基于“证据推理与模型认知”的有机化学教学

牛彩霞

摘要：以高中选修有机化学“醇的化学性质”为例，以“模型初建、模型修正、模型应用与证据推理”为主线，逐步构建“结构=性质=应用”的基本观念，形成基于官能团、化学键与反应类型认识有机化合物的一般思路，发展“证据推理与模型认知”的化学核心素养。

关键词：醇;化学性质;证据推理与模型认知

文章编号：1008-0546（ 2020）08-0043-03

中图分类号：C632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j.issn. 1008-0546.2020.08.013

一、教学设计思路

《普通高中化学课程标准（2017年版）》指出发展学生化学学科核心素养反映了化学学科育人的基本要求，对学生未来发展具有重要價值[1]。其中“证据推理与模型认知”旨在培养学生“基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实或证伪，建立并运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律”的能力[2]。

人教版《化学选修5》“醇的化学性质”在高中有机化学体系中起着承上启下的作用，是必修阶段中乙醇性质的深入和延续，也为后续醛、羧酸、酯的学习奠定基础[3]。设计“看、忆、析、猜、推”五个教学环节，层层深入，建立已学性质与结构之间的关联形成认知模型，进一步应用该模型根据结构推测物质性质，逐步构建“结构=性质=应用”的基本观念，逐步发展学生“证据推理与模型认知”的化学核心素养（图1）。

二、教学实施过程

1.模型初建

（1）看

[教师]发布任务：观察演示实验，思考从中得到的生活启示。

演示实验：将乙醇加入鸡蛋清中

[学生]观察现象：产生白色沉淀;得出结论：乙醇能够使蛋白质变性。

生活启示：饮酒要适量，利用酒精消毒等。

（2）忆

[教师]发布任务：回忆曾经学过的乙醇的化学性质以及应用，进行展示。

[学生]汇报、展示乙醇化学性质及应用

[教师]点评、补充、梳理、汇总学生展示结果（表1）。

设计意图：通过观察实验和回忆旧知两个活动，唤起学生对乙醇化学性质及应用的记忆，初步建立有机化合物的认知模型“性质=应用”。

2.模型修正——析

[教师]发布任务：从结构角度分析乙醇具有以上这些化学性质的原因。

提供资料：乙醇中各原子电负性数值：C-2.55，H-2.2，O-3.44。

[学生]小组活动：写出乙醇结构式，根据化学键不同将其进行编号，并对化学键的极性大小进行分析（表2）。

[学生]小组活动：结合资料及乙醇结构，从化学键角度对乙醇化学性质进行分析，并汇报展示成果（表3）。

[学生]完成任务，从结构角度分析乙醇和水与Na反应剧烈程度不同的原因，并汇报成果（图2）。

[教师]点评，总结，乙基是推电子基团，因而乙醇是O-H键的极性小于水中O-H键的极性。在有机物中，即使有相同的化学键，化学性质也不完全相同，化学键的活泼性会受到临近基团的影响。

设计意图：此环节是本节课的中心环节，通过关联乙醇的结构与化学性质，进一步完善修正有机化合物的认知模型“结构=性质=应用”，结构重点关注化学键的种类、饱和度、极性大小。进一步通过分析乙醇和水与Na反应剧烈程度不同的原因，让学生深刻体会结构分析中还应关注临近基团的影响。

3.模型应用与证据推理

（1）猜

[学生]完成任务，从结构角度分析乙醇还可能有哪些性质，汇报成果。

[学生]化学键②，即C-O键，会发生断裂，可能会发生取代反应。 化学键②④断裂，即C-O键和p-C-H键断裂，发生消去反应。

[教师]点评，补充，乙醇可以和HX在加热条件下发生取代反应;乙醇在浓硫酸加热到170℃时发生消去反应。

[学生]完成方程式C2H5OH+HBr-△→C2H5Br+H2O，C2H5OH 浓H2SO4 170℃〉 CH2=CH2↑+H2O。

[教师]点评，乙醇与HX反应可以制卤代烃，乙醇的消去反应可以用于实验室制乙烯。

[学生]设计实验发生装置为液体加热装置，筛选出用酸性高锰酸钾溶液或溴水检验乙烯，用排水法收集乙烯。

[学生]观看视频，记录实验现象为，反应烧瓶中溶液变黑。

[学生]小组活动，讨论变黑原因为浓硫酸将乙醇碳化，与此同时，碳可能与浓硫酸反应生成SO2和CO2，其中SO2会与酸性高锰酸钾溶液或溴水发生氧化还原反应，从而干扰乙烯的检验，选用氢氧化钠溶液进行乙烯气体的除杂。

[教师]乙醇还能被酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾溶液直接氧化为乙酸，并演示实验。

[学生]观察、记录实验现象

[教师]补充实际应用，曾用于查酒驾过程中的酒精测试仪。

（2）推

[学生]完成任务，从结构角度分析醇类物质可能有哪些性质，汇报成果（表4）。

[教师]总结，梳理学习有机化合物的基本思路和方法（图3）。

设计意图：作为上一环节的延续，根据结构与化学性质之间的关系，进一步猜想乙醇还可能具有的化学性质以及实际应用。乙烯消除实验的杂质分析充分培养学生证据推理的核心素养。在推测醇类物质化学性质的环节，充分体现“结构=性质=应用”这一模型的高阶应用，学生以乙醇为基础，充分关注醇类物质的结构，进而推出化学性质，高阶思维得到了体现。

三、教学反思

教师聚焦有机化学反应实质，引导学生逐步提高证据推理和模型认知的核心素养。在分析过程中，学生经过模型初建和修正，形成“结构=性质=应用”的有机化合物认知模型，并将其用于乙醇其他性质，以及醇类化学性质的预测，学生的高阶思维得到了培养和发展。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部，普通高中化学课程标准（2017年 版）[M].北京：人民教育出版社，2018：33-36

[2]戴雨濛，吴新建，张贤金，基于“证据推理与模型认知”的对话教学评析——以“乙烯与加成反应”教学为例[J].化学教学，2019（7）：51-54

[3]宋心琦.普通高中课程标准实验教科书：有机化学基础（选修5），第2版[M].北京：人民教育出版社，2007：48-52