（5）課堂練習：取代反應的判斷。

（6）播放甲烷和氯氣取代反應過程的動畫。

（7）角色扮演甲烷和氯氣取代反應的過程，評出“扮演達人”（學生活動四）。

（8）思考：1mol甲烷與1mol氯氣反應可以得到幾種生成物？

得到的生成物中，物質(zhì)的量最多的是哪種物質(zhì)？

（四）甲烷的用途

展示甲烷用途的圖片。

[總結]甲烷的用途：燃料、化工原料。

（五）課堂小結并結束

八、板書設計

編輯 高 瓊