基于“證據推理與模型認知”的有機化學教學

牛彩霞

摘要：以高中選修有機化學“醇的化學性質”為例，以“模型初建、模型修正、模型應用與證據推理”為主線，逐步構建“結構=性質=應用”的基本觀念，形成基于官能團、化學鍵與反應類型認識有機化合物的一般思路，發展“證據推理與模型認知”的化學核心素養。

關鍵詞：醇;化學性質;證據推理與模型認知

文章編號：1008-0546（ 2020）08-0043-03

中圖分類號：C632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j.issn. 1008-0546.2020.08.013

一、教學設計思路

《普通高中化學課程標準（2017年版）》指出發展學生化學學科核心素養反映了化學學科育人的基本要求，對學生未來發展具有重要價值[1]。其中“證據推理與模型認知”旨在培養學生“基于證據對物質組成、結構及其變化提出可能的假設，通過分析推理加以證實或證偽，建立并運用模型解釋化學現象，揭示現象的本質和規律”的能力[2]。

人教版《化學選修5》“醇的化學性質”在高中有機化學體系中起著承上啟下的作用，是必修階段中乙醇性質的深入和延續，也為后續醛、羧酸、酯的學習奠定基礎[3]。設計“看、憶、析、猜、推”五個教學環節，層層深入，建立已學性質與結構之間的關聯形成認知模型，進一步應用該模型根據結構推測物質性質，逐步構建“結構=性質=應用”的基本觀念，逐步發展學生“證據推理與模型認知”的化學核心素養（圖1）。

二、教學實施過程

1.模型初建

（1）看

[教師]發布任務：觀察演示實驗，思考從中得到的生活啟示。

演示實驗：將乙醇加入雞蛋清中

[學生]觀察現象：產生白色沉淀;得出結論：乙醇能夠使蛋白質變性。

生活啟示：飲酒要適量，利用酒精消毒等。

（2）憶

[教師]發布任務：回憶曾經學過的乙醇的化學性質以及應用，進行展示。

[學生]匯報、展示乙醇化學性質及應用

[教師]點評、補充、梳理、匯總學生展示結果（表1）。

設計意圖：通過觀察實驗和回憶舊知兩個活動，喚起學生對乙醇化學性質及應用的記憶，初步建立有機化合物的認知模型“性質=應用”。

2.模型修正——析

[教師]發布任務：從結構角度分析乙醇具有以上這些化學性質的原因。

提供資料：乙醇中各原子電負性數值：C-2.55，H-2.2，O-3.44。

[學生]小組活動：寫出乙醇結構式，根據化學鍵不同將其進行編號，并對化學鍵的極性大小進行分析（表2）。

[學生]小組活動：結合資料及乙醇結構，從化學鍵角度對乙醇化學性質進行分析，并匯報展示成果（表3）。

[學生]完成任務，從結構角度分析乙醇和水與Na反應劇烈程度不同的原因，并匯報成果（圖2）。

[教師]點評，總結，乙基是推電子基團，因而乙醇是O-H鍵的極性小于水中O-H鍵的極性。在有機物中，即使有相同的化學鍵，化學性質也不完全相同，化學鍵的活潑性會受到臨近基團的影響。

設計意圖：此環節是本節課的中心環節，通過關聯乙醇的結構與化學性質，進一步完善修正有機化合物的認知模型“結構=性質=應用”，結構重點關注化學鍵的種類、飽和度、極性大小。進一步通過分析乙醇和水與Na反應劇烈程度不同的原因，讓學生深刻體會結構分析中還應關注臨近基團的影響。

3.模型應用與證據推理

（1）猜

[學生]完成任務，從結構角度分析乙醇還可能有哪些性質，匯報成果。

[學生]化學鍵②，即C-O鍵，會發生斷裂，可能會發生取代反應。 化學鍵②④斷裂，即C-O鍵和p-C-H鍵斷裂，發生消去反應。

[教師]點評，補充，乙醇可以和HX在加熱條件下發生取代反應;乙醇在濃硫酸加熱到170℃時發生消去反應。

[學生]完成方程式C2H5OH+HBr-△→C2H5Br+H2O，C2H5OH 濃H2SO4 170℃〉 CH2=CH2↑+H2O。

[教師]點評，乙醇與HX反應可以制鹵代烴，乙醇的消去反應可以用于實驗室制乙烯。

[學生]設計實驗發生裝置為液體加熱裝置，篩選出用酸性高錳酸鉀溶液或溴水檢驗乙烯，用排水法收集乙烯。

[學生]觀看視頻，記錄實驗現象為，反應燒瓶中溶液變黑。

[學生]小組活動，討論變黑原因為濃硫酸將乙醇碳化，與此同時，碳可能與濃硫酸反應生成SO2和CO2，其中SO2會與酸性高錳酸鉀溶液或溴水發生氧化還原反應，從而干擾乙烯的檢驗，選用氫氧化鈉溶液進行乙烯氣體的除雜。

[教師]乙醇還能被酸性高錳酸鉀溶液或酸性重鉻酸鉀溶液直接氧化為乙酸，并演示實驗。

[學生]觀察、記錄實驗現象

[教師]補充實際應用，曾用于查酒駕過程中的酒精測試儀。

（2）推

[學生]完成任務，從結構角度分析醇類物質可能有哪些性質，匯報成果（表4）。

[教師]總結，梳理學習有機化合物的基本思路和方法（圖3）。

設計意圖：作為上一環節的延續，根據結構與化學性質之間的關系，進一步猜想乙醇還可能具有的化學性質以及實際應用。乙烯消除實驗的雜質分析充分培養學生證據推理的核心素養。在推測醇類物質化學性質的環節，充分體現“結構=性質=應用”這一模型的高階應用，學生以乙醇為基礎，充分關注醇類物質的結構，進而推出化學性質，高階思維得到了體現。

三、教學反思

教師聚焦有機化學反應實質，引導學生逐步提高證據推理和模型認知的核心素養。在分析過程中，學生經過模型初建和修正，形成“結構=性質=應用”的有機化合物認知模型，并將其用于乙醇其他性質，以及醇類化學性質的預測，學生的高階思維得到了培養和發展。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部，普通高中化學課程標準（2017年 版）[M].北京：人民教育出版社，2018：33-36

[2]戴雨濛，吳新建，張賢金，基于“證據推理與模型認知”的對話教學評析——以“乙烯與加成反應”教學為例[J].化學教學，2019（7）：51-54

[3]宋心琦.普通高中課程標準實驗教科書：有機化學基礎（選修5），第2版[M].北京：人民教育出版社，2007：48-52