基于真實情境的化學課堂教學實踐

孫美華 吳永才

摘要：以抗擊新冠肺炎疫情中使用的酒精消毒劑為情境，以如何使用酒精消毒為主線，將乙醇的結構、物理性質、化學性質和用途，融合于使用酒精消毒的過程中；在乙醇結構的探究中，通過搭建模型和實驗探究，讓學生體驗化學家探究乙醇結構的過程；通過乙醇催化氧化的性質探究及應用，培養學生的科學態度和增強社會責任感。

關鍵詞：真實情境；乙醇；化學課堂教學

文章編號：1008-0546（2021）12-0040-05中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.12.010

*本文系省教研室第十二期立項課題“中學化學教學關鍵問題的實踐研究”（編號：2017JK12-L085）階段成果之一。

一、問題提出

《普通高中化學課程標準（2017年版）》（以下簡稱“新課標”）明確指出“真實、具體的問題情境是學生化學學科核心素養形成和發展的重要平臺，為學生化學學科核心素養提供了真實的表現機會[1]。在課堂教學中創設有價值的真實情境，把知識融入到情境之中[2]，不僅能增進學生對知識的運用，還能提升學生的關鍵能力和必備品格，激發學生的學習興趣。因此，教師在教學中應努力創設與日常生活有關的真實教學情境。

本文以人教版必修二第七章有機化合物第三節乙醇與乙酸中的乙醇教學為例，探討情境在化學課堂教學中的應用。筆者經過查閱文獻，發現教師們在教學中創設的比較突出的常見的教學情境有如下幾類：（1）利用生活實例。如拿來現制的米酒，從乙醇的制備引入；高燒病人擦拭酒精降溫、醫用酒精消毒等，從乙醇的用途引入等。（2）運用歷史文化。如選擇含有酒文化內容的古詩詞引入；從我國古代的釀酒技術引入等。（3）通過化學實驗。如用高錳酸鉀與濃硫駿混合做“魔棒點燈”實驗；用神奇的“魔水”做“燒不壞的手帕”實驗等[3]。

這些情境的創設目的主要是為了引課，為了激發學生的學習興趣，但大多都沒有從這些情境中提煉出更多的需要進一步學習的化學知識，情境只是為了引課而創設。但教師創設教學情境的真正意義應該是將化學問題或事實鑲嵌在一種模仿或者真實的環境中，呈現給學生，引起學生的認知沖突，激發學習者尋求問題解決，以達到認知和諧。所以，有價值的教學情境一定是內含學科問題的情境[4]。

二、課堂教學設計

“乙醇”是高中化學必修模塊第七章有機化合物第三節乙醇與乙酸中的重要內容，讓學生以“乙醇”為載體，認識有機化合物的研究方法，體驗生活中簡單有機化合物的應用，使學生能“從有機化合物及其性質的角度對有關能源、材料、飲食、健康、環境等實際問題進行分析、討論和評價”。

“乙醇”是學生生活中常見的有機化合物，在生活中學生已經積累了一定的乙醇的性質與用途的經驗，以生活生產實際應用為情境，讓學生在情境問題解決中建構乙醇的“結構-性質-用途”相聯系的認知模型，通過實驗探究建構對“乙醇”的系統認識，是課堂教學中聚焦學科核心素養，進行乙醇課堂教學的行之有效的教學策略。

“抗擊新冠肺炎疫情”是全人類的大事，用“酒精”殺菌消毒在疫情防控中發揮了重要作用。將“乙醇”教學與新冠肺炎疫情防控相結合，可讓學生體驗化學的應用性，激發學生的化學學習興趣，增強學生的社會責任感。

本節課以使用酒精消毒抗擊新冠肺炎疫情為真實問題情境，且將酒精消毒這個情境貫穿整個課堂。在整個學習過程中都能激發、推動、維持、強化和調整學生的認知活動、情感活動和實踐活動等，讓學生的思維不斷走向深入，建構有意義的知識體系。

本節課選取的教學情境如圖1所示。

1.教學目標

（1）通過觀察分子式為C2H6的乙烷球棍模型，學生能搭建分子式為C2H6O的球棍模型，知道有機分子是有空間結構的。

（2）通過實驗探究鈉與乙醇的反應，學生會確定乙醇的分子結構，知道結構決定性質。

（3）通過對乙醇性質實驗探究，學生提升實驗操作技能和基于證據推理的解決問題能力。

（4）通過乙醇在生活和生產中應用的交流討論，學生能感知化學在生產生活中的應用。

2.教學重難點

教學重點：乙醇的分子結構探究、乙醇的化學性質。

教學難點：乙醇反應過程中的斷鍵分析。

三、課堂教學實錄

環節一：感知乙醇用途

【情境設計】突如其來的新冠肺炎疫情讓消毒成為疫情防控中的重要環節，一年多以來，不少人經常拿乙醇消毒。其實乙醇除可用于消毒外還有許多用途，可以說我們幾乎和乙醇“朝夕相處”。

【提出問題】請你結合例子，說說乙醇有哪些用途？哪些物質中含有乙醇？

【交流討論】乙醇可以做燃料，如乙醇汽油，固體酒精，酒精燈等；可作消毒劑，如消毒酒精等；可作溶劑，如碘酒、六神花露水等。在料酒、白酒、啤酒、酒釀等中都含有乙醇。

【提問】為什么乙醇在生產生活中有這些廣泛的用途呢？

【回答】用途由性質決定。

【講述】生活中乙醇可以做燃料。如乙醇汽油，固體酒精，酒精燈等。

【過渡】乙醇俗稱酒精。中國疾控中心消毒首席專家張流波說所有的消毒劑都對冠狀病毒有效。做手部衛生消毒的時候，首選酒精。因為用酒精消毒很快，不到一分鐘手就干凈了。（補充乙醇的物理性質，易揮發）

【展示圖片】各種酒精消毒劑。

【提問】你是怎么使用酒精消毒的？能不能大面積噴灑酒精消毒？衣物是否需要噴灑酒精消毒？

【視頻】新型冠狀病毒性肺炎防治指南：酒精不能直接噴灑衣物。

環節二：探究乙醇性質

【講述】來看一下一些常見燃料的爆炸限度（表1）。

【講述】乙醇的最小爆炸限度為3%，在進行噴霧消毒時，易產生酒精蒸汽聚集，若達到乙醇的爆炸范圍，遇到明火則引發燃燒，甚至可能爆炸。

【小結】酒精消毒不能大范圍噴灑使用，以防引發燃燒或者爆炸。

【新聞視頻】某中東國家民眾預防“新冠”誤飲酒精：致600人死亡3000人中毒。

由于聽信喝酒可以預防新冠肺炎的謠言，疫情嚴重的該國已經有至少600人因為飲用烈度酒和工業酒精而喪命，讓人不勝唏噓。

【提問】酒精進入人體后，會發生怎么樣的變化呢（圖2）？

【講述】大部分人體內的乙醛脫氫酶含量不足，會導致乙醛在體內滯留，大腦變得遲鈍，逐漸失去思考和運動能力。長期酗酒，會出現智力減退，記憶力下降癥狀，出現肢體震顫等神經系統癥狀和木訥癡呆等精神癥狀。所以珍愛生命，成年人應適當飲酒或不喝酒，未成年人不能喝酒，更不能聽信謠言，用喝酒來預防新冠。

【過渡】在人體中，乙醇會被催化氧化為乙醛。接下來，咱們來探究乙醇的氧化過程吧。

【實驗探究】：乙醇的催化氧化實驗。

實驗步驟：取2～3mL無水乙醇于試管中，取一根下端繞成螺旋狀的銅絲，在酒精燈外焰上加熱至表面變黑。趁熱將銅絲迅速伸入到乙醇中，反復幾次，在試管中滴入2～3滴希夫試劑。觀察反應現象（信息提示：希夫試劑遇醛類物質會變紫紅，遇醇不變色）。

現象：灼熱的氧化銅由黑色變紅色。試管口有刺激性氣味產生，加入希夫試劑后，溶液變紫紅色。

結論：乙醇被催化氧化后生成了乙醛。

【講解】銅絲在反應過程中由黑色的氧化銅轉化為紅色的銅，銅元素被還原。這說明乙醇發生了氧化反應。銅在整個反應過程中，表現出催化劑的作用。具體的反應是怎樣的呢？

【講述】為了寫出上述反應的化學方程式，我們需要了解乙醇的結構。

環節三：理解乙醇結構

【提出問題】乙醇的分子式是C2H6O，比乙烷（分子式C2H6）多一個O原子，參照乙烷的球棍模型，請大家根據碳、氫、氧原子的成鍵原則，拿出球棍，搭出乙醇可能的結構。

【學生活動】用球棍搭模型（圖3）。

【交流討論】同學們搭建的分子式為C2H6O的兩種有機化合物的結構都符合價鍵理論，但只有其中一種可表示乙醇的結構。究竟哪種能表示乙醇分子結構呢？請大家比較分析上述兩種結構的差異，類比H2O分子的結構和性質，設計實驗方案確定乙醇的結構。

【交流討論】根據設計的實驗方案，圍繞下列問題交流討論：

（1）比較鈉分別與水、乙醇反應的實驗現象。

（2）根據鈉與乙醇反應的現象和乙醇的結構，分析鈉與乙醇反應的產物，寫出反應化學方程式，判斷反應中乙醇斷裂的化學鍵。

（3）根據實驗探究結果，推測乙醇的結構。

【實驗探究】如表2及圖4所示。

【過渡】現在根據實驗現象能不能就此確定乙醇分子的結構了呢？

【交流討論】乙醇和金屬鈉反應產生氫氣，水（結構式H-O-H）也能和鈉反應產生氫氣，請結合金屬鈉可以保存在煤油（碳氫化合物C-H）中，思考鈉和乙醇反應時斷鍵的位置？

【討論回答】在結構1中，存在C-H、C-C、C-O、O-H鍵，在結構2中存在C-H、C-O鍵；水（結構式H-O-H）中也存在O-H鍵，煤油主要成分是烷烴，存在C-H、C-C鍵，鈉能與水反應而保存在煤油中，說明一般條件下，鈉能與含有O-H鍵的物質反應放出氫氣，而不能與含有C-H鍵的物質反應放出氫氣。

【講解】我們知道烷烴分子中沒有O原子，那乙醇分子中的O原子會不會對C-H鍵產生影響，使C-H鍵上H原子也能與鈉反應呢？看來我們需要更可靠的證據來證明H原子的來源。

【講解】乙醇與乙烷的性質不同，從分子結構角度分析，是因為取代乙烷分子氫原子的羥基對乙醇的性質產生了影響。像這種決定有機化合物特性的原子或者原子團叫做官能團[5]。比如，羥基是醇類物質的官能團。

【過渡】現在，咱們再回到乙醇的催化氧化反應中來。

【展示】展示乙醛的球棍模型。

【提問】請同學們分析在該反應中乙醇什么化學鍵發生了斷裂？

【回答】學生對比觀察后回答，斷裂了羥基上的O-H鍵和與羥基相連的碳原子上的C-H鍵。

【講述】因此乙醇可以作為化工原料，制備乙醛、乙酸等其它有機物。

【過渡】那乙醇能否被其他的強氧化劑氧化呢？

【實驗】酸性高錳酸鉀溶液與乙醇反應。

實驗步驟：在試管中加入1～2 mL酸性高錳酸鉀溶液，逐滴滴加無水乙醇，振蕩試管。

現象：高錳酸鉀溶液紫紅色褪去。

結論：乙醇能被酸性高錳酸鉀溶液這種強氧化劑氧化。

【講解】乙醇能被其他的強氧化劑氧化。我們可以發現氧化劑不同，反應條件不同，反應不同，乙醇被氧化的程度不同，產物及結構也不同。

以前測酒駕的方式就是用呼氣法測酒駕。（交警用經硫酸酸化處理的三氧化鉻（CrO3）硅膠檢查司機呼出的氣體，根據硅膠顏色的變化，可以判斷司機是否酒后駕車[6]。）現在測酒駕的儀器有更多種類。為了準確判斷是酒駕還是醉駕，用的是數字顯示酒精檢測儀。

【視頻】交警測酒駕

環節四：體悟乙醇價值

【小結】如何正確使用酒精消毒呢？

【視頻】正確使用酒精消毒

1.不用于環境物表大面積噴灑消毒。

2.謹慎儲存酒精，遠離火源和兒童。

3.使用時，通風，不接觸明火、遠離高溫物體等。

【總結】今天這節課，咱們在乙醇應用的基礎上加深了對乙醇結構的理解，充分體現了有機物的結構美。在用實驗探究物質化學性質時，要多運用證據推理，基于實驗事實和實驗數據進行分析推理。

化學從生活中來，到生活中去，同學們遇到生活中的一些化學問題要學會用化學學科思維去思考，辯證地去看待生活中的化學問題。

四、課堂板書

課堂板書也是本節課的重點。板書不再是傳統的知識點的羅列，而是基于思維導圖式的板書（圖5）。思維導圖式的板書可以將知識系統化，條理化，能讓學生對整節課的內容一目了然，起到將知識強化和鞏固作用。

五、教學反思

在化學課堂中，真實情境服務于化學知識。教師應建立在化學知識的基礎之上選擇真實情境，提出實際問題，從而促進學生化學學科核心素養的發展[7]。真實情境是培養學生化學學科核心素養的重要載體，是促進學生認知遷移的支撐[8]。本文在進行教學設計時，充分考慮了知識的內在聯系，學生的認知發展以及學生的身心發展。通過情境創設、問題解決、實驗探究、模型搭建和分析推理，通過抗擊疫情使用酒精消毒這個真實情境，讓學生真切感受到化學的真實有用。在新課程理念下，化學課堂教學中創設真實情境解決實際問題，發展學生的化學核心素養必將成為教學工作者的追求。

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2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020

[2]陳新華.基于化學核心素養的學習情境創設[J].課程教學研究，2017（12）：80-83

[3]張金偉.基于化學學科核心素養的教學設計初探[J].教學月刊（中學版），2018（10）：7-11

[4]楊玉琴，王祖浩.教學情境的本真意蘊基于化學課堂教學案例的分析與思考[J].化學教育，2011（10）：30-33

[5]人民教育出版社，課程教材研究所，化學課程教材研究中心.普通高中教科書化學必修第二冊[M].北京：人民教育出版社，2019

[6]葛良勇.挖掘教材資源拓展學生視野——淺談必修教材中“拓展視野”的教學體會[J].化學教與學，2010（12）：49-50

[7]盛詩涵，陳國君.如何基于創設“真實情境”解決“實際問題”進行化學教學設計——以“金屬資源保護”為例[J].化學教與學，2021（3）：59-62

[8]鐘惠妹，陳新華.基于真實情境的“教、學、評”一體化教學實踐——以“鈉的性質和應用”為例[J].教育與裝備研究，2021（2）：40-44