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摘 要:通过教学经验及课前诊断,预测并分析高中生在初学乙醇的化学性质时常出现的学习困难点,设计关键活动、加强直观教学,运用比较、定性及定量分析的策略解决学习困难点,并在课后通过调查反馈及分析,进一步反思及课程再设计。实现帮助学生解决学习困难点的目的。
关键词:学习困难;课前预测;活动设计;课后调查及分析;教学再设计
中图分类号:G633.8 文献标识码:A
一、学生学习困难的课前预测及分析
本节是普通高中课程标准实验教科书(人教版)化学2(必修)第三章《有机化合物》第三节的内容。教材选取了学生熟悉的源自生活的典型物质乙醇,通过学习其性质,一方面达到能利用所学知识解释常见的生活现象和物质用途,另一方面,从科学探究入手,充分利用实验研究物质的结构和性质,再从结构角度深化认识,渗透结构分析的观点,初步建立官能团决定有机物的主要化学性质的概念,为进一步选修有机化学打好知识及方法论基础。
学生已经了解了乙醇的分子式、物理性质及其可以燃烧的化学性质,初步认识了有机物成键特点,对于化学变化中碳氢键的性质有了一定的了解,而乙醇结构中出现的碳氧键、氧氢键及羟基的出现对其它化学键产生的影响,则是崭新的内容。因此,化学反应中化学键的断裂位置将成为学生学习的困难点之一。总结历届学生在书写化学方程式时出现的具体问题表现为:
(一)乙醇与钠反应时的有机产物写作C2H5Na。出现问题的原因主要是学生在学习甲烷、乙烯及苯的结构及性质时,涉及的氢原子都处于等效位置,其活泼性没有差别,因此认识不到羟基中的氢原子的活泼性不同于其它位置的氢原子,从而在书写化学方程式时容易出现钠置换其他位置的氢原子或将羟基整个替换为钠的错误写法。
(二)乙醇催化氧化时的有机产物写作CH3COOH。出现问题的主要原因是学生对于催化氧化过程的机理认识不清即断键位置尤其是两根不同的键的断裂感到生疏。究其深层原因,则是在在前面学习的几种典型物质的结构简单,很少涉及原子团之间的相互影响,对于羟基的出现使其直接相连的碳上的氢原子变活泼也容易断键的认识感到陌生,同时,学生通常认为有氧气参加的氧化反应往往是与氧结合的过程,因此书写困难。
二、针对学生学习困难的教学思路与关键活动设计
针对以上分析的两点问题,设计教学思路及说动设计如下:
(一)对乙醇和钠反应,应该加强直观教学,并渗透结构决定性质的化学学科思想。让学生亲自动手做乙醇和钠反应的实验,观察记录实验现象。首先通过检验气态产物让学生认识到生成物为氢气,即进一步推测反应过程中钠置换的是氢原子而非整个羟基,这就解决了学生书写化学方程式中容易把乙醇钠写成C2H5Na的问题;其次,通过事实及实验设计定性及定量的研究方法讨论得出乙醇中羟基上的氢原子比其它氢原子活泼,进一步加深对产物的认识,同时实现官能团的出现决定了有机物的化学特性的初步认识。
具体策略如下:
分组实验:乙醇和钠的反应,观察并记录实验现象
讨论交流:1.如何验证气态产物?
2.比较乙醇与钠、水与钠反应现象的不同,说明什么?
3.定性分析:分析乙醇中不同位置的氢原子活泼性是否相同?钠置换的是乙醇中哪些位置的氢原子?(信息:煤油的成分中含有11-16个碳原子的烷烃,钠可以保存在煤油中说明什么?)
4.定量分析:假设乙醇中不同位置的氢原子可以分别被钠置换,则1mol乙醇与足量的钠反应可以产生的氢气的物质的量可能是多少?结合实际数据判断钠置换了乙醇哪个位置的氢原子?
通过以上的教学过程,学生一方面可以通过观察实验,对乙醇和钠的反应有了一个直观的感性认识,再通过定性及定量的分析,让学生认识到羟基是一个性质活泼的基团,它的出现使得乙醇拥有了不同于乙烷的特殊性质,从而顺利引出官能团的概念,在此过程中,渗透了结构决定性质的化学学科思想。
(二)对乙醇催化氧化的性质,仍从实验入手,并增加了检验产物是否具有酸性的实验,避免学生书写方程式时把产物写成CH3COOH。再配以动画演示,突破难点。另外有机反应中将氧化理解为加氧或去氢的反应将有助于学生认识乙醇催化氧化的机理,但鉴于必修教材的学习要求,本节课暂时不讲,留待选修5再进一步学习。因此可以让学生计算反应前后碳元素的化合价以加深乙醇发生氧化反应的认识。
具体策略如下:
分组实验:乙醇催化氧化的反应,观察并记录实验现象
演示动画:乙醇的催化氧化
组织学生依据动画演示的过程,书写化学方程式
分析化合价,判断反应类型
化学方程式的书写正确,一方面要有对物质结构和反应过程中化学键的变化的清晰认识,另一方面还需要在选修阶段不断应用练习加以巩固。
三、学生学习情况的课后调查及分析
(一)学生访谈
通过课后学生的访谈反馈,学生很喜欢实验教学的手段,认为更直观。大部分学生对乙醇的结构尤其羟基的活泼性印象深刻。对于乙醇结构的分析,部分学生能够总结出类比的方法,少数学生对于定量研究的方法感兴趣,对乙醇催化氧化的实验现象印象深刻,但是由于首次接触此类氧化反应感到有点陌生。
(二)数据分析
在教学前后,分别针对乙醇是否显碱性、乙醇能否用来保存金属钠、乙醇中羟基上的氢原子活泼性、生活中焊接电线前乙醇的用途设计了前诊及后测试题。通过数据分析,说明针对学生的学习困难点采用的策略有效。
四、教学反思与教学再设计
通过有针对性的教学策略,较好地帮助学生顺利地突破了难点。学生首次接触定性结合定量进行结构分析,大部分学生会因为陌生而有难度。能够拓宽学生了解研究物质结构的思路和方法即可,其他能力要求可留待选修阶段再学习。
改进乙醇发生催化氧化反应的性质时,增加了检验产物有无酸性的实验,可有效避免学生的错误认识。另外增加乙醇使酸性高锰酸钾溶液褪色的实验可以加强学生对乙醇发生氧化反应的印象。
关键词:学习困难;课前预测;活动设计;课后调查及分析;教学再设计
中图分类号:G633.8 文献标识码:A
一、学生学习困难的课前预测及分析
本节是普通高中课程标准实验教科书(人教版)化学2(必修)第三章《有机化合物》第三节的内容。教材选取了学生熟悉的源自生活的典型物质乙醇,通过学习其性质,一方面达到能利用所学知识解释常见的生活现象和物质用途,另一方面,从科学探究入手,充分利用实验研究物质的结构和性质,再从结构角度深化认识,渗透结构分析的观点,初步建立官能团决定有机物的主要化学性质的概念,为进一步选修有机化学打好知识及方法论基础。
学生已经了解了乙醇的分子式、物理性质及其可以燃烧的化学性质,初步认识了有机物成键特点,对于化学变化中碳氢键的性质有了一定的了解,而乙醇结构中出现的碳氧键、氧氢键及羟基的出现对其它化学键产生的影响,则是崭新的内容。因此,化学反应中化学键的断裂位置将成为学生学习的困难点之一。总结历届学生在书写化学方程式时出现的具体问题表现为:
(一)乙醇与钠反应时的有机产物写作C2H5Na。出现问题的原因主要是学生在学习甲烷、乙烯及苯的结构及性质时,涉及的氢原子都处于等效位置,其活泼性没有差别,因此认识不到羟基中的氢原子的活泼性不同于其它位置的氢原子,从而在书写化学方程式时容易出现钠置换其他位置的氢原子或将羟基整个替换为钠的错误写法。
(二)乙醇催化氧化时的有机产物写作CH3COOH。出现问题的主要原因是学生对于催化氧化过程的机理认识不清即断键位置尤其是两根不同的键的断裂感到生疏。究其深层原因,则是在在前面学习的几种典型物质的结构简单,很少涉及原子团之间的相互影响,对于羟基的出现使其直接相连的碳上的氢原子变活泼也容易断键的认识感到陌生,同时,学生通常认为有氧气参加的氧化反应往往是与氧结合的过程,因此书写困难。
二、针对学生学习困难的教学思路与关键活动设计
针对以上分析的两点问题,设计教学思路及说动设计如下:
(一)对乙醇和钠反应,应该加强直观教学,并渗透结构决定性质的化学学科思想。让学生亲自动手做乙醇和钠反应的实验,观察记录实验现象。首先通过检验气态产物让学生认识到生成物为氢气,即进一步推测反应过程中钠置换的是氢原子而非整个羟基,这就解决了学生书写化学方程式中容易把乙醇钠写成C2H5Na的问题;其次,通过事实及实验设计定性及定量的研究方法讨论得出乙醇中羟基上的氢原子比其它氢原子活泼,进一步加深对产物的认识,同时实现官能团的出现决定了有机物的化学特性的初步认识。
具体策略如下:
分组实验:乙醇和钠的反应,观察并记录实验现象
讨论交流:1.如何验证气态产物?
2.比较乙醇与钠、水与钠反应现象的不同,说明什么?
3.定性分析:分析乙醇中不同位置的氢原子活泼性是否相同?钠置换的是乙醇中哪些位置的氢原子?(信息:煤油的成分中含有11-16个碳原子的烷烃,钠可以保存在煤油中说明什么?)
4.定量分析:假设乙醇中不同位置的氢原子可以分别被钠置换,则1mol乙醇与足量的钠反应可以产生的氢气的物质的量可能是多少?结合实际数据判断钠置换了乙醇哪个位置的氢原子?
通过以上的教学过程,学生一方面可以通过观察实验,对乙醇和钠的反应有了一个直观的感性认识,再通过定性及定量的分析,让学生认识到羟基是一个性质活泼的基团,它的出现使得乙醇拥有了不同于乙烷的特殊性质,从而顺利引出官能团的概念,在此过程中,渗透了结构决定性质的化学学科思想。
(二)对乙醇催化氧化的性质,仍从实验入手,并增加了检验产物是否具有酸性的实验,避免学生书写方程式时把产物写成CH3COOH。再配以动画演示,突破难点。另外有机反应中将氧化理解为加氧或去氢的反应将有助于学生认识乙醇催化氧化的机理,但鉴于必修教材的学习要求,本节课暂时不讲,留待选修5再进一步学习。因此可以让学生计算反应前后碳元素的化合价以加深乙醇发生氧化反应的认识。
具体策略如下:
分组实验:乙醇催化氧化的反应,观察并记录实验现象
演示动画:乙醇的催化氧化
组织学生依据动画演示的过程,书写化学方程式
分析化合价,判断反应类型
化学方程式的书写正确,一方面要有对物质结构和反应过程中化学键的变化的清晰认识,另一方面还需要在选修阶段不断应用练习加以巩固。
三、学生学习情况的课后调查及分析
(一)学生访谈
通过课后学生的访谈反馈,学生很喜欢实验教学的手段,认为更直观。大部分学生对乙醇的结构尤其羟基的活泼性印象深刻。对于乙醇结构的分析,部分学生能够总结出类比的方法,少数学生对于定量研究的方法感兴趣,对乙醇催化氧化的实验现象印象深刻,但是由于首次接触此类氧化反应感到有点陌生。
(二)数据分析
在教学前后,分别针对乙醇是否显碱性、乙醇能否用来保存金属钠、乙醇中羟基上的氢原子活泼性、生活中焊接电线前乙醇的用途设计了前诊及后测试题。通过数据分析,说明针对学生的学习困难点采用的策略有效。
四、教学反思与教学再设计
通过有针对性的教学策略,较好地帮助学生顺利地突破了难点。学生首次接触定性结合定量进行结构分析,大部分学生会因为陌生而有难度。能够拓宽学生了解研究物质结构的思路和方法即可,其他能力要求可留待选修阶段再学习。
改进乙醇发生催化氧化反应的性质时,增加了检验产物有无酸性的实验,可有效避免学生的错误认识。另外增加乙醇使酸性高锰酸钾溶液褪色的实验可以加强学生对乙醇发生氧化反应的印象。