凸顯學科價值與創新意識的有機化學課堂教學

林鈴

高中新課程標準明確提出，化學的教學應以發展學生的化學學科核心素養為主旨，立足于學生適應現代生活和未來發展的需要，充分發揮化學課程的整體育人功能。化學教學倡導真實問題情境的創設，開展以化學實驗為主的多種探究活動，激發學生學習化學的興趣。

如何在課堂教學中突出核心素養的培養，凸顯化學的學科價值和培養學生的創新意識？教師在備課時要挖掘知識與生活、生產之間的聯系，搜集、開發與知識學習有關的真實情境，充分利用教材涉及的化學實驗，設計教學環節，引導學生根據實驗目的設計實驗并優化改進實驗方案。

有機化學教學有豐富的素材，有機化學研究的價值之一在于合成新物質。教師在備課過程中，可充分挖掘有機化合物在日常生活中的應用素材，將其應用到課堂教學中，大大豐富我們的教學內涵，有利于培養學生對化學的價值認同。本文以選修5有機化學教材的《乙炔》教學為例，探索在課堂教學中滲透學科價值和實驗創新意識培養。

一、情境導入，以史激趣

以“塑料能夠導電嗎？”這一問題，引發學生的好奇心。學生了解到我們生活中的塑料都是不能導電的，但也有能夠導電的塑料。由此引出關于導電塑料聚乙炔的科學發明史。

1977年，白川英樹、艾倫·黑格、艾倫·G·馬克迪爾米德這三位科學家首次發明一種導電塑料聚乙炔。他們將不能導電的絕緣體塑料變成了像金屬一樣導電的塑料，從而開創了高分子材料作為電導體的應用領域，并因此獲得2000年諾貝爾化學獎。而合成這一神奇塑料的單體就是乙炔。

通過科學史的介紹，激發學生的好奇心：乙炔究竟有什么樣的結構和性質，能合成導電塑料聚乙炔？從而引出乙炔結構的內容學習。

二、任務驅動，學以致用

學習任務1：了解乙炔的分子結構

通過展示乙炔的球棍模型結構，引導學生歸納乙炔的分子式、結構式、結構簡式、空間構型，了解乙炔的官能團，推測其可能的化學性質。通過模型認識結構推測性質，初步形成“結構決定性質”的觀念，發展學生證據推理和模型認知的核心素養。

學習任務2：乙炔的實驗室制備

介紹乙炔的物理性質以及實驗室的制備原理，學生對乙炔有了初步的認識，為下一步設計乙炔的制備、性質檢驗實驗提供信息支架。

實驗室通常用電石和水反應得到乙炔。電石是一種灰白色的固體，這個反應是一個復分解反應，反應非常劇烈，不需要反應條件就能夠發生。大家能否根據以下問題設計實驗室制備乙炔的實驗裝置？

問題1：應選用怎樣的制取裝置？

學生通過思考討論，意識到該反應不需要加熱，且發生裝置應能控制反應的啟停、快慢，因此宜選用有分液漏斗的固液不加熱反應裝置。

問題2：如何控制反應速率，避免反應過于劇烈？

教師引導學生根據化學反應速率的影響因素去考慮措施。除了控制活塞外，學生考慮影響化學反應速率的幾個因素，想到可以降低濃度，如改用飽和食鹽水，理論上用其他飽和溶液應該也可以達到同樣效果；降低溫度可采用冰水浴等方法。

問題3：反應生成的乙炔混有H2S、ASH3、PH3等氣體，如何除雜？

學生易想到H2S酸性氣體，可用NaOH溶液除雜。教師引導學生如還含有ASH3、PH3等氣體，根據同族元素N的氫化物NH3為堿性氣體，可推知不能用氫氧化鈉溶液除雜，可用硫酸銅溶液除雜。

問題4：乙炔同乙烯一樣含有不飽和鍵，如何檢驗它們性質是否相似？

引導學生類比乙烯不飽和鍵的性質。易想到用酸性高錳酸鉀溶液和溴水來檢驗乙炔的性質。

問題5：尾氣如何處理？

提醒學生點燃前需要驗純。

實驗裝置設計是一個系統、復雜的過程，為了降低學生的認知負荷，通過問題串的形式一步一步引導學生設計搭建裝置。通過環環相扣的問題串，學生逐步設計組建出制備、除雜、檢驗乙炔的實驗裝置。

學習任務3：實驗裝置的優化改進

請學生思考，該實驗裝置是否有改進的空間？

改進實驗前需要先分析實驗裝置的優缺點，教師指出學生設計的傳統實驗裝置，連接的實驗裝置多，耗費的藥品量大。引導學生可以從兩方面考慮改

進：一方面，簡化實驗裝置，做到制備、除雜、檢驗一體化；另一方面，盡量減少藥品消耗，這樣具有可操作性、環保性。學生展開熱烈的討論。

通過引導，學生想到直接用除雜的硫酸銅溶液代替飽和食鹽水，從而實現了制備、除雜的實驗裝置一體化。檢驗方面引導學生類比用試紙檢驗氨氣性質的方法，學生不難想到將檢驗試劑滴到濾紙上直接貼在制備燒瓶口，從而實現了制備、除雜、檢驗一體化，同時也減少了藥品的消耗。

教師在學生討論的改進實驗方案基礎上，進一步簡化實驗裝置，用球形干燥管與小燒杯組合，代替分液漏斗和圓底燒瓶組合，進行實驗。學生觀察燒瓶中固體、液體、試紙顏色變化，描述現象歸納總結乙炔的化學性質。

學習任務4：乙炔的化學性質

氧化反應：通過對比甲烷、乙烯、乙炔燃燒現象，得出乙炔燃燒的特點，容易不完全燃燒，燃燒火焰明亮、燃燒溫度高。揚長避短，乙炔不能作為生活中的燃料，但可以作焊接金屬的氧炔焰，或作為夜航標志燈。

加成反應：教師用乙炔和溴分子的球棍模型展示乙炔分步的加成反應，引導學生用方程式進行表征。通過乙炔分別與氫氣、氯化氫、水加成反應書寫的練習，教師向學生介紹乙炔在工業上的用途，可以作為合成氯乙烯、乙醛、乙酸、苯等的工業原料。

加聚反應：分析斷鍵過程，揭秘課前導入中“導電塑料”聚乙炔的制備原理。介紹在工業上，乙炔也是合成橡膠、合成纖維和塑料的單體。學生進一步加深對“結構決定性質，性質決定用途”的理解。

最后，引導學生用思維導圖梳理課堂收獲。

三、反思改進，提升素養

上述教學過程以科學史導入，激發學生的學習興趣；引導學生依據實驗探究目的設計、改進實驗，觀察實驗現象得出結論；在宏觀辨識的基礎上進行微觀上的探析，由乙炔的結構分析乙炔的化學性質，介紹其在生產、生活中的應用。整節課貫穿了有機物認識的基本思路：結構決定性質，性質決定用途，幫助學生形成基于官能團認識有機物的一般思路，突出體現了有機化學研究的價值在于合成新物質，凸顯了有機化學學習的價值和有用性。通過教學過程的系列創新探索，既發展了學生的證據推理和模型認知、實驗探究與創新意識，也培養了他們的科學態度和社會責任。

責任編輯 韋英哲