基于“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”核心素養(yǎng)下的“乙烯”教學(xué)設(shè)計(jì)

龍冬梅 梁永鋒

[摘???要]以“乙烯”的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，基于乙烯的性質(zhì)，分析構(gòu)建乙烯的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而推測(cè)乙烯的用途，培養(yǎng)學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。同時(shí)，教學(xué)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都設(shè)計(jì)了評(píng)價(jià)方法和目標(biāo)，整個(gè)教學(xué)過程體現(xiàn)了高中新課程理念。

[關(guān)鍵詞]證據(jù)推理;模型認(rèn)知;核心素養(yǎng);乙烯;教學(xué)設(shè)計(jì)

[中圖分類號(hào)]???G633.8????????[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]???A????????[文章編號(hào)]???1674-6058（2019）35-0073-03

培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是以化學(xué)學(xué)科為出發(fā)點(diǎn)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)學(xué)科知識(shí)和形成運(yùn)用化學(xué)思維和化學(xué)技術(shù)解決生活實(shí)際問題的化學(xué)基本能力，促進(jìn)學(xué)生形成終身發(fā)展的觀念[1]。在高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的5個(gè)維度中，“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”是實(shí)驗(yàn)探究的思維本質(zhì)與基礎(chǔ)，其內(nèi)涵是“具有證據(jù)意識(shí)，能基于證據(jù)對(duì)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出可能的假設(shè);通過分析推理加以證實(shí)或證偽;建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系;知道通過分析、推理等方法認(rèn)識(shí)研究對(duì)象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，建立認(rèn)知模型;能運(yùn)用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律”[2]。在教學(xué)中利用證據(jù)背后隱藏著的事物發(fā)展規(guī)律構(gòu)建模型，尋找規(guī)律，并在構(gòu)建解釋的過程中，用科學(xué)證據(jù)來支撐所持觀點(diǎn)[3]，在交流中得到最佳答案。這既能增強(qiáng)教學(xué)的趣味性，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，又能不斷培養(yǎng)學(xué)生收集信息、整理信息、分析信息的能力和創(chuàng)新思維。現(xiàn)以課題“來自石油和煤的兩種基本化工原料——乙烯”為例，談?wù)勅绾卧诮虒W(xué)過程中落實(shí)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

一、教學(xué)背景

本節(jié)課是人教版化學(xué)必修2第三章第二節(jié)《來自石油和煤的兩種基本化工原料》的內(nèi)容，位于烷烴之后，苯之前，是學(xué)生對(duì)不飽和烴的首次學(xué)習(xí)，為苯的學(xué)習(xí)起到了鋪墊作用。在本節(jié)課之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了以甲烷為代表的簡單烷烴的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等有機(jī)物的基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)“結(jié)構(gòu)—性質(zhì)—用途”和“性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”的關(guān)系有了初步認(rèn)識(shí)。而且，學(xué)生還掌握了碳的四價(jià)理論，理解飽和烴的概念，這為本節(jié)課不飽和烴的引入做好了鋪墊。但學(xué)生尚缺乏相關(guān)的數(shù)理知識(shí)，故對(duì)有機(jī)物反應(yīng)原理的理解有一定的難度，對(duì)新引入的“加成反應(yīng)”這樣的反應(yīng)類型會(huì)有一定的認(rèn)知困難。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）教學(xué)目標(biāo)與評(píng)價(jià)目標(biāo)

1.教學(xué)目標(biāo)

（1）通過對(duì)乙烯結(jié)構(gòu)的探究，初步形成從現(xiàn)象預(yù)測(cè)結(jié)果的思維模式;

（2）通過實(shí)驗(yàn)探究乙烯的性質(zhì)及用途，建立有機(jī)化合物“結(jié)構(gòu)—性質(zhì)—用途”的認(rèn)知模型;

（3）通過不良商販利用乙烯催熟水果的案例，增強(qiáng)合理使用化學(xué)品的意識(shí)。

2.評(píng)價(jià)目標(biāo)

（1）通過學(xué)生對(duì)乙烯結(jié)構(gòu)的分析和判斷，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)進(jìn)階和認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化水平;

（2）通過學(xué)生對(duì)探究乙烯性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的交流與點(diǎn)評(píng)，診斷并發(fā)展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力;

（3）通過學(xué)生對(duì)不良商販的行為的討論和點(diǎn)評(píng)，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)化學(xué)價(jià)值的認(rèn)識(shí)水平。

（二）教學(xué)思路

三、教學(xué)過程

（一）結(jié)構(gòu)探究，證據(jù)推理

【情景導(dǎo)入】播放“乙烯為何如此重要”的視頻報(bào)道，提示學(xué)生乙烯來自于石油化工，是重要的石油化工產(chǎn)品，乙烯的產(chǎn)量標(biāo)志著一個(gè)國家石油化工的發(fā)展水平。

【提出問題】乙烯是什么？其結(jié)構(gòu)怎樣？（已知乙烯中含有碳、氫元素）

【學(xué)生討論，尋找證據(jù)】確定乙烯組成中碳、氫原子的數(shù)目。定量取樣進(jìn)行充分燃燒，依次通過濃硫酸、堿石灰，分別測(cè)定反應(yīng)前后的質(zhì)量，計(jì)算物質(zhì)中存在的元素及原子個(gè)數(shù)比。

【史話支持】介紹“李比希燃燒法”測(cè)定有機(jī)化合物中碳、氫元素的方法及貢獻(xiàn)。

【思考計(jì)算，尋找證據(jù)】取2.8?g氣體充分燃燒，將生成的氣體依次通過濃硫酸、堿石灰，測(cè)得分別增重3.6?g和8.8?g。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能推出哪些結(jié)論？

【小組匯報(bào)，整理證據(jù)】以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果說明乙烯中只存在碳、氫兩種元素，乙烯的相對(duì)分子量為28，碳?xì)湓觽€(gè)數(shù)比為1∶2。

【學(xué)生歸納，建立模型】確定分子式為C2H4?。

【提出問題】乙烯的結(jié)構(gòu)是怎樣的？

【實(shí)驗(yàn)探究，尋找證據(jù)】（1）將氣體通入酸性KMnO4溶液中，觀察現(xiàn)象;（2）將氣體通入溴的四氯化碳溶液中，觀察現(xiàn)象。

【學(xué)生歸納，整理證據(jù)】（1）溶液分層;（2）酸性KMnO4的紫色和溴的四氯化碳溶液的橙紅色均褪去。

【猜想假設(shè)】酸性KMnO4溶液和溴的四氯化碳溶液褪色，說明乙烯與甲烷的結(jié)構(gòu)不同。

【驗(yàn)證分析，初建模型】請(qǐng)同學(xué)們?cè)囍鴦?dòng)手制作乙烯分子的球棍模型和比例模型，并寫出它的分子式、結(jié)構(gòu)式、電子式和結(jié)構(gòu)簡式，進(jìn)行交流匯報(bào)。

【匯報(bào)交流，優(yōu)化模型】

分子式：C2H4

結(jié)構(gòu)式：

電子式：

結(jié)構(gòu)簡式：CH2=CH2

說明乙烯中含有C=C。

【史話支持】已知：斷開1?mol?C-C平均所需能量約為345千焦，而斷開1?mol?C=C平均所需能量約為610.9千焦。

【計(jì)算分析，尋找證據(jù)】通過斷鍵時(shí)所需能量的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，斷開1?mol?C=C平均所需能量約為610.9千焦，并不是單鍵的2倍，而是比2倍略少，看來，只需要較少的能量，就能斷開C=C中的一個(gè)價(jià)鍵;斷開C=C中的兩個(gè)鍵，需要的能量大小并不一樣，其中有一個(gè)較小，容易斷裂。