建构实景课堂 凸显立德树人

李欣

化学实景课堂不仅是拓宽学生学科视野、培养学生学科核心素养的主渠道，而且是对学生进行德育的重要载体。如何将立德树人融入课堂教学，发挥化学教学培养未来化学人的独特价值呢？

一、结合史料，奠定情感基调

课始，教师结合史料充分挖掘与教材内容相关的我国化学研究的成就和影响，给学生展示了科学家的艰辛探索历程，能激发学生树立科技强国的信仰和责任意识。

人教版化学选择性必修3《研究有机化合物的一般方法》中有”青蒿素结构的测定”相关史料，教师用其中的事例引入新课，以视频短片介绍屠呦呦等科学家提取青蒿素并验证其抗疟疾功效的过程：科学家经历190次失败后，191号青蒿乙醚中性提取物样品对疟原虫的抑制率达到100%，抗疟实验最终取得成功。学生深刻地感受到推进科学技术的发展充满艰辛，勇于追求、勤于思考和实践是发现能造福人类的科学成果必不可少的。

二、活动探究，重温科研心路

教师在化学课堂教学中重现科学家的探究过程，为学生搭建思维进阶的阶梯，能促使学生在科学家式的思考与实践中深化对化学知识的理解，感悟科研的艰辛和价值，强化对实验科学研究的兴趣。

本课教材介绍了质谱法、红外光谱、核磁共振氢谱、X射线衍射等确定有机化合物结构的方法。这些方法涉及的仪器，一般的中学化学实验室没有配备，教师只能依据教材图片来讲解，导致学生的学习停留在记忆教材所写的实验基本过程上，无法真正领会科学家在研究中所采用的技术及实验设计思路。为强化学生学习体验，落实立德树人，笔者以“确定青蒿素的结构”为主题设计了4个实景引入学习活动。

活动一：确定有机物的分子式

课堂上，笔者引导：“医学家屠呦呦发现并验证了青蒿素的功效。为推广并救治更多患者，化学家要进一步确定青蒿素的分子结构并研究其人工合成技术。如何确定有机物的分子结构呢？”学生回答：“先确定有机物的实验式。”笔者追问：“通过什么方法确定有机物的实验式？”学生齐答：“燃烧法”。笔者追问：“你能简单介绍一下用燃烧法确定有机物的实验式的原理吗？”学生思考后回答：“有机物大多由碳、氢、氧等元素构成，先通过燃烧将其转化为水和二氧化碳，再用试剂吸收水和二氧化碳，最后根据吸收剂在吸收前后的质量差，推算出各元素的质量分数，得出各元素的最简整数比，即可确定有机物的实验式。”笔者小结：“有机化合物元素的定量分析最早由李比希提出，故又称李比希法，它为现代元素的定量分析奠定了基础。”

学生容易理解用李比希法确定有机化合物的实验式，但较难理解用质谱法测定相对分子质量，存在不了解相关仪器、不理解测定原理、不会识别谱图中的相关信息等困惑。为了帮助学生突破重温科学探索之路中的障碍，笔者引入实景资源并引导：“现在我们获得了有机物的实验式，分子式又该用什么方法确定呢？大家想知道科学家采用了什么方法吗？让我们跟着三峡大学生物与制药学院黄年玉教授去真实的科研场所看一看吧。”通过黄教授对质谱仪、质谱图的专业介绍，借助高校实验室仪器的分析结果，学生理解了质谱图的形成原理，明确了谱图中横坐标的最大值就是最大质荷比，也就是有机物的相对分子质量，再结合之前通过李比希法得到的实验式就可以确定有机物的分子式。

活动二：确定有机物的化学键和官能团

活动中，笔者先呈现某有机物的质谱图，引导学生观察并说一说获得了哪些信息。学生发现该有机物的相对分子质量为46，分子式为C2H6O，它可能是乙醇，也可能是二甲醚。笔者引导：如何证明该有机物是哪一种物质呢？学生回答：与钠反应有氢气生成的是乙醇，可以使灼热的CuO变成光亮的Cu的是乙醇，等等。笔者进一步引导：科学家借助质谱仪确定了青蒿素的相对分子质量为282，分子式为C15H22O5，它的结构复杂，要探究其结构，除了繁琐的化学实验还有没有更简单、直观的方法呢？紧接着，笔者视频连线三峡大学分析测试中心的张开砚。通过张开砚的介绍，学生明确了由于不同的化学键、官能团对红外线的吸收频率不同，所以它们在红外光谱图中会处于不同位置，了解到科学家通过无数次努力将分析结果整理成数据库，使我们可以直接通过查表得出波数对应的化学键，并通过数据库直接匹配出具体物质。

活动三：确定有机物的氢原子种类和数量

课堂上，笔者先呈现乙醇的红外光谱图（图略），明确该物质含有[C—O]、[C—H]、[O—H]等化学键。学生依据有机物含有[O—H]化学键，确定了该有机物是乙醇。接着，笔者呈现某有机物的红外光谱图（图略），让学生推测其分子式及结构简式。学生分析：该有机物含有对称的甲基和亚甲基，说明其至少含有4个碳原子和10个氢原子，结合它的相对分子质量为74以及它含有碳、氢、氧三种元素，可得出该物质的分子式为C4H10O，再结合其对称结构可知其结构式为CH3CH2OCH2CH3。然后，笔者引导：“借助红外光谱可以直接鉴别简单物质，但是对于结构复杂、同分异构体众多的青蒿素，仅凭红外光谱无法辨识，我们又该借助什么仪器来分析呢？让我们再次连线外景教师。”第三次外景连线中，黄玉年教授介绍了核磁共振氢谱仪的测量原理，测定了有机物中氢原子的种类和数目，引导学生明确了吸收峰的个数反映了氢原子的种类，吸收峰的面积与氢原子数成正比，强度之比对应的就是该类型氢原子的个数。

活动四：确定有机物的键长和键角

活动中，笔者呈现了两张核磁共振氢谱图（图略），让学生辨别哪一张是1-丙醇，哪一张是2-丙醇。学生分析：左边的谱图是2-丙醇，因为图中有3组峰，说明它有3种等效氢；右边的谱图是1-丙醇，因为图中有4组峰，说明它有4种等效氢。笔者引导：“大家已经初步掌握了分析核磁共振氢谱图的方法，科学家也通过红外光谱、核磁共振氢谱等分析得出青蒿素中含有酯基、过氧基、多甲基等结构，且借助强大的想象力、结合理论知识得到了青蒿素的多种可能结构，到底哪一种正确呢？让我们再次跟着外景教师去探秘。”第四次连线中，三峡大学分析测试中心的李涛介绍了X射线衍射仪的测量原理：通过测定分子结构中键长、键角等信息，确定各结构的连接方式，从而获得物质的结构信息。经过交流，学生明确了科学家通过X射线衍射于1975年底测定的青蒿素的分子结构。

尽管在重温科学探索之路上遇到重重障碍，学生仍然兴致高涨地朝着“确定青蒿素的结構”这一目标持续探究。教师通过层层递进的问题，让学生先后4次与外景教师实时连线，跟随镜头走进大学实验室，零距离重温科学家的探究过程，使学生克服了科学研究过程中的焦虑、畏难情绪，逐步实现了弘扬科学精神、提升化学素养、培育思维品质的目标。

三、拓展激励，升华情感体验

如何让化学实景课堂的最后五分钟增值呢？课尾，笔者引导学生与外景教师进行第5次连线。期间，黄玉年教授和学生进行了简短的交流，他从科研工作者的角度给予了学生鼓励和期望：青蒿素等抗疟疾药的成功研制是我国科学史上浓墨重彩的一笔，同时，我们更期待同学们——未来的化学人投身基础教育教学研究和工农业生产，做有前瞻性的科研工作，为中华民族伟大复兴而努力奋斗！

（作者单位：宜昌市夷陵中学）

责任编辑  刘佳