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摘 要:运用以科学探究为主的学习方式来进行“乙烯”教学,在教学中引导学生自主学习,并在实验教学中引入微型实验,强化课堂教学中的合作学习和教学过程的探究性。
关键词:乙烯;对比;探究;自主
“乙烯”这部分内容重要而经典,许多教师开过相关课题的教学公开课,笔者仔细研究后发现这些公开课大多是从乙烯的催熟性引入课题,课堂的展开多以结构决定性质、性质决定用途为主线进行,而课堂中实验的呈现又多是教师的演示实验。在目前进行的新课程改革中,大力倡导“以科学探究为主的多样化学习方式”,并将“科学探究作为课程改革的突破口”。如何突破原有的教学设计,使教学有效的同时有所创新?
“乙烯”在苏教版《化学2》必修专题3第一单元中以与化石燃料相关的有机物呈现给学生,是在学习了“天然气的利用 甲烷”之后,作为石油炼制的重要产品出现。在此之前,学生已经学习了甲烷的性质,知道了烷烃的性质与结构相对应的关系,而且在《化学2》专题1第二单元“微粒之间的相互作用力”中学生已了解了乙烯、乙炔的结构式、结构简式,这些知识的储备为本节课的教学奠定了重要的知识技能基础。为此笔者从“三维目标”出发,采用“类比→猜测→验证→探究”的教学形式,在教学中突出以比较为载体,引导学生自主学习,促进知识的内化,设计从“用途→性质→结构→迁移”来探讨“乙烯”的教学方案,并在实验教学中引入微型实验,以学生实验代替教师演示实验,从而强化课堂教学中的自主学习、合作学习和教学过程的探究性。
一、教学目标
(一)知识与技能
探究乙烯分子的结构,了解乙烯的化学性质,理解并初步掌握加成反应的原理。
(二)过程与方法
(1)通过乙烯分子结构的推理过程,培养学生的抽象思维和逻辑思维能力。
(2)利用乙烯和乙烷分子结构之间的比较,培养学生的思辨能力;通过乙烯和乙炔分子结构之间的比较,培养学生的知识迁移能力。
(3)从实验现象到结构的推理,体会科学研究的方法,领悟科学的实验方法。
(三)情感态度与价值观
感受乙烯在国民经济发展中的重要地位,感悟化学与生活、社会的密切关系。
二、教学准备
准备每组实验需要的试剂与器材:装满乙烯的试管、装有乙烯的25mL普通塑料针筒(2支)、水槽、装有酸性高锰酸钾溶液的称量瓶、装有溴的四氯化碳溶液的称量瓶(滴有2~3滴的水)、装搭乙烯模型的器材(橡皮泥和小木棍)。
三、教学过程
(一)媒体导入,激起兴趣
播放“大庆乙烯厂与我国乙烯年生产能力”、“乙烯在人类日常生活中的用途”多媒体视频,学生评价总结后引入新课。
(二)问题引领,自主探究
【教师】提问:乙烯有着广泛的用途,这正与乙烯的性质有关。(投影问题)(1)乙烯有哪些物理性质?(2)甲烷的燃烧产物是什么?乙烯能燃烧吗?(3)甲烷、乙烷能使酸性高锰酸钾溶液或者溴的CCl4溶液褪色吗?乙烯能使酸性高锰酸钾溶液或者溴的CCl4溶液褪色吗?
【学生】活动:回顾甲烷的性质,猜测乙烯的性质,然后利用提供的实验器材验证猜测是否准确。
实验1:观察充满乙烯的试管并倒置于水槽中。
实验2:把乙烯气体通入酸性高锰酸钾溶液中(微型针筒实验)。
实验3:把乙烯气体通入溴的四氯化碳溶液中(微型针筒实验)。
【教师】巡视指导学生实验操作,指出三个注意点:(1)针筒的针头一定要浸没在溶液下;(2)气体要缓缓注入溶液中;(3)注入气体的同时要轻轻晃动针筒。
【学生】归纳与总结。
【教师】补充并板书。
(设计意图:对乙烯性质的探究应建立在甲烷性质的基础上,引导学生通过类比和猜测的方法推测乙烯的化学性质,通过实验验证对乙烯化学性质的推测,从而使学生学会分析问题和解决问题的方法,培养学生的探究能力。同时通过比较甲烷和乙烯的性质,能激发学生进一步探究乙烯结构的欲望)
(三)层层推进,探讨结构
【教师】提问:甲烷的性质是由怎样的结构决定呢?
【学生】回忆:甲烷的结构,并推及烷烃,指出乙烷的成键方式,突出乙烷结构中“C-C”单键和“饱和性”。
【教师】提问:那么比乙烷少两个H原子的乙烯会有怎样的结构呢?
【学生】活动:用球棍组装乙烯分子的球棍模型。
【学生】汇报:展示已完成的乙烯模型。完成乙烯电子式、结构式、结构简式的书写。
【教师】作出简短的评价后,展示乙烷、乙烯的比例模型和球棍模型(投影)。
【学生】归纳:与乙烷的结构对比,归纳出乙烯分子里含有碳碳双键,分子中6个原子处于同一平面上。
【教师】提问:C=C双键是不是两根C-C单键的简单加和?有什么证据证明你的猜测?
【学生】猜测(经过讨论):乙烯可使酸性高锰酸钾溶液褪色,说明乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化了,所以乙烯分子中C=C双键不稳定,C=C双键不是两根C-C单键的简单加和。
【教师】呈现资料(投影):在乙烯中拆开1 mol C=C双键,需要吸收615 kJ的能量。在乙烷中拆开1 mol C-C单键,需要吸收348 kJ的能量。
【学生】活动:学生分析数据后,反思对C=C双键的猜测,得出断开C=C双键中的一个键要比一个碳碳单键所需的能量少,即C=C双键中的一个键容易断裂。
(设计意图:有甲烷的结构与性质作铺垫,通过与乙烷结构与性质的对比,使学生对乙烯结构特点的推导非常的顺利,并在推理的过程中获得成就感)
(四)学以致用,分析原理
【教师】提问:根据乙烯结构的特点,请对性质实验中观察到的现象作出合理的解释。
【学生】乙烯分子中含有C=C双键,C=C双键中有一个键不稳定,容易断裂,所以乙烯化学性质比较活泼,能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色。
【教师】追问:乙烯又是怎样使溴的四氯化碳溶液褪色的呢?
【学生】活动(猜测讨论):最后主要集中为两种猜测,一种是乙烯分子中含有C=C双键,C=C双键中有一个键不稳定,断裂与溴单质反应;另一种是乙烯分子中含有C-H键,氢原子被溴原子取代。
【教师】作出简短的评价,并引领学生回忆烷烃取代反应发生的条件,与学生共同确定第一种猜测更为合理。(投影)用FLASH模拟Br2和CH2=CH2反应的全过程。
【学生】观看、理解反应的特点,指导教师板演乙烯与溴的四氯化碳溶液的加成反应方程式。
【学生】活动:用模型、手势阐述反应机理。
(设计意图:利用推倒出的结论,来解决新的问题,进一步培养学生自主学习的能力,巩固所学新知识;同时运用动画模拟、球棍模型、手势等多种方法来解释加成反应原理,加深学生对该原理的理解)
(五)巩固练习,迁移拓展
【练习】乙烯不仅可以与溴单质发生反应加成,在一定条件下还可以与H2、HCl、H2O等物质发生加成反应。写出有关反应方程式:
①与H2反应_______________。
②与HCl反应_______________。
③与H2O反应_______________。
【学生】板演上述反应方程式。并指出反应②③在生活、生产中的应用。
(设计意图:让学生体验“性质与用途”的关系,感悟化学与生活、社会的密切关系。并与课堂的引入相呼应)
【教师】提问:乙烯能发生加成反应,你认为具有怎样结构特征的物质也能发生加成反应?
【学生】找到结构特征,知道加成反应是含有不饱和键的烃都具有的性质。
【教师】提问:含有两个碳原子的烃除乙烷、乙烯以外,还有什么?该烃含有什么键?你能预测该烃可能有的化学性质吗?
【学生】依据乙炔的结构特点说出乙炔可能的化学性质,并阅读课本“问题解决”栏目,完成其中的问题。
(设计意图:引导学生运用结构决定性质的思维方式推出乙炔的性质,在练习中掌握乙炔的性质并学会知识的迁移与拓展,培养学生知识的归纳总结能力)
【作业】课后活动:实验Ⅰ:塑料袋中放一根青色、未熟的香蕉,封上袋口;实验Ⅱ:塑料袋中放一根青色、未熟的香蕉与一根黄色、已成熟的香蕉,封上袋口;实验Ⅲ:塑料袋中放一根青色、未熟的香蕉,袋底放少量浸泡过高锰酸钾溶液的硅土(花店有卖),封上袋口。观察实验现象如何?
四、教后反思
这是笔者与本市另外两所中学的化学教师在市第三中学一起“同课异构”上的一节课。本节课以乙烯在国民经济中的地位导入,并在课的结构上做到首尾呼应;以乙烯的性质这个重点内容为探究的突破口,将课堂教学的设计思路落在让学生对重点内容多花时间,多花精力,多作研究上;通过实验探究、搭建模型、师生互动、生生互动等活动的展开,夯实了基础,培养了学生自主学习能力。
本节课设计了有关乙烯化学性质的微型实验,让每位同学都有了动手做实验的机会,有效地激发了学生学习的兴趣,增强观察和动手能力,培养学生创新思维和环保意识。
这节课的开放程度较大,大多数内容都是由学生自主探究、自主学习,让学生讨论的内容多,交流的机会也多,作为老师必须控制好有序的动态的课堂教学局面,何时讨论何时交流,一张一弛有条不紊,把握好课堂的进程。
[参 考 文 献]
[1]朱玉军.谈化学教学设计类论文的写作[J].化学教育,2009(9).
[2]王祖浩.普通高中课程标准实验教科书·化学2[M].南京:江苏教育出版社,2009.
[3]刘知新.化学教学论[M].北京:高等教育出版社,2004.
(责任编辑:张华伟)
关键词:乙烯;对比;探究;自主
“乙烯”这部分内容重要而经典,许多教师开过相关课题的教学公开课,笔者仔细研究后发现这些公开课大多是从乙烯的催熟性引入课题,课堂的展开多以结构决定性质、性质决定用途为主线进行,而课堂中实验的呈现又多是教师的演示实验。在目前进行的新课程改革中,大力倡导“以科学探究为主的多样化学习方式”,并将“科学探究作为课程改革的突破口”。如何突破原有的教学设计,使教学有效的同时有所创新?
“乙烯”在苏教版《化学2》必修专题3第一单元中以与化石燃料相关的有机物呈现给学生,是在学习了“天然气的利用 甲烷”之后,作为石油炼制的重要产品出现。在此之前,学生已经学习了甲烷的性质,知道了烷烃的性质与结构相对应的关系,而且在《化学2》专题1第二单元“微粒之间的相互作用力”中学生已了解了乙烯、乙炔的结构式、结构简式,这些知识的储备为本节课的教学奠定了重要的知识技能基础。为此笔者从“三维目标”出发,采用“类比→猜测→验证→探究”的教学形式,在教学中突出以比较为载体,引导学生自主学习,促进知识的内化,设计从“用途→性质→结构→迁移”来探讨“乙烯”的教学方案,并在实验教学中引入微型实验,以学生实验代替教师演示实验,从而强化课堂教学中的自主学习、合作学习和教学过程的探究性。
一、教学目标
(一)知识与技能
探究乙烯分子的结构,了解乙烯的化学性质,理解并初步掌握加成反应的原理。
(二)过程与方法
(1)通过乙烯分子结构的推理过程,培养学生的抽象思维和逻辑思维能力。
(2)利用乙烯和乙烷分子结构之间的比较,培养学生的思辨能力;通过乙烯和乙炔分子结构之间的比较,培养学生的知识迁移能力。
(3)从实验现象到结构的推理,体会科学研究的方法,领悟科学的实验方法。
(三)情感态度与价值观
感受乙烯在国民经济发展中的重要地位,感悟化学与生活、社会的密切关系。
二、教学准备
准备每组实验需要的试剂与器材:装满乙烯的试管、装有乙烯的25mL普通塑料针筒(2支)、水槽、装有酸性高锰酸钾溶液的称量瓶、装有溴的四氯化碳溶液的称量瓶(滴有2~3滴的水)、装搭乙烯模型的器材(橡皮泥和小木棍)。
三、教学过程
(一)媒体导入,激起兴趣
播放“大庆乙烯厂与我国乙烯年生产能力”、“乙烯在人类日常生活中的用途”多媒体视频,学生评价总结后引入新课。
(二)问题引领,自主探究
【教师】提问:乙烯有着广泛的用途,这正与乙烯的性质有关。(投影问题)(1)乙烯有哪些物理性质?(2)甲烷的燃烧产物是什么?乙烯能燃烧吗?(3)甲烷、乙烷能使酸性高锰酸钾溶液或者溴的CCl4溶液褪色吗?乙烯能使酸性高锰酸钾溶液或者溴的CCl4溶液褪色吗?
【学生】活动:回顾甲烷的性质,猜测乙烯的性质,然后利用提供的实验器材验证猜测是否准确。
实验1:观察充满乙烯的试管并倒置于水槽中。
实验2:把乙烯气体通入酸性高锰酸钾溶液中(微型针筒实验)。
实验3:把乙烯气体通入溴的四氯化碳溶液中(微型针筒实验)。
【教师】巡视指导学生实验操作,指出三个注意点:(1)针筒的针头一定要浸没在溶液下;(2)气体要缓缓注入溶液中;(3)注入气体的同时要轻轻晃动针筒。
【学生】归纳与总结。
【教师】补充并板书。
(设计意图:对乙烯性质的探究应建立在甲烷性质的基础上,引导学生通过类比和猜测的方法推测乙烯的化学性质,通过实验验证对乙烯化学性质的推测,从而使学生学会分析问题和解决问题的方法,培养学生的探究能力。同时通过比较甲烷和乙烯的性质,能激发学生进一步探究乙烯结构的欲望)
(三)层层推进,探讨结构
【教师】提问:甲烷的性质是由怎样的结构决定呢?
【学生】回忆:甲烷的结构,并推及烷烃,指出乙烷的成键方式,突出乙烷结构中“C-C”单键和“饱和性”。
【教师】提问:那么比乙烷少两个H原子的乙烯会有怎样的结构呢?
【学生】活动:用球棍组装乙烯分子的球棍模型。
【学生】汇报:展示已完成的乙烯模型。完成乙烯电子式、结构式、结构简式的书写。
【教师】作出简短的评价后,展示乙烷、乙烯的比例模型和球棍模型(投影)。
【学生】归纳:与乙烷的结构对比,归纳出乙烯分子里含有碳碳双键,分子中6个原子处于同一平面上。
【教师】提问:C=C双键是不是两根C-C单键的简单加和?有什么证据证明你的猜测?
【学生】猜测(经过讨论):乙烯可使酸性高锰酸钾溶液褪色,说明乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化了,所以乙烯分子中C=C双键不稳定,C=C双键不是两根C-C单键的简单加和。
【教师】呈现资料(投影):在乙烯中拆开1 mol C=C双键,需要吸收615 kJ的能量。在乙烷中拆开1 mol C-C单键,需要吸收348 kJ的能量。
【学生】活动:学生分析数据后,反思对C=C双键的猜测,得出断开C=C双键中的一个键要比一个碳碳单键所需的能量少,即C=C双键中的一个键容易断裂。
(设计意图:有甲烷的结构与性质作铺垫,通过与乙烷结构与性质的对比,使学生对乙烯结构特点的推导非常的顺利,并在推理的过程中获得成就感)
(四)学以致用,分析原理
【教师】提问:根据乙烯结构的特点,请对性质实验中观察到的现象作出合理的解释。
【学生】乙烯分子中含有C=C双键,C=C双键中有一个键不稳定,容易断裂,所以乙烯化学性质比较活泼,能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色。
【教师】追问:乙烯又是怎样使溴的四氯化碳溶液褪色的呢?
【学生】活动(猜测讨论):最后主要集中为两种猜测,一种是乙烯分子中含有C=C双键,C=C双键中有一个键不稳定,断裂与溴单质反应;另一种是乙烯分子中含有C-H键,氢原子被溴原子取代。
【教师】作出简短的评价,并引领学生回忆烷烃取代反应发生的条件,与学生共同确定第一种猜测更为合理。(投影)用FLASH模拟Br2和CH2=CH2反应的全过程。
【学生】观看、理解反应的特点,指导教师板演乙烯与溴的四氯化碳溶液的加成反应方程式。
【学生】活动:用模型、手势阐述反应机理。
(设计意图:利用推倒出的结论,来解决新的问题,进一步培养学生自主学习的能力,巩固所学新知识;同时运用动画模拟、球棍模型、手势等多种方法来解释加成反应原理,加深学生对该原理的理解)
(五)巩固练习,迁移拓展
【练习】乙烯不仅可以与溴单质发生反应加成,在一定条件下还可以与H2、HCl、H2O等物质发生加成反应。写出有关反应方程式:
①与H2反应_______________。
②与HCl反应_______________。
③与H2O反应_______________。
【学生】板演上述反应方程式。并指出反应②③在生活、生产中的应用。
(设计意图:让学生体验“性质与用途”的关系,感悟化学与生活、社会的密切关系。并与课堂的引入相呼应)
【教师】提问:乙烯能发生加成反应,你认为具有怎样结构特征的物质也能发生加成反应?
【学生】找到结构特征,知道加成反应是含有不饱和键的烃都具有的性质。
【教师】提问:含有两个碳原子的烃除乙烷、乙烯以外,还有什么?该烃含有什么键?你能预测该烃可能有的化学性质吗?
【学生】依据乙炔的结构特点说出乙炔可能的化学性质,并阅读课本“问题解决”栏目,完成其中的问题。
(设计意图:引导学生运用结构决定性质的思维方式推出乙炔的性质,在练习中掌握乙炔的性质并学会知识的迁移与拓展,培养学生知识的归纳总结能力)
【作业】课后活动:实验Ⅰ:塑料袋中放一根青色、未熟的香蕉,封上袋口;实验Ⅱ:塑料袋中放一根青色、未熟的香蕉与一根黄色、已成熟的香蕉,封上袋口;实验Ⅲ:塑料袋中放一根青色、未熟的香蕉,袋底放少量浸泡过高锰酸钾溶液的硅土(花店有卖),封上袋口。观察实验现象如何?
四、教后反思
这是笔者与本市另外两所中学的化学教师在市第三中学一起“同课异构”上的一节课。本节课以乙烯在国民经济中的地位导入,并在课的结构上做到首尾呼应;以乙烯的性质这个重点内容为探究的突破口,将课堂教学的设计思路落在让学生对重点内容多花时间,多花精力,多作研究上;通过实验探究、搭建模型、师生互动、生生互动等活动的展开,夯实了基础,培养了学生自主学习能力。
本节课设计了有关乙烯化学性质的微型实验,让每位同学都有了动手做实验的机会,有效地激发了学生学习的兴趣,增强观察和动手能力,培养学生创新思维和环保意识。
这节课的开放程度较大,大多数内容都是由学生自主探究、自主学习,让学生讨论的内容多,交流的机会也多,作为老师必须控制好有序的动态的课堂教学局面,何时讨论何时交流,一张一弛有条不紊,把握好课堂的进程。
[参 考 文 献]
[1]朱玉军.谈化学教学设计类论文的写作[J].化学教育,2009(9).
[2]王祖浩.普通高中课程标准实验教科书·化学2[M].南京:江苏教育出版社,2009.
[3]刘知新.化学教学论[M].北京:高等教育出版社,2004.
(责任编辑:张华伟)