优化学生实验行为,提升学生实验素养

一、设计思想

素养在词典里的释义为修习涵养、素质与教养以及平时所养成的良好习惯，其基本解释是由训练和实践而获得的技巧或能力。实验素养是科学素养的重要组成部分，是指人们在科学实验的实践过程中所表现出来的内在心理特质，包括实验的知识与技能、方法与习惯、情感与态度等以及在此基础上形成的实验能力、实验观和实验品质。基于“醇的性质和应用”本节内容中的三个实验，①钠与乙醇的反应；②乙醇与卤化氢的反应；③乙醇的分子内脱水反应，其中实验①在苏教版必修2中已经出现过，为此本节课的教学设计主要以后两个实验为载体，在优化学生实验行为的前提下，提高学生的实验技能，使学生掌握正确的实验方法和形成良好的实验习惯以及培养学生正确的实验态度和使学生增强深厚的实验情感，并在此基础上提高学生的实验能力、使学生建立正确的实验观和培养学生良好的实验品质，从而提升学生的实验素养。

二、教学目标

【知识与技能】

知道乙醇的化学性质与分子结构的关系，了解乙醇与氢卤酸的取代反应和乙醇的分子内脱水反应。

【过程与方法】

通过课堂上关于乙醇结构和化学性质的讨论，进一步体验结构决定性质，性质反映结构的观点。

【情感态度与价值观】

通过乙醇性质的实验探究，发展与人合作、善于思考、严谨求实的科学精神。

三、教学过程

【情景导入】今天我想为大家表演一个无火生火的实验（用玻璃棒蘸浓硫酸，再蘸一点高锰酸钾粉末，然后用盛有某种液体的喷壶喷一下。）

【学生活动】观看并发出惊叹声

（设计意图：课的一开始就用了一个与乙醇有关的无火生火实验，目的是要激发学生的学习兴趣。我们都知道：兴趣是一种特殊的意识倾向，是动机产生的重要主观原因；良好的学习兴趣，是求知欲的源泉，是思维的动力。）

【过渡】请问喷壶里的液体是什么？

【学生活动】生1（靠讲台）：乙醇。

【追问】你怎么知道的？

【学生活动】生1：闻到酒香味了。

【过渡】对于乙醇，我们并不陌生，在初中、高一都学习过，对它的物理性质非常熟悉，也知道了它的部分化学性质，请大家回忆，乙醇有哪些化学性质呢？

【学生活动】生2：乙醇的化学性质：①乙醇可以与活泼金属反应（如金属钠反应）；②乙醇可以发生氧化反应（燃烧；乙醇的催化氧化）；③乙醇与乙酸的酯化反应。

【过渡】请大家写出相应的化学反应方程式。

【学生板演】：①2CH3CH2OH+2Na=2CH3CH2ONa+H2

②2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O

③2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O

④CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOCH2CH3+H2O

【评一评】请大家来评一评方程式的书写情况。

【设问】化学反应的本质是旧键断裂，新键形成的过程，在以上三个反应中，乙醇断裂的是什么键呢？请在表1中注明。

（设计意图：由于学生在苏教版必修2已经对乙醇的化学性质有部分了解，在教学中先寻找一种能充当新旧知识联系的引导材料，即“先行组织者”，以帮助学生更好地同化新的知识。）

【过渡】乙醇还有没有其他的断键方式呢？请大家看一段视频（2010年南非世界杯足球赛片段）不知大家有没有留心在足球场上队员腿部经常受伤，队医是如何紧急救治的？

【学生活动】生3：首先用酒精或双氧水对伤口进行消毒，然后分析受伤类型，采取具体的措施。

生4：做了一个喷药的动作，说明用的是一种喷雾剂。

【过渡】你知道队医用的喷雾剂的主要成分是什么呢？

【学生活动】生4：乙醇。

【设问】你为什么觉得是乙醇呢？

【学生活动】生4：乙醇挥发，带走伤口周围的部分热量，使伤口冷冻。

【过渡】原理是正确的，但用的不是乙醇，而是复方氯乙烷喷雾剂（见图1）。

【设问】结合大家所学的知识，氯乙烷如何合成？

【学生活动】用乙烯和氯化氢加成。

（设计意图：通过熟悉的场景――队医紧急救治腿部受伤的队员，激发了学生的学习热情，自然地引出氯乙烷这种物质，为乙醇和卤化氢的反应做铺垫。）

【过渡】还有没有其他的方式合成氯乙烷呢？请大家看书上P68这个实验，在阅读书本的过程中，注意屏幕上给出的信息提示。（NaBr+H2SO4=NaHSO4+HBr 2HBr+H2SO4=Br2+SO2+2H2O）

组装图2所示装置：在试管Ⅰ中依次加入2 mL蒸馏水、4 mL浓硫酸、2 mL 95%的乙醇和3 g 溴化钠粉末，在试管Ⅱ中注入蒸馏水，烧杯中注入自来水。加热试管Ⅰ至微沸状态数分钟后，冷却，观察并描述实验现象。

【学生活动】分组实验。

【设问】做完实验，有何疑问？

【交流与讨论】生5（疑问）：试管Ⅱ中的油状液体是什么？

【继续追问】你想谁帮你解决这个问题？

生5：同桌。

生6（同桌）：溴乙烷。

生7（疑问）：试管I中开始加入水，浓硫酸，溴化钠的作用是什么？

生8：生成溴化氢。

【我的疑问】1.装置图中试管Ⅱ和烧杯中的水的作用分别是什么？

2.试管I中液体发黄，为什么？

【交流与讨论】生9（问题1）：烧杯中水的作用是冷却，试管Ⅱ中水的作用是使杂质与溴乙烷分离。

生10（问题2）：试管I中液体会发黄的原因是有溴生成了（浓硫酸具备强氧化性，会把Br-氧化成溴单质）。

【过渡】请大家写出溴化氢与乙醇反应的化学反应方程式，并说出乙醇在发生这个反应时断裂的键。

【学生活动】C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O，乙醇断裂的碳氧键。

【设计意图：先通过学生自己阅读课本实验（了解实验目的和实验操作），接着分组实验（组装实验仪器，添加药品，观察实验现象，记录实验现象等），再让学生提出自己疑惑的问题，同伴互助解决问题。这样的环节设计，提升了学生实验仪器的使用、组装等动手能力；同时也增强了学生的观察能力和实验结果的分析等能力；也有利于良好生生关系的形成。】

【过渡】乙醇还有没有其他的断键方式呢？请大家再做个实验，在做实验前，请看书上P69，在阅读的过程中思考如下问题：在此实验过程中，有哪些注意事项呢？

【学生活动】生11：试管要预热。

生12：要检查此装置的气密性。

生13：如果撤离装置时，先拔开盛有KOH的塞子，后熄灭酒精灯，否则会倒吸。

生14：防止有污染性气体产生，要有尾气处理装置。

【分组实验】完成图3所示实验，在试管中加入2 g P2O5并注入4mL 95%乙醇，给试管加热，观察实验现象。

【实验现象描述】组1（代表发言）：盛有KOH的瓶内不断地冒气泡，酸性高锰酸钾溶液褪色。

【追问】既然酸性高锰酸钾褪色了，在此反应中乙醇脱水生成什么物质了呢？

【交流与讨论】组1（代表发言）：乙烯。

组2实验失败（代表发言）：盛有KOH的瓶内有气泡，但我们组没有看到酸性高锰酸钾褪色。

【追问组2】那高锰酸钾的颜色有没有变浅一点。

组2（代表发言）：变浅了一点。

【对照】从本组实验用的高锰酸钾试剂瓶中倒出了一些高锰酸钾溶液，和本组实验后的溶液进行了比对，颜色根本没变。

【过渡】对发言同学语重心长地说了一句：请尊重实验事实。那还请你说一说，你们组实验失败的原因是什么？

组2（代表发言）：气密性不好。

【追问组2】你们如何判断出来的呢？

组2（其他学生发言）：盛有高锰酸钾的试管没有气泡冒出。

【了解各组实验结果】请观察到酸性高锰酸钾溶液褪色的派代表举手（有五组，还有五组没有）。

【设计意图：本实验失败的可能性较大（气密性要求很高，而且在实验即将结束时如果处理不当，容易发生倒吸），为了提高实验的成功率，要求学生在实验前归纳实验的注意事项，这样有利于学生养成良好的实验习惯――能在实验前，将实验中可能失败的因素考虑周全。其次，学生在亲历化学实验操作的过程中，不仅注意科学实验过程和方法的掌握，内心深处也必然会发生自我体会、自我感悟和深刻反思，这是因为他们既有实验成功的兴奋与喜悦，也有实验操作失败的困惑与迷茫，理智地认识成功和失败的感受和体验是正确的形成情感态度与价值观的重要基础。此外，学生既然做实验，就要有严谨的科学实验态度，就要尊重实验事实，形成正确的实验观。】

【过渡】请写出乙醇脱水生成乙烯的化学反应方程式，并标出在此反应中乙醇断裂的是什么键？

【学生活动】

【教师引导】有同学受书的影响，箭号上写的浓硫酸，而本实验中我们用的催化剂是五氧化二磷，所以不能乱写。

【过渡】是不是所有的醇都能像乙醇那样脱水呢？请分析以下醇能否脱水，并四人一组讨论什么样的醇可以像乙醇那样脱水。

【学生活动】生15：1能，2，3不能。

生16：醇能发生消去反应的条件是：①该醇至少有两个碳原子，②和羟基连接的碳的相邻碳上要有氢原子。

（设计意图：从特殊到一般，让学生认识到并不是所有的醇都能发生分子内脱水实验，能发生分子内脱水的醇必须在结构上满足一定的条件，进一步深化了结构决定性质的思想。）

【小结】乙醇发生以下化学反应的断键方式：

【课外拓展】课后先请大家自己思考，在乙醇的脱水实验中，为何选用五氧化二磷做脱水剂和催化剂，而不选用浓硫酸，它的优点是什么？再与网上查出的优点进行比对。

（设计意图：学生的学习不能仅仅局限在课内，希望拓展到课外，这样不仅可以锻炼学生收集信息的能力，更能提升学生处理信息的能力。）

四、教学反思

1.关注选修教材与必修教材在内容上的差异，适当取舍

苏教版选修教材《有机化学基础》中《醇的性质与应用》第一课时主要是对乙醇化学性质的后续补充，对照必修1和《有机化学基础》教材，重复的内容是钠与乙醇的实验。由于考虑到学生对钠与乙醇的反应印象还比较深刻，另外再做乙醇与钠的反应会冲淡本节课的重心，所以选择将钠与乙醇的反应作为已学知识进行回忆。

2.关注学生实验素养的培养

乙醇与卤化氢的取代反应和乙醇分子内脱水实验是本节课的重点和难点，如何将这两个实验利用好是本节课设计成功与否的关键。对于乙醇与卤化氢的取代反应，使用了如下设计：学生自己看书先初步了解实验―分组实验―提出实验中的疑惑―同伴解决疑惑。这样的设计不仅有利于学生阅读能力，提出问题，分析解决问题能力的提升；更有助于同学间情感的交流，有利于良好生生关系的形成；更为重要的是有利于学生实验能力的培养。对于乙醇分子内脱水实验，使用了如下设计：自己看书先初步了解实验―提出本实验的注意事项―分组实验―观察现象得出结论―分析实验失败原因。这样的设计充分挖掘了学生的自主学习能力，更有助于学生实验习惯、实验态度、实验能力等素养的提升。

参考文献：

范志鹏.试论化学实验素养[J].化学教育，2006（10）：49-50.

作者简介：黄宏，男，1979年生，就职于江苏省常州市北郊高级中学，中学一级教师。