新课程高中化学必修教学中科学方法教育的实施
发布:佚名 时间:2010-1-20 9:32:00 来源:京翰教育中心 录入:杨 人气:345
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学习活动2：通过观察苯与水（为了便于观察，可在水中加一滴墨水）的混合实验，感知苯的密度和水溶性等物理性质，并讨论分离苯与水的方法。
学习活动3：在教师的带领下，总结苯的主要物理性质，知道苯是一种重要的有机溶剂。
设计意图：
观察是获取事实材料的主要方法，在科学研究中居于十分重要的地位。对苯的颜色、状态、气味的直接感知属于自然观察，通过与水的混合实验感知苯的密度和水溶性属于实验观察。这些观察活动教科书都没有安排，但它们能使学生对苯的相关物理性质留下深刻印象，值得教师的重视和研究。
学习任务三：用假说方法确定苯分子的组成
学习活动1：根据通常情况下烷烃的状态与分子中碳原子数的关系，估计苯分子中碳原子数的取值范围。
学习活动2：阅读教师提供的信息，推测苯分子的组成。
［信息］法国化学家热拉尔等人首先确定苯的相对分子质量为78。
学习活动3：通过比较C6H6与乙烯分子中碳的质量分数，预测苯在空气中燃烧时的现象。
学习活动4：通过观察演示实验（用玻棒蘸取苯在酒精灯上点燃），进一步确认苯分子的组成。
设计意图：
（1）假说是人们根据已有的知识对于所研究的事物或现象所做的初步解释，它是在人们对于该事物或现象的原因没有全面认识的情况下作出的推测，所以假说需要验证真伪。假说属于认识创新方法，是科学探究的核心要素。学生对假说方法的认识，需要在科学教育活动中多次的体验和不断的深化。
（2）本节学习任务是在改造教科书呈现方式的基础上设计的，目的是给学生增加体验假说方法的机会。
发现问题——苯分子的组成是怎样的？
提出假说——苯常温下是液体，分子中的碳原子数应该大于5；如果碳原子数为5，则氢原子数为78－12×5＝18，超过饱和时所需的2×5＋2＝12，所以苯的分子式只能是C6H6。C6H6分子中碳的质量分数远大于乙烯，乙烯在空气中燃烧时火焰明亮伴有黑烟，苯在空气中燃烧时黑烟应该更浓。
实验检验——苯燃烧时产生明亮的带有浓烟的火焰（因燃烧时的黑烟会污染环境，不宜分组实验）。
得出结论——苯的分子式是C6H6。
学习任务四：认识苯的凯库勒式，感悟直觉思维的意义
学习活动1：阅读教师提供的信息和图片，认识凯库勒提出的苯的单双键交替的环状结构。
［信息］德国化学家凯库勒为了苯分子的结构，苦思冥想不得其解。1865年的一天夜晚，凯库勒在书房里打起了瞌睡，梦见一个个原子跳跃而出，并且像蛇一样盘绕卷曲。一会儿眼前的蛇衔住了自己的尾巴，并旋转不停。凯库勒从梦中惊醒，绘制出了苯分子中碳原子呈环状排列的结构。为了保持碳的4价，凯库勒又在环内加了3个双键，得到了苯的凯库勒式。
或简写成
德国化学家凯库勒 苯的凯库勒式
学习活动2：从教师提供的上述信息中，感悟直觉思维对科学研究的意义。
设计意图：
（1）由于学生只有甲烷与烷烃及乙烯等基本知识，对碳碳之间化学键的多样性缺乏足够的认识，他们难以猜想苯分子的可能结构，为此选择了直接给出苯的凯库勒式的策略。
（2）直觉思维是非逻辑性的，它能打破常规思维定势和逻辑规则的束缚，因而是创造性思维的重要形式。一个人的直觉是无法训练出来的，它是研究者长期孜孜以求的结果。凯库勒之所以能够从梦中得到启发，是由于他一直致力于分子结构的研究，才会梦其所思；同时他又懂得化合价的真正含义，才捕捉到了直觉形象。近年来，有文献表明，苯的环状结构是奥地利中学教师劳斯密特在1861年提出的，比凯库勒的梦早了4年。这一学习活动的设计，并不是要为谁论功，而是为了给出苯的环状结构，同时引导学生感悟直觉思维的意义。
学习任务五：用假说方法确定苯分子中没有与乙烯类似的双键
学习活动1：根据乙烯的性质和苯的凯库勒式，推测苯的性质。
学习活动2：进行苯与溴水、酸性高锰酸钾溶液的混合实验，得出苯分子中没有与乙烯类似的双键的结论（注意引导学生分析苯对溴水的萃取现象）。
设计意图：
这一节的学习任务教科书原本就是按假说的模式编排的，这不仅能揭示苯的凯库勒式存在的问题，而且能激发学生深入学习苯的结构和性质的兴趣。
发现问题——苯的凯库勒式是单双键交替的环状结构，其中的双键与乙烯中的双键类似吗？
提出假设——如果苯分子中有与乙烯类似的双键，则苯也能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色。
实验检验——苯不能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色。
得出结论——苯分子中没有与乙烯类似的双键。
学习任务六：用模型方法认识苯分子的平面正六边形结构
学习活动1：观察苯分子结构的比例模型，认识苯分子的独特结构。
学习活动2：根据教师提供的信息，进一步纠正凯库勒式中的单双键交替的环状结构。
［信息］苯的邻位二氯取代物只有一种结构。
设计意图：
（1）受《课程标准》要求的限制，必修教科书中没有介绍共价键的键参数，所以用键参数等分析苯分子结构的特殊性宜留在《选修5（有机化学基础）》中进行。
（2）化学科学对微观粒子结构及其变化的研究离不开模型方法。苯分子的比例模型属于物理模型，它能为学生直观地展示苯分子的独特结构。而苯的邻位二氯取代物只有一种结构的信息，又能使学生加深对苯环结构特殊性的认识。
学习任务七：用演绎方法完成苯的有关反应的化学方程式
学习活动1：根据教师提供的信息，运用已有知识完成苯的取代和加成反应的化学方程式。
［信息1］在一定条件下，苯能与溴、硝酸等物质发生取代反应，苯环上的氢原子分别被溴原子和硝基（－NO2）取代后，生成溴苯（ ）和硝基苯（ ）。
［信息2］在一定条件下，苯能与氢气发生加成反应，生成环己烷（ ）。
学习活动2：由苯的取代和加成等性质，体会其在化工生产中的应用。
设计意图：
（1）受《课程标准》要求的限制，苯与溴、硝酸等取代反应的实验操作暂不宜介绍，因此无法通过实验现象抽象出相关的化学方程式。
（2）演绎是从一般原理推论个别事物的推理方法。学生在前面的学习中，已经了解了甲烷的取代反应和乙烯的加成反应，从取代反应和加成反应的定义出发，用演绎方法完成苯的有关反应方程式既符合科学思维的规律，又能使学生进一步加深对取代反应和加成反应本质的认识。
学习任务八：用综合方法对苯的结构和性质形成整体认识
学习活动1：阅读教科书中关于苯的全部内容。
学习活动2：在教师的带领下，总结苯的性质及其与结构的关系。
设计意图：
综合是把研究对象的各个部分或各个方面联系起来考察，从整体上去认识和把握研究对象的思维方法。在对苯的结构、性质、用途等逐一研究以后，再进行全面的总结和归纳，能使学生对苯的有关知识形成一个整体的认识。