高中化学可视化教学例谈

陈维张红俊

（昆山中学江苏昆山215300）

高中化学可视化教学例谈

陈维张红俊∗

（昆山中学江苏昆山215300）

以“乙醇”教学活动为例，通过创设情境、构建模型、联想结构、创新实验、构建思维导图等方法，尝试将“可视化”教学贯穿在整个教学过程，供一线教师了解、参考并运用，以改变传统教学方式、提高教学效率。

可视化；情境；教学活动；思维导图

可视化教学增加了课堂教学中“视觉”比重，强调了对视觉的刺激，从学生单纯地“听课”，变为听、看、动相结合，从教师单纯地“讲”，变为多种形式调动学生思维，以调整学生的注意力分配。它既是一种教学方法的创新，也是一种思维形式的转变，更是一种行之有效的吸引学生注意力的方式。教学中教师应创新思维方式，注重各类教学活动的可视化，让学生从可视化教学活动中获取信息，以更好地、形象地解决化学问题。现以苏教版必修2“乙醇”为例，以飨读者。

一、情境创设可视化

情境的创设要从教学的实际需要出发，依据教学目标、教学内容，依据学生的生活体验，创设形象具体的可视化的场景或氛围，并能从情境中挖掘隐藏信息、提出化学问题，激发和吸引学生主动地学习，从而达到最佳的教学效果。

在初中教材中，学生已经从“拓展视野”中了解到乙醇是无色透明、特殊香味的液体，具有挥发性，与水以任意比互溶，并能溶解多种有机物等［1］。如何让学生既能复习回顾已有知识，又能自然过渡到所要学习的新的内容呢？创建可视化情境如下：上课伊始，教师让学生用蘸有酒精溶液的棉球涂在手背上，若手上有墨水痕迹则直接涂在痕迹处，片刻后抛出第一组问题：你闻到了什么？看到了什么？手背上何感觉？在墨水痕迹处反复涂擦酒精溶液后有何现象？分别说明了乙醇什么性质？学生讨论、交流、分享；然后抛出第二组问题：如何证明酒精溶液中是否有水？工业上往往要使用无水乙醇，如何制得无水乙醇？

家中常饮用的酒都是含有乙醇的饮料，那么如何证明其它饮料中是否含有酒精呢？分别由不同学生通过“酒精测试仪”测定并记录数据，如图1。抛出第三组问题：“酒精测试仪”工作原理是什么？利用了乙醇的什么性质？创设可视化的情境旨在促进学生产生强烈的求知欲望，促使学生急切了解乙醇的其它性质。

图1 不同饮料中酒精含量测定

二、结构推机理可视化

初学有机化学，有意识地突出“结构决定性质”，形成学习有机化学的一般方法，能更好地帮助学生系统掌握有机化学知识，并能够根据物质结构去推断物质的性质。经过初中化学的学习，学生已经知道乙醇的分子式为C2H6O，但乙醇的结构如何呢？给学生提供一些球或棍（若改成橡皮泥和竹签则要求更高），让学生通过小组活动，组装乙醇球棍模型，并让学生表述自己的思维过程：你是如何判断原子的种类的？即哪种球代表是氢原子，哪种是氧原子？哪种是碳原子？基本思维过程有两种：向同学展示体积最大的应是碳原子，其次是氧原子，最后一种是氢原子；向同学展示球上有四个小孔的是碳原子，有两个小孔是氧原子，而只在一个小孔的是氢原子。在上述思维过程中，凸显了学生对原子半径的周期性规律及原子共价键饱和性的认识和运用，并推理得出两种可能的结构，如图2。

图2 乙醇可能的结构

哪一种是乙醇的结构呢？通过上述可视化的图形进行分析。首先对比两种结构发现Ⅰ中有三种氢，个数比为3∶2∶1，而Ⅱ结构具有对称性只有一种氢，然后教师引导学生分组讨论、交流并进行预测，并让学生展示自己的思维过程：如果钠能与乙醇发生反应，则乙醇中必有元素化合价降低，此元素不可能是氧元素；将Ⅱ中虚线部分用“H”代替，则变成了烃，根据金属钠能够保存在煤油中，煤油主要成分是烃，说明钠不可能破坏碳氢键，预测若是Ⅱ结构，则推测乙醇不能与钠反应；将Ⅰ中虚线部分用“H”代替，则变成了水，根据钠可与水反应，预测若是Ⅰ结构，则推测乙醇能与钠反应，最终将对结构预测的兴趣转移到实验验证的兴趣中去。在学生实验（包括钠与乙醇反应及产生气体的爆鸣实验）后，教师再补充一段可视性文字：将足量的钠投入到一定量的无水乙醇中，消耗乙醇的物质的量与产生的氢气的物质的量之比为2∶1，从定量的角度让学生进一步证明自己的预测，让学生更加体验到了成功的乐趣。

三、难点突破可视化

借助于可视化的学生活动可更好地突破教学难点。本节课教学难点之一是乙醇的催化氧化，课本实验能很好地观察到铜丝变黑与变光亮的交替过程，说明乙醇与氧化铜确实发生了反应，但是乙醇与乙醛均有气味，生成的少量乙醛和乙醇混合在一起，气味的变化不太明显，而且乙醛有毒，用嗅觉较难分辨［2］，更何况生成的产物怎样排除乙酸的可能性呢？另外实验中没有关注反应的另一产物水。那么有没有一种方法既能证明有水生成，又能证明生成的产物是乙醛而不是乙酸？结合教材并便于学生实验操作，设计了如图3的“可视化”活动［3］。

图3 乙醇氧化产物的检验

如Ⅰ所示左侧为空白实验，右侧试管中加入少量无水硫酸铜不变色，以说明所用无水乙醇中不含水，同时也是作为对比实验，以说明Ⅲ中反应若有水生成，无水硫酸铜则变蓝；Ⅱ中分别向无水乙醇及冰醋酸中加入K2MnO4强碱性的溶液，以说明无论是无水乙醇还是冰醋酸都不能使碱性K2MnO4溶液的墨绿色褪色，并作为对比实验说明Ⅲ中生成的可使碱性K2MnO4溶液褪色的物质是乙醛。通过上述可视化的操作活动和观察到的实际现象，让学生将视觉和推理很好地结合起来，形成更加清晰的逻辑推理思维。

当然，有条件的学校还可以根据“乙醛检测仪”来让学生测定反应后溶液中的产物，给学生提供更加直观的可视化数据，以获得乙醇催化氧化生成乙醛的感性认识；还可以参考“乙醇催化氧化实验的简易化改进”，利用含有氢氧化铜的试纸检验氧化产物等等［4］；当然也可以通过观察flash动画模拟乙醇催化氧化的过程，让学生从微观角度了解生成乙醛的原理。

可视化的思维导图可帮助学生掌握本节课的知识结构，从教学材料中找出重点和关键字词，并进行全面的逻辑梳理与归纳，使得学生对本节课所授知识条理清晰、一目了然，同时也锻炼了学生的归纳思维能力。当然在乙醇的用途教学中，我们还可以采用变文字为图片、视频的可视化方法，如用图片展示饮料瓶上饮料的成分、或播放一段有关碘酒的视频、或带学生走进工厂参加各类实践活动等等，让学生有一种身临其境的感觉，更能够体会到乙醇在生产生活的应用。

总之，可视化教学作为一种新的教学方式，能够突出学生的思维过程，建构化学知识间的内在联系，将零散的化学知识转变为系统化、互相联系的整体，同时运用可视化教学可直观形象地将化学知识呈现给学生，吸引了学生的注意力，提高了课堂的效率和应用化学知识解决问题的能力。

［1］王祖浩，王磊.义务教育课程标准实验教科书（化学下册）3版［M］.上海：上海教育出版社，2006：77

［2］周改英.如何准确把握和使用新课程教材中的实验资源——以乙醇脱氢氧化实验的改进为例［J］.化学教育，2011（9）：82-84

［3］王美志.乙醇催化氧化实验的改进［J］.化学教学，2011（9）：43-44

［4］房寿高.乙醇催化氧化实验的简易化改进［J］.中学化学教学参考，2016（5）：57-58

1008-0546（2017）09-0028-02

G632.41

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10.3969/j.issn.1008-0546.2017.09.008

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