融合真实情境 指向核心素养的教学设计

摘 要：以新授课“乙醇”为例，结合真实情境，设计问题链，创设教学活动，促使学生通过乙醇球棍模型的搭建、实践活动的探究，得出乙醇的结构与性质。探索在“乙醇”的教学中，发展学生化学学科核心素养的方法。

关键词：乙醇;模型认知;证据推理;科学精神;社会责任

一、设计背景

2016年9月，《中国学生发展核心素养》颁布，标志着以发展学生核心素养为导向的新一轮基础教育改革正式拉开序幕。在这一背景下，如何培养核心素养迅速成为教育研究的热点，各学科也纷纷在《中国学生发展核心素养》的指导下构建本学科核心素养培养体系[1]。当前，核心素养培养已经成为我国基础教育关注的热点和必然趋势。化学学科也必然要逐步转向培养核心素养，实现培养“全面发展的人”的育人目标，核心素养与学科核心素养之间是全局与局部、共性与特性的关系[2]。高中化学核心素养是学生发展核心素养的重要组成部分，是学生具有化学学科特质的关键能力和必备品格。

在比较人教版2004年和2019年的教材后，不难发现2019年的新教材对本节课程内容的呈现还是有几大变化的：第一，布局顺序有所调节，将乙醇的结构内容调到了乙醇与钠实验的前面。第二，补充了乙醇的用途，包括：医药、香料、酒类产品等方面。第三，增加了两个栏目“数据”和“提示”，分别介绍了乙醇的部分物理性质和烃基的概念。

结合新旧教材的对比，本节课从高中化学学科核心素养的五个构成要素中，挑出“模型认知与证据推理”和“科学精神与社会责任”这两个方面，在突出学生实践的主线下，重点培养学生的核心素养。

二、教学目标

参照《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》对本节课程内容的要求：“认识乙醇的结构及其主要性质与应用;以乙醇为例认识有机化合物中的官能团;知道有机化合物之间在一定条件下是可以转化的”，结合对教材和具体学情的分析，将本节课的学习目标确定为以下四个方面：

（一）通过整理与讨论乙醇的用途和物理性质，引出本节课学习的主要物质：乙醇。

（二）通过乙醇球棍模型的搭建，推断乙醇可能的结构和性质，并通过实践活动验证乙醇的结构。

（三）通过实践探究乙醇的化学性质。

（四）通过对乙醇的性质和用途进行研究和讨论，培养学生对待化学的科学态度和社会责任感。

三、教学过程

（一）宏观辨识乙醇的用途

新课引入：播放视频（视频内容为喷火的杂技）

问题1：这种喷出来的液体中含有什么物质？

【生】酒精。

设计意图：视频播放，调动学生的兴趣和积极性，课堂导入比较成功。

活动1：在小喷壶中装一些无水酒精，将小喷壶的喷嘴对着酒精灯火焰的上方，喷出酒精，立刻就有了喷火的效果。

设计意图：邀请两个学生上来表演，利用化学的知识，轻松揭秘喷火杂技的本质，有利于提高学生学习化学的成就感。

问题2：大家都比较熟悉乙醇，你们知道它还有哪些用途吗？

【生】酒精消毒液，香水，白酒，啤酒，燃料……

【師】含有酒精的饮品有很多，可以根据酒精含量不同分类，酒的度数表示酒中含乙醇的体积百分比（20℃时）。如：50度的酒，表示在100毫升的酒中，含有乙醇50毫升。一般白酒在30°～70°，葡萄酒在6°～20°，啤酒在3° ～5°。乙醇还是一种重要的燃料。

【阅读资料1】乙醇汽油的优缺点

乙醇汽油是由90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成。乙醇汽油含氧量高，使燃料燃烧更加充分，减少了有害尾气排放。同时能有效地消除火花塞、燃烧室、气门、排气管消声器部位积炭的形成，延长部件使用寿命。资源丰富，可减少车辆对石油资源的依赖。同时，乙醇热值低，同样加满一箱油，混合乙醇的汽油只能行驶更少的里程。由于乙醇是一种良好的有机溶剂，因此乙醇汽油具有良好的油路疏通作用和燃料自洁性。但乙醇汽油与材料适应性差，对汽车密封橡胶及其他合成非金属材料产生一定的轻微腐蚀，溶胀软化或龟裂作用。

设计意图：本环节通过学生感兴趣的喷火杂技，引出本节课的学习物质——乙醇，再通过学生的讨论、交流、总结和整理乙醇的用途。从宏观辨识的角度巩固和熟悉乙醇的用途，培养学生可持续发展及绿色化学的观念，体现“科学态度与社会责任”核心素养[3]。

（二）模型认知，证据推理乙醇的结构

问题3：初中的课本上已经学习过，乙醇的分子式是C2H6O，它是由两个碳原子、六个氢原子和一个氧原子构成的，那么这些原子是按怎样的顺序，如何连接的呢？

活动2：两人一组，将学生分成若干小组，每组发两个碳原子、六个氢原子、一个氧原子和7根小棍子，自由拼接乙醇可能的结构。

【生】大部分学生拼出的是CH3CH2OH，也有少数学生拼出了CH3OCH3。

设计意图：充分调动学生的能动性，让更多的学生有机会参与到课堂中来，实现学生是课堂的主体的目标。

问题4：乙醇究竟是哪一种结构？有没有什么办法可以证明？

【生】第一种结构，第一种结构有一个氢原子连在氧原子上，跟其他的氢原子不一样。可以通过实验来验证。

活动3：两人一组完成乙醇与金属钠的反应实验，操作步骤如下：

（1）取一支小试管，向其中加入2mL（差不多一指宽的高度）无水乙醇;

（2）用镊子取一块黄豆大小的金属钠，用滤纸吸干表面的石蜡油;

（3）将金属钠放入小试管中。

仔细观察实验现象？重点与钠和水的反应现象做比较。

结论：乙醇与钠发生反应有气体生成，现象不同于水与钠的反应，不浮，不熔，不游，不响。这些现象说明钠与乙醇的反应不如钠与水反应剧烈，反应放出的热量不足以使金属钠熔化，也能够整理出乙醇的一些物理性质，比如：密度比钠小。

问题5：乙醇与金属钠反应生成的气体是什么物质？如何证明？

【生】氢气，因为在反应的过程中，金属钠被氧化，乙醇被还原，从乙醇的组成来看，很有可能是氢元素被还原，那么生成的气体是氢气的可能性很大。

活动4：实验操作：

（1）在一只50mL的烧杯中倒入15mL无水乙醇;

（2）用镊子取一块金属钠，用滤纸吸干表面的石蜡油;

（3）取一只摘去橡胶头的滴管，把钠放入滴管粗口的一端;

（4）将装有钠块的滴管倒放在上述烧杯中;

（5）收集气体验纯后，点燃产生的气体;

（6）在火焰上方罩一个干冷的小烧杯，迅速倒转烧杯，向烧杯中加少量澄清石灰水。

【生】实验结论：气体燃烧，有蓝色火焰，干燥的烧杯内壁有水珠，澄清石灰水没有变浑浊，所以生成的气体是氢气。

【师】乙醇能够与金属钠反应生成氢气，很可能是第一种结构，为了更加有说服力，我们可以做一个定量实验，从而确定乙醇的结构。

基本思路如下：已知无水乙醇的密度是0.79g/cm3，计划测量2.3克（0.05mol）无水酒精完全与金属钠反应生成的氢气的体积，通过无水乙醇与氢气的物质的量之比，确定乙醇分子中有多少氢可以被金属钠置换。经过计算，可以用量筒量取2.9mL无水乙醇，想办法用足量的金属钠把氢置换出来。

实验仪器：圆底烧瓶，分液漏斗，集气瓶，量筒，两根导气管。

仪器连接：分液漏斗装在圆底烧瓶上，导气管连接圆底烧瓶和装满水的集气瓶，另一根导管连接集气瓶和量筒。

活动5：连接好装置后，检验装置的气密性，气密性没有问题后添加药品，向圆底烧瓶中加入过量的金属钠，向分液漏斗中加入2.9mL无水乙醇。打开分液漏斗，将无水乙醇全部加入到圆底烧瓶中，关闭活塞，开始实验。待实验结束后，测量量筒里的水的体积，经计算，换算成标况下氢气的物质的量为0.025mol。

通过数据处理，可以得出：1mol乙醇与过量钠反应时收集到H2为0.5mol，那么每个乙醇分子中有1个H与其他5个H不同，由此可以确定乙醇的分子结构为CH3CH2OH。试写出乙醇与金属钠反应的化学方程式。

设计意图：本环节在学生搭建乙醇分子模型的过程中，让学生感受有机化合物中常见原子的成键特点，以及有机同分异构体的存在。引导学生通过结构的差异，推断可能的性质差异，最终通过实验验证性质和结构。体现了模型认知与证据推理的化学学科核心素养的培养。并在引导和学生解决问题的过程中，激发学生化学学习兴趣和成就感的获得。

（三）科学探究：乙醇的化学性质

【师】乙醇能夠与金属钠反应，这是甲烷等烃类所没有的性质，主要是因为含有-OH原子团，像这样能够决定有机物特殊性质的原子或原子团称之为官能团，-OH称之为羟基。羟基不仅使得乙醇能够与金属钠反应，还有一些其他的特殊性质。

活动6：模拟工业乙醇制取乙醛

实验操作：

（1）在一支试管中加入2mL乙醇（差不多一指宽的高度）;

（2）将铜丝在酒精灯的外焰加热后拿出，观察铜丝颜色变化;

（3）将铜丝烧至红热后迅速插入乙醇中，观察铜丝颜色的变化。

重复上述（2）、（3）操作几次，注意观察反应现象，小心闻试管中液体产生的气味。试着写出每一种变化对应的化学反应方程式。

【生】铜丝在酒精灯的外焰加热后变成黑色，迅速插入乙醇中又变成紫红色，反复几次后，液体产生刺激性气味。

活动7：利用刚才的乙醇模型，模拟乙醇被氧化成乙醛的过程，将乙醇的模型改变成乙醛的模型。

设计意图：本环节以乙醇与氧气反应的实践活动与模型模拟相结合，从宏观辨识与微观探析的角度，研究乙醇的性质与结构之间的关系，进一步培养学生的化学学科核心素养。

（四）学以致用：科学态度与社会责任

【阅读资料2】乙醇进入人体后，会在肝中通过酶的催化作用被氧化为乙醛和乙酸，最终被氧化为二氧化碳和水。

酒精对神经系统、视觉、反应等都有重大影响。酒精会麻痹人体的下丘脑，会让人出现嗜睡、动作不协调等症状，影响驾驶员的驾驶能力和水平，造成较大安全事故。同时对视野影响更加明显，一般人在平常状态下的视界可达180度，涵盖整个方向，一旦酒精含量超过0.8%，驾驶员的视野就会缩小，这时已不具备驾驶车辆的能力。另外，饮酒后触觉能力降低：受酒精麻醉作用，人的手、脚触觉较平时降低，无法感受到是否正常驾驶，油门、刹车及方向盘都会受影响。

所以我国法律规定严禁酒驾。酒驾检测的标准如下：含酒精的度数是指100mL中含有的mg数，如果测出的数据<20mg则为正常;如果数据在20mg～80mg之间则为酒后;如果数据在80mg～130mg之间则为醉酒;如果数据&gt;130mg则为严重酒后。

问题6：应该如何正确看待乙醇？

设计意图：本环节通过阅读资料，让学生了解乙醇进入人体后的变化，以及对人体健康的影响，培养学生理性饮酒的思想，然后从法律的角度，了解酒驾的严重性和危害性。把乙醇性质的学习融入生活现象和社会问题的分析解决中去，培养学生对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断的能力[4]，体现了科学态度与社会责任的核心素养。

结束语

（一）模型认知与证据推理的培养

本节课通过问题链引导学生思考和验证推理的正确性，通过模型的搭建和实验的探究来帮助思维的严密性的训练。

具体从C2H6O的两个模型的结构差异，猜测可能的证明方法;到金属钠与乙醇的反应，初步得出可能有氢原子连接在氧原子上;再到金属钠与乙醇反应产物氢气的检验，确认是氢原子被钠原子置换;再到定量实验证明了未被金属钠置换的氢原子与被金属钠置换的氢原子个数比为5：1。通过不断的推理，从实验中寻找证据，再推理，再从实验中寻找证据，最终排除了一切意外与可能，得出乙醇的结构是CH3CH2OH的结论。

整个过程使学生深刻地感知和体验模型认知和证据推理的相互促进关系，以及认真的态度和思维严密性对科学探究的重要性。

（二）科学态度与社会责任的培养

本节课从乙醇在生活用途的角度出发，分别列举了乙醇汽油的使用和优缺点，以及正确对待酒精饮品和酒驾的危害性，始终渗透着对待化学的科学判断和对待社会的责任意识，培养学生的“科学态度和社会责任”核心素养。

（三）本节课最大的优点就是设计了相当多的学生活动，包括：小喷壶喷酒精、拼搭乙醇的球棍模型、乙醇与钠反应的实验、乙醇的催化氧化实验、球棍模型演示乙醇转变为乙醛、体验测酒驾，让学生充分参与到课堂中来，不仅有化学实验，还有球棍模型;不仅有宏观的实验体验，还有微观的模型感受，全方位，多角度，充分激发学生学习的主观能动性。

参考文献

[1]孙重阳.化学学科核心素养的哲学解读[J].中学化学教学参考，2017（11）.

[2]胡先锦.基于学科核心素养的高中化学教学实践：以“化学能转化为电能”为例[J].中学化学教学参考，2017（12）.

[3]代黎娜.化学学科核心素养引领下的乙醇教学设计[J].中学化学教学参考，2019（11）.

[4]马燕，吴晓红.基于诗酒文化的“乙醇”教学设计[J].化学教与学，2020（5）.

作者简介：纪明霞（1983— ），女，汉族，江苏江宁人，南京市江宁高级中学，一级教师，本科。研究方向：化学教学。