紧密结合学生生活实际 通过实验研究化学

　 紧密结合学生生活实际 通过实验研究化学

　以“葡萄糖”这节课的教学过程为例,反思、研讨新课程背景下探究式课堂教学设计的思路。

　　1 教材与学情分析

　　“葡萄糖”一节是《普通高中课程标准实验教科书:有机化学基础》(苏教版)专题5“生命活动的物质基础”中第一单元的教学内容。专题5重点介绍糖类、油脂、氨基酸、蛋白质和核酸等物质,都与人类的生命活动密切相关,是重要的食品、工业原料。因此本专题的学习,既有利于学生正确地认识和处理有关的日常生活问题,也有利于他们了解生命化学的热点和前景,提高科学素质,丰富生活。但本专题的许多教学内容只要求学生达到“知道”、“说出”和“了解”、“认识”的水平,而糖类、油脂、氨基酸、蛋白质和核酸的结构复杂,学生已有知识难以从结构角度认识它们的性质,所以应从生活经验和实验探究出发,认识它们的组成特点,了解它们的共同性质和特征反应。

　　同时,我校高二化学备课组对有机化学的内容进行了整合处理,《化学2》(苏教版)中专题3有机化合物的获得与应用的内容在高一时没有安排学习,有机化学的学习是从有机化学基础(选修)开始的,通过有机化学基础(选修)专题1～4的学习,已经对有机化学的学习思路、研究方法有了较为深刻的理解,葡萄糖结构中所包含的官能团醛基、醇羟基的特征性质学生都已经掌握,只是它们之间的组合问题,所以本节课适合学生遵照有机物研究的一般方法来自主探究,教师主要通过启发指导给学生以帮助,使学生在发现中理解知识,在运用中巩固知识,成为课堂的主体。

　　2 教学目标确立

　　2.1 知识与技能

　　(1)掌握葡萄糖的结构特征,并能用结构解释其重要性质;

　　(2)能够列举葡萄糖的重要用途。

　　2.2 过程与方法

　　通过葡萄糖的组成、结构、性质的探究,复习有机物研究的一般方法,培养归纳、概括、演绎、推理的思维能力。

　　2.3 情感态度与价值观

　　(1)经历葡萄糖结构、性质的探究过程,体验探究的乐趣,增强学生的自我效能感;

　　(2)通过实验探究培养学生的动手与观察能力,从而促进学生的逻辑思维能力;

　　(3)通过葡萄糖应用的教学,丰富学生积极的化学情感。

　　3 探究教学过程

　　教师活动学生活动设计意图

　　[新课引入]

　　[媒体展示]我女儿的照片,我在超市购买葡萄糖的照片

　　[讲述]我女儿这段时间喝奶粉上火了,同事建议我去买点照片上展示的食品服用一下,结果真的好转了。这包食品是我们生活中常见的一种有机物,它在工农业生产、医药行业都有十分广泛的用途,它为什么会有如此神奇的作用呢?今天就让我们一起揭开它神秘的面纱倾听、感受营造轻松的学习氛围

　　构建生活化的情境,从生活走进课堂,从生活走进化学

　　[演示]用药匙取少量样品于小烧杯中,请学生观察颜色,闻气味,然后加入少量蒸馏水,观察溶解性

　　观察、思考增加学生对未知物样品的感性认识

　　[过渡]我们对这种未知物样品已经有了一定的感性认识,但是我们要进一步从化学的角度去研究它,还需要知道它的一些什么信息讨论回答:分子式,结构式,名称,有哪些官能团等等

　　[追问]那么如何获得这些信息呢?

　　[启发]其实,通过前面专题1的学习,科学家们已经为我们指明了方向回忆科学家们是如何研究有机物的。

　　学生代表回答、补充从知识储备中提取有机物研究的一般方法,以便运用这些方法和策略解决问题

　　续表

　　教师活动学生活动设计意图

　　[媒体展示](你知道吗?)科学家研究有机物的一般方法观看、感受

　　[讲述]那么今天就让我们一起追寻科学家们的足迹,也尝试着来研究一下这种生活中常见的有机物倾听、感受激发学生学习化学的兴趣

　　[设问]如何确定元素组成呢?

　　[讲述]对,德国化学家李比希用燃烧法解决了这个问题,那我们一起来试一试,这种未知物能不能燃烧呢倾听、思考。

　　共同回答。(用燃烧法)

　　[演示]未知物燃烧实验(取未知物少量于坩埚中,加入少量氯酸钾,再滴入浓硫酸。)(说明:坩埚放在有少量氢氧化钠溶液的培养皿中,然后用干燥的大烧杯罩住整个培养皿。)

　　注意观察实验现象请2位同学上讲台观察,并说出观察到的实验现象。

　　干燥的烧杯内壁变模糊

　　坩埚内未知物变黑色渗透绿色化学思想,增强环境保护意识。师生合作探究

　　培养学生的实验现象观察、描述能力

　　[提问]通过这个简单的实验,你能得到什么结论呢?

　　[追问]那分子中有几个C、H?有没有氧元素呢?有没有其他元素

　　思考、回答。

　　未知物中含有碳、氢元素。

　　思考

　　创设“渐进式”的问题情境,促使探究逐步深入

　　[讲述]显然,通过这种定性的实验是无法获知的,我们还要借助于定量实验。

　　[媒体展示]未知物的组成探究

　　[讲述]实验装置每个组成部分的作用,并给出实验事实,从这些实验事实中你能得出什么结论?

　　[媒体展示]

　　实验事实结论

　　①1.80 g未知物完全燃烧,只得到2.64 gCO2和1.08 gH2O。

　　最简式为:CH2O

　　②未知物的相对分子质量为180分子式:C6H?12O6

　　观察、思考

　　阅读、明晰问题。

　　求解过程略创设真实问题情境,以驱动学生进行探究

　　[交流与讨论]根据未知物的分子式C6H?12O6,你猜想它可能含有哪些官能团?

　　[提示]试着根据分子中含氧原子个数以及不饱和程度分析。

　　组织学生汇报交流讨论的结果

　　学生4人为1个学习小组,进行讨论交流。

　　根据已有经验对未知物组成进行分析,提出结构假设:有一个不饱和度,6个氧原子,可能有碳碳双键、醛基、羰基、羧基、酯基、羟基、醚键和环状结构

　　让学生学会科学假设的方法,体会假设在科学研究中的作用

　　[讲述]同学们讲得很好!那么,你能设计出合理的实验方案来验证存在哪些官能团吗?

　　[教师]组织学生汇报交流讨论得出的实验方案,并进行优化选择,最终确定实验方案(先检验醛基)

　　学习小组讨论、交流。

　　小组代表汇报讨论的成果

　　创设“开放式”问题情境,促成学生自主探究。

　　体会实验方案的设计方法及优化选择

　　[媒体展示](活动与探究)实验验证

　　向试管里加入3 mL5%的NaOH溶液,滴入3～4滴2%的CuSO4溶液,振荡后加入1 mL未知物溶液,再次振荡,然后将试管放入水浴中加热。观察实验现象。

　　[教师]组织学生汇报交流实验现象,得出实验结论。

　　[教师]对学生的发现予以鼓励,但是从这个实验不能解决学生的疑问,先往下学。

　　[追问]为什么会出现绛蓝色溶液?

　　[讲述]我们还是要通过实验来解决这个问题

　　学生2人1组,分工合作,实验探究。体验实验过程,观察并描述实验现象。

　　现象1:加入未知物后振荡,溶液颜色呈绛蓝色。

　　现象2:水浴加热后,有红色沉淀生成。

　　结论2:说明有醛基。

　　学生提出:也可能是甲酸酯类物质

　　培养学生分工合作的意识和实验探究能力

　　在实验中发现特殊现象,产生认识冲突,激发学生求知欲,引出新知识,并及时捕捉动态生成资源

　　续表

　　教师活动学生活动设计意图

　　[媒体展示](观察与思考)对比实验及现象结果分析

　　[演示]在4支试管中分别加入等量的新制氢氧化铜悬浊液,1支作对比,另外3支分别加入乙醇、乙二醇、丙三醇,振荡。

　　[讲述]从这个对比实验中你能得出什么结论?

　　结论1:多羟基物质能与新制Cu(OH)2悬浊液作用呈现特征的绛蓝色溶液!

　　结论2:说明未知物分子中有多个羟基。

　[追问]那么,未知物分子中有几个羟基呢

　　观察,思考。

　　学生:用定量实验的方法确定羟基的个数。

　　思考、讨论

　　体会对比实验在科学研究中的作用

　　[提问]怎样用定量实验来测定未知物中羟基的个数?(教师提示实验方案)

　　[讲述]从这个实验事实中,你能得出什么结论。

　　讨论、交流实验方案,在老师帮助下确定实验方案

　　体会定性、定量实验在结构推断中的作用

　　[媒体展示]实验事实

　　实验事实结论

　　③在一定条件下,1.80 g未知物与乙酸完全酯化,生成的乙酸酯的质量为3.90 g1个未知物分子中有5个-OH

　　[讲述]也说明了没有酯基,即不可能有甲酸酯的结构存在

　　阅读、明晰问题。

　　求解过程略

　　结论:1个未知物分子中有5个羟基

　　创设真实问题情境,以驱动学生进行探究

　　[讲述]通过上述定性、定量的探究实验,我们知道了1个未知物分子中有1个醛基,5个羟基,你能写出未知物的结构式了吗?

　　(选若干个学生书写的结构式在实物投影仪上展示、点评)

　　思考、练习书写。

　　观看、思考

　　[讲述]我们不难发现,结构式有很多种,那么未知物的结构式究竟是哪一种呢!要解决这个问题,我们还需要什么信息。

　　[媒体展示]

　　实验事实结论

　　④未知物可以被还原为直链己六醇6个碳原子成直链

　　[讲述]现在我们可以确定未知物的结构式了。

　　[讲述]通过我们共同努力,终于推出了未知物的结构,现在你知道它是什么物质了吗!对,它就是一切生命体维持生命活动所需能量的主要来源――葡萄糖

　　阅读、明晰问题。

　　结论:6个碳原子成直链。

　　判断未知物的结构式,并书写它的结构简式

　　[提问]根据葡萄糖的结构特点,你能分析它可能具有哪些性质吗?

　　[教师]组织学生汇报讨论交流的结果,并总结媒体展示。

　　[讲述]请同学们写出葡萄糖与新制氢氧化铜悬浊液反应的化学方程式。

　　讨论、交流

　　回答:葡萄糖既有醛基的性质,还有羟基的性质。

　　学生到黑板书写

　　使学生强化“结构决定性质”的学科思想。

　　培养学生根据官能团推断性质,进行演绎推理的能力

　　[讲述]联系生活实际,说说你知道葡萄糖有哪些用途。

　　[媒体展示]分享葡萄糖的用途

　　展示图片:制镜业、糖果制造业、医药业(葡萄糖酸锌、医务室挂针等)、治疗低血糖等。

　　根据自己的生活经验,列举葡萄糖的用途

　　[媒体展示]糖尿病患者在医院的化验单。

　　[媒体展示](拓展视野)血液中的葡萄糖――血糖

　　[讲述]糖尿病是以高血糖为重要特征的,我国糖尿病患者人数已达5000多万,糖尿病已成为中国严重的公共卫生问题之一。2009年11月14日是第三个“联合国糖尿病日”,主题是“糖尿病教育与预防”,口号是“认识糖尿病,我们在行动”。我们一定要养成健康的生活习惯!

　　倾听、感受建构从化学走向社会,服务于社会的学习理念

　　续表

　　教师活动学生活动设计意图

　　[媒体展示](拓展视野)目前国际研究糖类的方向

　　研究的热点与难点:多糖的结构和生物活性关系

　　主要目标:寻求活性更高,特别是对肿瘤、艾滋病、心血管疾病更有效的多糖。

　　我国有关多糖立体构型方面的研究还较少见。

　　[讲述]希望在不久的将来,在这些研究领域能看到同学们的身影!

　　倾听、感受

　　师生互动,进行社会责任感的教育。力求使学生科学、人文素养得到全面提升,潜能得到有效开发。

　　激励学生勤奋学习、发明创新,激发学生爱国爱科学的情感

　　[归纳小结](媒体展示)相信你会总结

　　本节课的学习任务已经基本完成,请同学们回头看看,盘点一下自己的收获。

　　结束语:从刚才的发言中不难看出,本节课同学们不仅学到了一些新知识,也感悟了不少新方法,有了知识基础,有了方法引路,今后,同学们必将在化学学习的道路上一路探索,一路高歌,一路欢笑!

　　学生回答本节课所学到的知识,所运用的方法。

　　倾听、感受改变传统的教师包揽课堂小结的做法,让学生自己表达所学、所感、所悟。

　　体现学生始终是学习的主人这一新课程理念

　　4 课堂教学启示

　　化学课堂探究式教学的开展,给教师的课堂设计带来了挑战。只有认真分析教材,设计有思考性的探究内容,把握好探究过程,激励学生自主学习,积极参与,并进行及时的反馈和调控,合理分配时间,才能体现探究式教学方式的优势,真正实现提高课堂教学效率,提高学生的学习质量。

　　4.1 选材适宜 引课朴素

　　贴近生活实际的问题对学生来说有很强的吸引力,往往使他们自觉地去探讨和实践。由于葡萄糖是大家非常熟悉的物质,上课伊始,展示从超市中购买葡萄糖的照片,引课朴素直接,开门见山,直接进入主题。

　　4.2 合理搭台 探究有度

　　设计的探究问题不能跨度过大,应符合学生的已有知识和经验。适当的搭台阶、做铺垫,能使学生积极主动参与、亲身实践,成为实践活动和认知活动的主体,使学习成为一件轻松愉快的事情。本节课教师从未知物的物理性质到元素分析,从元素的定性分析到物质组成的定量分析,从物质组成到可能官能团的预测,从实验验证的现象到未知物的结构确定。由浅入深,由易到难,步步深入,符合学生的认知规律。教师立足于学校的实验条件,合理搭台,探究有度,大大激发了学生的探究兴趣,并且能够探究出正确的结论,成功地完成了教学任务,真正体现了以人为本的教学理念。从课堂教学气氛和师生互动情况不难看出,课堂教学的效率是高的。

　　4.3 实验诱导 联系实际

　　教材虽没有安排实验,但教师补充了葡萄糖燃烧的实验,大大激发了学生的求知欲望,较好地培养了学生的观察能力、表达能力,同时也渗透了绿色化学思想,增强环境保护意识。在讲到葡萄糖的应用这一内容时,教师让学生结合自己的生活经验,说出葡萄糖有哪些用途的基础上,展示了衢州市人民医院糖尿病患者的化验单,从辩证的角度认识葡萄糖的作用,真正体现了从生活走进化学,用实验研究化学,从化学走向社会的教学理念。

　　随着新一轮课程改革,“科学探究”一词已深入每一位教师的心中,面对当前科学探究的过“热”现象,广大一线教师应静下心来,认真研究和领会科学探究的实质和精神,避免陷入见什么都进行“科学探究”的误区,捡了芝麻而丢了西瓜。真正的科学探究,应该是根据教学目标,结合学生的实际情况,合理使用,理智选择,不该用时就不用,恰到好处才是关键[3]

　　参考文献

　　[1] 浙江省普通高中新课程实验.化学学科教学指导意见.杭州:浙江教育出版社,2007

　　[2] 王祖浩,张天若.有机化学基础(选修)教学参考书.南京:江苏教育出版社,2008

　　[3] 包朝龙.现代中小学教育,2005,(6):4344