《最簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物——甲烷》教學(xué)設(shè)計(jì)

周金玲

一、設(shè)計(jì)思想

在初中化學(xué)中已經(jīng)介紹了甲烷的燃燒反應(yīng)和一些主要用途。本教學(xué)設(shè)計(jì)將甲烷的分子結(jié)構(gòu)、甲烷的穩(wěn)定性、取代反應(yīng)作為主要教學(xué)內(nèi)容，圍繞“結(jié)構(gòu)→性質(zhì)→用途”的主線開(kāi)展教學(xué)。

學(xué)生是課堂的主體，老師是引導(dǎo)者。通過(guò)若干個(gè)分組活動(dòng)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，力圖在教學(xué)中營(yíng)造活躍、寬松的學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。教師在課堂中恰當(dāng)?shù)厝谌雽?duì)比實(shí)驗(yàn)、“猜想—驗(yàn)證”、類(lèi)比分析等方法，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科思維。

二、教材分析

本節(jié)內(nèi)容選自人教版高中化學(xué)必修2第三章第一節(jié)。這是高中階段初次學(xué)習(xí)有機(jī)化合物，有機(jī)化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的重要分支，烴又是一切有機(jī)物的主體，而甲烷作為烷烴中的一個(gè)最簡(jiǎn)單的分子，學(xué)生對(duì)它的理解將直接影響到今后對(duì)各種有機(jī)物的學(xué)習(xí)，因此本節(jié)內(nèi)容在幫助學(xué)生掌握正確的學(xué)習(xí)有機(jī)物的方法上，有著極其重要的作用。

三、學(xué)情分析

本節(jié)課的授課對(duì)象是高一上學(xué)期的學(xué)生，學(xué)生并未學(xué)習(xí)高中化學(xué)必修2，因此沒(méi)有物質(zhì)結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵的理論基礎(chǔ)。學(xué)生在初中階段已經(jīng)知道甲烷是天然氣的主要成分，可以燃燒，能從甲烷的組成上認(rèn)識(shí)燃燒反應(yīng)的產(chǎn)物，但不能從結(jié)構(gòu)角度認(rèn)識(shí)其性質(zhì)。另外，取代反應(yīng)是學(xué)生接觸到的第一個(gè)有機(jī)反應(yīng)，學(xué)生會(huì)存在理解上的困難，這是本節(jié)課要突破的難點(diǎn)。

四、教學(xué)目標(biāo)

（一）知識(shí)與技能

1.了解甲烷在自然界中的存在和用途。

2.認(rèn)識(shí)甲烷分子的正四面體結(jié)構(gòu)。

3.掌握甲烷的化學(xué)性質(zhì)，理解典型的有機(jī)反應(yīng)——取代反應(yīng)的特點(diǎn)。

（二）過(guò)程與方法

1.通過(guò)尋找甲烷的比例模型和制作甲烷的球棍模型，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和動(dòng)手能力。

2.通過(guò)分組（微型）實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)、合作學(xué)習(xí)的能力和綠色環(huán)保的意識(shí)。

3.通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論的能力。

4.通過(guò)化學(xué)反應(yīng)方程式的仿寫(xiě)，培養(yǎng)學(xué)生類(lèi)比分析、思維遷移的能力。

（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀

1.了解甲烷的用途，感受有機(jī)物在生活、生產(chǎn)中的研究?jī)r(jià)值。

2.通過(guò)觀看動(dòng)畫(huà)和親身扮演反應(yīng)過(guò)程，初步形成對(duì)有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。

五、重點(diǎn)難點(diǎn)

（一）重點(diǎn)

甲烷的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、取代反應(yīng)的特點(diǎn)

（二）難點(diǎn)

取代反應(yīng)的特點(diǎn)

（三）突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)的措施

1.設(shè)計(jì)了四個(gè)學(xué)生活動(dòng)，通過(guò)評(píng)比“眼力達(dá)人”“制作達(dá)人”“實(shí)驗(yàn)達(dá)人”“扮演達(dá)人”，營(yíng)造活躍、寬松的學(xué)習(xí)氛圍，吸引學(xué)生的眼球。

2.學(xué)生從若干比例模型中尋找甲烷模型，制作甲烷的球棍模型，教師展示正四面體教具，讓學(xué)生動(dòng)眼、動(dòng)手、動(dòng)腦，從實(shí)物模型轉(zhuǎn)化為思維模型，深刻體會(huì)甲烷的分子結(jié)構(gòu)。

3.由“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的認(rèn)知，猜想甲烷的穩(wěn)定性，通過(guò)分組實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證猜想，得出結(jié)論。微型實(shí)驗(yàn)儀器，給學(xué)生新奇感，獲得實(shí)驗(yàn)樂(lè)趣。

4.演示甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，且自制實(shí)驗(yàn)儀器，實(shí)驗(yàn)過(guò)程具有觀賞性。同時(shí)，對(duì)比實(shí)驗(yàn)更有針對(duì)性。演示過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生“猜想—驗(yàn)證”的學(xué)科素養(yǎng)。

5.講述并用副板書(shū)展示取代反應(yīng)機(jī)理，巧妙設(shè)問(wèn)，激發(fā)學(xué)生思維。通過(guò)仿寫(xiě)化學(xué)反應(yīng)方程式、課堂練習(xí)、觀看動(dòng)畫(huà)、角色扮演、思考交流，鞏固對(duì)取代反應(yīng)的認(rèn)知。

六、教學(xué)儀器和藥品

（一）教師用

1.儀器：球和棍、正四面體模型、改良反應(yīng)器和自制燈箱（取代反應(yīng)實(shí)驗(yàn)）、100mL注射器（3支）、黑布、木頭架（5個(gè)）。

2.藥品：甲烷（集氣瓶中、輸液袋中）、氯氣（改良反應(yīng)器中）、蒸餾水（注射器中）。

（二）學(xué)生用

1.儀器：比例模型（若干）、球和棍（若干）、井穴板、多用滴管（3根）、10mL注射器、濾紙、扮演道具。

2.藥品：甲烷（輸液袋中）、稀硫酸、氫氧化鈉溶液、石蕊試液、酚酞試液、酸性高錳酸鉀溶液。

七、教學(xué)過(guò)程

【引入新課】

觀看圖片新舊農(nóng)村廚房的變化，提出沼氣的推廣使用，引出甲烷。并對(duì)有機(jī)物和烴的概念做簡(jiǎn)單介紹。

【新課教學(xué)】

（一）甲烷的物理性質(zhì)

觀察集氣瓶中的甲烷，通過(guò)問(wèn)答方式，得出甲烷的物理性質(zhì)。

[總結(jié)]甲烷的物理性質(zhì)：無(wú)色、無(wú)味的氣體，密度比空氣小，難溶于水。

（二）甲烷的分子結(jié)構(gòu)

1.屏幕展示甲烷的比例模型動(dòng)態(tài)圖。學(xué)生觀察后，從若干個(gè)不同的比例模型中尋找出甲烷的比例模型，評(píng)出“眼力達(dá)人”（學(xué)生活動(dòng)一）。

[總結(jié)]甲烷的比例模型可以反映甲烷分子中各原子的相對(duì)大小和空間分布。

2.通過(guò)觀察學(xué)生尋找到的甲烷比例模型，制作甲烷的球棍模型，評(píng)出“制作達(dá)人”（學(xué)生活動(dòng)二）。簡(jiǎn)單介紹碳?xì)滏I后，教師引導(dǎo)，學(xué)生得出甲烷的分子結(jié)構(gòu)。

[總結(jié)]甲烷是高度對(duì)稱的正四面體結(jié)構(gòu)。

（三）甲烷的化學(xué)性質(zhì)

1.穩(wěn)定性。

（1）學(xué)生猜想：通過(guò)甲烷高度對(duì)稱的正四面體結(jié)構(gòu)，它可能具有怎樣的性質(zhì)？

（2）學(xué)生驗(yàn)證：分組實(shí)驗(yàn)（學(xué)生活動(dòng)三）——探究甲烷與稀H2SO4（含石蕊）、NaOH溶液（含酚酞）、酸性KMnO4溶液是否反應(yīng)。（微型實(shí)驗(yàn)）

（3）學(xué)生分享實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論，評(píng)出“實(shí)驗(yàn)達(dá)人”。

[總結(jié)]通常情況下，甲烷比較穩(wěn)定，不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑反應(yīng)。

2.氧化反應(yīng)（燃燒）——初中已學(xué)的知識(shí)，簡(jiǎn)單介紹。

投影甲烷在空氣中完全燃燒的反應(yīng)方程式，學(xué)生觀察形式上的不同。

[總結(jié)]有關(guān)有機(jī)物反應(yīng)的方程式，一般用“→”。

3.取代反應(yīng)。

（1）演示實(shí)驗(yàn)：甲烷和氯氣的反應(yīng)

①介紹裝置：圓底燒瓶作為反應(yīng)器，氣球作為緩存裝置，外接一段橡皮管。自制燈箱，節(jié)能燈作為冷光源，反光紙?jiān)鰪?qiáng)光照。

②學(xué)生猜想：從元素組成上分析，CH4和Cl2反應(yīng)后可能有哪些生成物？

③實(shí)驗(yàn)：在兩支裝滿干燥氯氣的燒瓶中，分別注入等量的甲烷。一支燒瓶用黑布蓋上，另一支燒瓶放進(jìn)自制燈箱里接受光照。片刻后，學(xué)生觀察現(xiàn)象。再分別用裝滿蒸餾水的100mL注射器，通過(guò)橡皮管向燒瓶?jī)?nèi)注入10mL蒸餾水，學(xué)生觀察現(xiàn)象。

④學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，驗(yàn)證猜想。

（2）（突破難點(diǎn)）教師一邊板書(shū)一邊講解甲烷和氯氣反應(yīng)生成一氯甲烷和氯化氫的過(guò)程。

（3）繼續(xù)分析一氯甲烷和氯氣的反應(yīng)后，學(xué)生仿照書(shū)寫(xiě)二氯甲烷生成三氯甲烷以及三氯甲烷生成四氯甲烷的反應(yīng)方程式，展臺(tái)投影展示。

（4）分析四個(gè)反應(yīng)的特點(diǎn)，得出取代反應(yīng)的定義。

[總結(jié)]有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)，叫取代反應(yīng)。

（5）課堂練習(xí)：取代反應(yīng)的判斷。

（6）播放甲烷和氯氣取代反應(yīng)過(guò)程的動(dòng)畫(huà)。

（7）角色扮演甲烷和氯氣取代反應(yīng)的過(guò)程，評(píng)出“扮演達(dá)人”（學(xué)生活動(dòng)四）。

（8）思考：1mol甲烷與1mol氯氣反應(yīng)可以得到幾種生成物？

得到的生成物中，物質(zhì)的量最多的是哪種物質(zhì)？

（四）甲烷的用途

展示甲烷用途的圖片。

[總結(jié)]甲烷的用途：燃料、化工原料。

（五）課堂小結(jié)并結(jié)束

八、板書(shū)設(shè)計(jì)

編輯 高 瓊