关于“甲烷”三节“同题异构”全国评优课的比较研究*

丁　浩

（江苏省梁丰高级中学　江苏　张家港　215600）

关于“甲烷”三节“同题异构”全国评优课的比较研究*

丁浩

（江苏省梁丰高级中学江苏张家港215600）

以三节“同题异构”课“甲烷”的教学设计和实施过程为例，依据课程标准，比较课堂教学中引导学生构建知识框架、养成学习能力、形成学科思维的策略和方法。尝试描述围绕学生活动，在充满活力的氛围中活化知识的新常态教学。

同题异构；甲烷；核心问题；比较研究；新常态

2014年10月在湖北武汉举行全国评优课现场课中，有三节“甲烷”新授课（人教版必修2第三章第一节内容），分别由北京马佳老师、江苏陈风雷老师和浙江元乐天老师执教（以下分别简称马老师、陈老师和元老师）。以“同课异构”形式开展教学研讨，更加注重教师对教学内容理解和教学设计，真正体现和落实了“教学研究”的精神与要求。

三位老师依据新课程，以甲烷结构为切入点，以甲烷为代表学习有机物结构和常见的性质（可燃性和取代反应），让学生认识甲烷在生活生产中的应用、懂得科学、合理、安全地使用甲烷。教学过程中都能体现学生主体性，教学方法基本都是采用引导式探究，通过“问题设置、学生探究、归纳提升”展开教学。马老师以“生命源于甲烷又回归甲烷”为主线，立意高远而亲近；陈老师的严谨、朴实给人以严谨、沉稳之美；元老师的创意实验激情四射、富有深意。本文就三位老师的教学设计和课堂教学的精彩之处和大家分享。

一、教学设计立意深远，思路清晰

“授之以鱼，不如授之以渔”。甲烷作为有机物的开篇之物，不仅担负甲烷性质和结构的学习，更肩负学习、研究有机物的方法的指导，可以说应该通过甲烷的学习掌握有机物的一般特征和学习方法是教材设置本节内容的意图。

马老师设计以“甲烷——乙酸——甘氨酸——蛋白质——甲烷”转化为课堂主线，从“碳四价（碳原子形成四对共用电子对）、化学键（共价键）和空间结构（共用电子对的相互排斥作用）”三个方面研究有机物甲烷的结构和性质。“原子结构——化学键——空间结构”，笔者认为这种类似种子生长的方式、“剥洋葱”方式、层层递进接近核心。学生自然形成对有机物结构的强烈的认知欲望、养成有机物的结构和性质的探究方法，抛开知识层面这亦是难能可贵的。

围绕甲烷的空间结构，陈老师从三个方面展开了教学，首先提出有关甲烷空间结构的历史猜想，介绍化学史上出现的几种甲烷的结构模型；其次引导学生动手搭建甲烷可能的球棍模型；最后教师通过扎在一起的四个气球空间自然伸展方向演示，印证甲烷的空间正四面体结构。结合甲烷的取代产物——二氯甲烷只有一种结构，进一步印证了甲烷是正四面体结构而不是平面正方形结构。从教学环节上看，从直观感受到理论推断事实验证，步步相扣，互相印证。

元老师在引导学生模拟范霍夫探究甲烷空间结构的过程，搭建球棍模型，而用来表示共价键的“棍”是用生活常用品——牙签来替代，搭出可能的模型有四棱锥、平面正方形和正四面体，并逐一说明。牙签——不仅缩短了学生和甲烷微观结构的距离，更可能使学生把生活和化学联系起来。

我们欣喜地看到三位教师的教学设计不仅仅着眼于教学内容，学科素养，更从学生终身发展的角度，思考对学生的发展的意义，思考对学生综合素质提高的作用。从这三堂课都能够感受到三维目标相互渗透、完美融合；以“甲烷的空间构型”和“甲烷和氯气的取代反应”为核心问题，形成问题链有机地组织教学；课堂教学中都体现了学生为主体，关注了学生问题意识，重视探究的过程和方法，充分发挥探究活动在学生能力培养中的作用。

二、教学导入方式灵活，脉路清晰

有机物甲烷，对学生来说是一种新的物质，三位老师围绕本节课的核心问题——甲烷的性质和结构，都做了深入和缜密的思考。马老师从甲烷和生命的关系出发、陈老师以甲烷的可燃性为基点、元老师结合甲烷发现之旅分别引入，三节课引入方式不尽相同，但都注重学生的情感体验，指向了课程目标，都非常精彩。

马老师从两条短片引入本节课课题，一是就“外星球上生命存在的可能性以及通过哪些物质判断外星球上生命是否存在的依据”随机采访师生的拍摄的短片，二是央视关于“火星上尚未发现甲烷存在的迹象使得火星上存在生命的可能性变得很小”的新闻短片。通过这两段视频，犹如平静的水面投入了石子激起了学生“甲烷和生命到底有什么关系”的思想的涟漪。学生在这种好奇的激发下，围绕着“甲烷——乙酸——甘氨酸——蛋白质——甲烷”转化开始了甲烷性质的探究之旅。

陈老师以“有机物甲烷是一种重要的能源出发”，以“中俄天然气合作”、“页岩气”等视频引入课题，以甲烷的性质为主线，引导学生回顾甲烷的相关知识（物理性质和结构），充分运用已有知识作为固着点，构建甲烷的知识框架。

与以上两位老师不同，元老师以甲烷的发现之旅为引入，以“《易经》‘泽中之火’——道尔顿收集甲烷——奥斯汀发表了燃烧甲烷的报告，并确定甲烷是碳氢的化合物——范霍夫发现甲烷的空间结构——氟利昂（有机物的性质）”为主线，围绕甲烷的可燃性、甲烷组成和结构展开。同时给学生以中外文明交汇和博大精深，体现了文化育人的目标。

无论是以甲烷和社会的关系、还是从甲烷的认识过程引入，都立足于学生的知识基础和生活经验，牢牢地吸引了学生的注意、抓住了学生的兴奋点，充分尊重了学生的生活经验和认知结构，体现学生未来发展的需要。

三、探究凸显学科素养，实验精彩

新课程提倡把课堂还给学生，那么，教师可以或者说应该为学生提供怎样的指导？从以往的传授知识，转为学科素养的培养，即学科信仰和学科思维方式，化学教学中实验无疑是一种重要途径。甲烷和氯气发生取代反应是本部分内容的重点和难点，但教师都回避现场演示，一方面是由于甲烷和氯气需要较长时间准备，而且氯气有毒；另一方面是由于有机反应速率比较慢，能见度低、不易观察。在现场教学中，陈老师和元老师采取了不同的方法，从不同的角度探究了甲烷和氯气的取代过程，提供了不一样的精彩。

元老师采用的现场演示的方法，与教材提供的探究方法［1］相比，元老师有四处改进。一是采用了甲烷和氯气的体积1∶4［2］，现有的三个版本教材在甲烷和氯气反应时两者的体积比不同，人教版中二者体积比为1∶1，鲁科版与苏教版为1∶4。2分钟时液面就较为明显的上升、3分钟时量筒内气体体积减少约50%，液面上升较为明显。由于调整了甲烷和氯气的体积比，反应速率较快，现象清晰。二是采用针筒抽取气体（甲烷和氯气分别存储在储气罐中）注入倒扣在充满饱和食盐水的水槽中的量筒中，便于控制气体的体积，同时也避免了氯气的逸散，防止对空气的污染。三是元老师使用100mL量筒作为反应装置，通过量筒内液面的读书变化很方便比较反应速率的快慢，同时通过反应前后的量筒内气体体积的变化说明生成物的状态。四是元老师采用了摄像头取像、再投影的方法，信息技术手段的引入，“放大了”实验现象，现场听课的老师都能够清晰地观察到现象，而且更为清晰。

与元老师现场演示不同，陈老师事先录制了演示甲烷和氯气的取代反应，课堂采用播放视频的方式进行。视频采用控制变量（条件变量和反应物变量）的方法设计了三组实验，融化学严谨的思维于实验中，拓宽了实验的目的。

在教学中，陈老师结合三组实验的现象，请学生比较实验现象并分析设计的意图。实验一、三说明了反应条件（光照）的重要性；实验一、二中保持总体积相等，说明实验一中液面上升等现象不是由氯气和水反应造成的；在实验所用U形管的液面处贴上标签，这样也便于比较实验前后的液面的变化。

结合真实、生动的实验现象，学生通过直观的观察、理性的思维，对于甲烷和氯气发生取代反应条件有了比较深刻的影响，通过液面上升、出现油状小液滴、白雾等现象也分别说明了气体体积减少、生成了新物质、氯化氢，依据实验事实得出有机反应的发生。更重要的是，通过控制变量实现单因素变化，培养了学生科学探究中的对比实验的思想，并通过控制变量来判断条件和结果之间的因果关系，培养了学生设计探究方案的能力。

这些改进不仅体现了元老师对甲烷和氯气取代反应的的精心研究，更能感受到元老师注重演示实验的实效，教学中更注重教学目标的达成。以往，我们从节省实验药品的角度，常采用微型实验的方法，但微型实验同时也给我们带来了实验现象的“细微化”。借鉴现代媒体，同样可以实现实验现象的清晰化。

即使是在观看视频过程中，通过情景、疑问激发学生提出问题，也可以实现双向的互动。陈老师的现场课中学生观看了“甲烷和氯气反应的演示实验（视频）”提出“从甲烷一取代的方程式看，反应前后气体体积相等，但是为什么液面会上升”、“试管壁上的油状物是什么”、“白雾是什么？如果说白雾是氯化氢的话，但是氯化氢溶于水还是有白雾呀”等问题。鼓励学生思考，激发学生质疑的意识和能力，是学生为课堂的主体观念的实实在在体现。鼓励学生提出问题不仅有利于学生建构知识、加深问题的深度、拓宽了问题的广度；更是保护了学生求知欲望，引导学生形成对解决问题的独立见解。笔者认为在双向的信息交流中教师的智慧得到了充分的体现、知识的构建得到了升华。

四、“结构”探究百花齐放，形式灵活

教师对于教材的重点和难点思考得比较透彻，这是好事，但往往也会导致起点较高、认为地增加了难度。在教学中需要教师切实以学生现有认知水平为教学起点，有意识地还原思维、降低起飞的高度是为了飞得更高。在探究甲烷的空间正四面体结构时，马老师和陈老师都采用了把四个气球扎在一起的方法，以气球的结合点作为原子核，四个气球作为电子对，得到在空间自然伸展的形状——正四面体。学生对分子中原子的空间排列方式难以理解，通过此方式让学生直观感受到电子对在空间的自然伸展方式，进而理解甲烷的正四面体结构。陈老师在此基础上更是把扎在一起的气球挤压成平面正方形，然后让气球自然伸展再次得到正四面体，陈老师技巧性的处理解决了甲烷结构的“正四面体和平面正方形”之争。

与无机反应常用的基本反应类型不同，有机反应类型主要着眼于有机物结构的变化，马老师合理地运用了“局部替代”的思想，巧妙地引入取代反应，并通过有机物转化:“羧酸（乙酸）合成氨基酸（甘氨酸）”中熟练运用“局部替代”方法，引导学生从微观结构比较有机物的变化，即醋酸可以看成是甲烷中的一个氢原子被醋酸根替换得到的产物；没有被替代的甲基没有变化，保留了原有的性质，可以和氯气发生取代反应；进一步推测乙酸生成甘氨酸的过程是氢原子被-NH2替代的过程。学生从有机物的组成容易判断发生变化的结构，也进一步确立了“结构决定性质”化学根本思想。

评优课集中体现了教学一线的教学动向，反映了教师的创新意识和能力，参加本次评优课的选手普遍比较重视实验的研究，从实验原理、方法的使用，学科思想的运用，以及实验的整合、媒体的使用等方面，都得到了较好的体现。包括以上三节“甲烷”的教学展示中充分体现了学生是课堂的主人，学生掌握了学习的主动权，学生在自主学习、合作学习、愉快学习、探究学习中学习，知识的达成水到渠成，通过评优课这种形式加以辐射并推而广之，相信更加重视学生的学习潜力和发展必定成为教育的新常态。

［1］宋心琦.普通高中化学课程标准实验教科书.化学2［M］.北京：人民教育出版社，2013

［2］张瑜.基于条件探索和装置改进的甲烷氯代反应教学设计［D］.河北：河北师范大学，2012：17～19

1008-0546（2015）10-0050-03

G632.41

B

10.3969/j.issn.1008-0546.2015.10.018

*本文系全国教育科学“十二五”规划2011年度教育部规划课题“以行为优化为核心的有效教学课例研究”（课题批准号FHB110033）阶段性成果之一。