核心素养视角下POEC教学策略的“乙烯”教学实践

卢珊

摘要：本文在核心素养的视角下，阐述了 POEC教学策略在“乙烯”教学中的重要应用。教学以除去柿子的涩味真实问题引入，引导学生依照疑问—猜想—实验—解释—建构五个基本步骤积极主动地参与学习，将乙烯的知识线、观念线和素养线有机融合；通过微型化、数字化等实验，提升学生的探究精神和创新意识；以柿子储运防腐作为链式情境，检测、评价学生对乙烯知识的理解和应用水平；展开乙烯开发和使用的讨论，提升社会责任感，树立学生科学的人生观和价值观。

关键词：乙烯；实验探究；POEC教学策略；核心素养

文章编号：1008-0546（2023）08-0056-05   中图分类号：G632.41   文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2023.08.012

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“新课标”）要求培养学生的化学学科核心素养，提升学生的科学精神和社会责任。[1]中学化学教师在教学中应将学科知识与真实生活情境相融合，建构起以化学视角认识事物并解决实际问题的思想和方法，如结构观、元素观和转化观等。POEC（Pre- dict -Observe-Explain- Comparision）策略是预测-观察-解释-比较教学策略的简称，与传统的 DOE（Dis- play-Observe-Explain，演示-观察-解释）策略不同，如图1所示。

POEC 策略更强调学生的主体性，要求教师创设合理情景，引导学生大胆预测，通过实验探究对预测进行证实或证伪，最后学生能够对所得结论进行解释说明，并建构知识体系与核心观念。[2] POEC策略重在以问题为核心，激发和维持学生的学习动机。笔者采用POEC教学策略引导学生对人教版必修第二册教材中乙烯的结构和性质进行探究，提升学生的学习和思维方式，培养学生的创新精神和实践能力。

一、预、测、核、动——识教材，明课标

学生在学习乙烯之前，仅学习了以甲烷为代表的烷烃结构和性质（主要为取代反应），能初步从元素组成和分子结构角度认识有机物，但有机物中“结构与性质”的关系仍需进一步加强。根据教材和“新课标”要求，乙烯的学习目标可以如下理解：

預：在课前预习和课中学习中强调学生要有预见和大胆的设想，突出对乙烯分子中碳碳双键有一个键易断开，化学性质活泼的特点展开，树立结构决定化学性质的观念与认知目标。

测：在预的基础上引导学生测试自我预见的真伪，体会化学结构观、元素观和转化观等学科观念的运用，多角度、多方法调整假设，培养核心素养目标。

核：教材中，本节课知识的核心问题是结构与性质的关系，培育学生的核心是在提升学习知识的能力，树立正确的化学学科价值观，两者核核相联，互长互进。

动：课堂的链式情景、乙烯双键的模型构建、乙烯性质实验的探究，其目的都是激发学生的学习动机，诱导与维持学生学习化学的行为，使学生能持之以恒地学习化学。

二、观念、知识、素养三线共织教学设计网

教师进行乙烯教学设计时，既要看到具体的化学知识，也要关注知识背后隐藏的科学观念和学科素养，帮助学生形成乙烯结构化的认识思路（如图2）。

三、基于 POEC教学策略的“乙烯”教学实践

1.景文导入，兴趣盎然，古今同识

（1）图景描述

【教师】（投影）柿子从未成熟到成熟的形态变化。

（2）感知世界

【学生】两名学生品尝成熟与未成熟柿子（如图3），并对柿子口感加以描述。

（3）材料铺垫

柿子含有大量糖类和维生素，营养价值高。柿子在未成熟之前都含有大量鞣酸，吃到嘴里会产生一种收敛性的麻涩感；成熟的柿子鞣酸含量较少，还会散发一种可以催熟水果的气体。

（4）师生互动

【教师】如何除去柿子的涩味？

【学生】（讨论）方案1：将未成熟柿子放成熟果实旁催熟；

方案2：置于碱性溶液（石灰水）中浸泡；方案3：日光灯24小时照射……

【教师】（放映视频）将两个未完全成熟的柿子（程度相似）分别置于玻璃容器中，其中一个放入成熟苹果，24小时后观察现象（如图4）。

【教师】苏轼在《格物粗谈·果品》中也有类似记载，“红柿摘下未熟，每篮用木瓜三枚放入，得气即发，并无涩味。”

【教师】乙烯是一种具有能使果实催熟本领的神奇气体。

设计意图：以除去柿子中的涩味引入，学生通过回顾旧知或阅读材料获取信息，采用学生自评、生生互评、教师点评等方式对实验方案进行可行性分析，如此设计能激发学生的学习乙烯的兴趣，培养学生运用化学思维解决生活问题的意识。

2.激疑预测，去伪求真，探索结构

为了更好地让学生理解单键与双键的异同点，本节课运用 POEC 教学策略，依照疑问—猜想—实验—解释—建构5个基本步骤，引导学生积极、主动地参与学习。

（1）活动探究

【教师】根据碳原子形成四个共价键的原则，将乙烷（C2H6）的球棍模型搭建成乙烯（C2H4）。

【学生】书写乙烯的电子式、结构式、结构简式。

【教师】对比乙烷，乙烯分子组成和结构有何不同？

【学生】分子组成：乙烯比乙烷分子少两个氢原子；分子结构：2个碳原子和4个氢原子共面，键角约120°，含碳碳双键（官能团）。

（2）问题与假设

【教师】我们知道，1+1=2，那么，类推：单键+单键=双键，对不对呢？

【教师】通过实物模型可以解决乙烯具有碳碳双键的结构，并不能预测碳碳双键中的每个碳碳键是否等价。

【教师】乙烯和乙烷分子中的键能参数（如表1）

【教师】根据原子杂化轨道理论，乙烯中碳原子均以 sp2轨道杂化，两个碳原子间通过杂化轨道形成一个σ键，纺锤形的p轨道间形成π键。因此，破坏乙烯两个碳原子之间的两个碳碳键所需要吸收的能量不同。

【学生】乙烷与乙烯用注射器分别注入到溴的四氯化碳溶液中，解释求证（如图5）。

【教师】乙烯具有碳碳双键结构，与两个碳碳单键不同。

设计意图：在POEC教学策略指导下，结合乙烯的化学式激起学生对乙烯结构的猜想（P），引导学生搭建乙烯的球棍模型，观察乙烯的结构特点（O），强化成键分析—材料寻找—理论支撑—实验论证科学解释结构的意识（E），培养学生宏观辨识和微观探析的学科素养。

3.改进实验，创新意识，指导生活

【教师】乙烯的组成结构与化学性质有何关联呢？

【学生】点燃纯净的乙烯气体，并用点燃的导管嘴在白色的瓷砖上写出英文字母C（如图6）。

【教师】（1）为什么乙烯燃烧的火焰与乙烷相比特别明亮？

（2）黑色的“C”是乙烯燃烧后生成的什么产物呢？

【教师】高温碳颗粒会发出明亮的光。

【教师】根据乙烯的分子组成思考。

【学生】乙烯含碳量高，燃烧不充分产生碳颗粒，火焰明亮并伴有黑烟。

【教师】乙烯还可能被哪些氧化剂氧化？乙烯的氧化产物是什么，设计实验证明？

【学生】向盛有酸性 KMnO4溶液的西林瓶中通入适量乙烯气体，并将产物通入澄清石灰水中，若溶液浑浊，则有CO2产生。

【教师】当产物 CO2量少时，澄清石灰水不会有明显的浑浊现象。

【教师】将充满乙烯气体的集气瓶连接CO2传感器，向集气瓶中加入酸性KMnO4溶液，观察（如图7）。

【教师】我国是产柿最多的国家，因柿子口味独特备受东南亚市场的青睐。柿子从我国长途海运到菲律宾的过程中，为防止柿子成熟腐烂，应该在盛放柿子的容器中放入以下哪种物质      （ ）

A.铁

B.酸性KMnO4溶液的硅藻土

C. NaOH溶液

D.硫酸溶液

【教师】乙烯具有碳碳双键结构，两个碳碳键不同，能被KMnO4、O2等氧化。

设计意图：由于结构的不同，学生能够预测（P）乙烯与烷烃化学性质的不同；通过乙烯燃烧实验的改进，让学生更加直观地观察（O）到乙烯的氧化产物，并从元素观和价态观视角解释（E）乙烯氧化反應的现象和产物。通过 CO2传感器检验乙烯被 KMnO4氧化的产物，让学生感受数字化实验带来的灵敏（300ppm）和快速。

4.模型建构，解释历程，科技创新

【教师】乙烯的双键结构具有哪些特殊的性质？如何建模呢？

【师生互动】结合乙烯的键能信息及与溴的四氯化碳溶液反应的现象，分析乙烯与溴反应可能的断键位置。

【教师】幻灯片动画模拟乙烯与溴发生加成反应的历程（如图8）。

【学生】学生分组模拟乙烯的加成反应（图9）。

【教师】建立烯烃加成反应模型：

【教师】写出乙烯分别与 H2和 H2O（工业制酒精）在一定条件下发生加成反应的方程式。

【教师】多个乙烯分子，碳碳双键断裂一个后，每个碳原子各剩一个单电子，可以如何成键使每个碳达到8电子稳定结构。

【教师】模拟多个乙烯分子断键、成键的过程，并书写加聚反应方程式，并且介绍单体、链节、聚合度等化学用语。

【教师】

1.港珠澳大桥的吊索是由14万根超高分子量聚乙烯纤维组成，具有质轻、耐光、化学稳定等特点。

2.2021年3月16日美国麻省理工学院研发了一种聚乙烯面料，[3]这些面料比传统布料绿色环保，具有质量轻、透气性好、易清洗、快速干燥等特点（图10）。

【教师】石油工业发展的早期，乙烯、丙烯被当成废弃物白白烧掉，曾经的废弃物如今得到了充分利用，你能从中得到怎样的启示？

【教师】乙烯具有碳碳双键结构，其中一个碳碳键易断裂而使乙烯化学性质活泼，易发生氧化反应、加成反应和加聚反应。

设计意图：通过乙烯的键能参数和乙烯与溴反应的现象（O），解释（E）与溴的反应的历程，建构（C）烯烃加成反应的模型。利用实物模型和真人秀展示，强化学生对加成反应和加聚反应的理解。运用加成反应生产酒精和加聚反应生成高分子材料，使学生感受到学科知识与生产实际的紧密联系，培养学生的科学探究和创新意识。

5.课后任务，深化认识，制作智慧作品

【教师】通过对乙烯的结构、性质、用途等内容的深入学习，同学们选择任一视角，绘制关于乙烯主题的手抄报，谈一谈本节课的收获（如图11）。

四、POEC教学策略在课堂教学中的反思

1.创设真实情境，关注科技创新

设置生活化的教学情境可以营造轻松、高效的学习氛围，如本节课布置除去柿子中的涩味、防止柿子储运腐烂等任务，让学生感受到乙烯在生活、生产中的应用价值，学习过程中对问题的质疑和辩论，对实验的改进和创新，培养学生的科学探究和创新意识，课堂最后通过前沿科技拓展学生视野，通过我国乙烯工业从无到有的迅猛发展，培养学生实现中华民族伟大复兴的社会责任感。

2.注重表现性评价，促进深度学习

POEC教学策略有预测、观察、解释、建构四个维度作为表现性评价的目标，如课堂教学可通过提问、质疑、辩论等方式评价并发展学生的多角度解释能力，通过表述、自评、交流等方式评价并提升学生实践应用能力。本节课借助无形的“引擎”——表现性评价，牵动着学生积极主动地参与学习，使课堂真正转向以学生为主体的教学模式。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]王先锋.对核心素养视域下高中化学POEC教学策略的新认识[J].中学化学教学参考，2018（17）：7-10.

[3] Alberghini，M.，Hong，S.，Lozano，L.M. et al. Sustainablepolyethylene fabrics with engineered moisture transport for passive cooling，Nature Sustainability，2021，4（8）：715-724.