《最简单有机物――甲烷》中探究设计和研究.docx

《最简单有机物一一甲烷》中探究设计和研究 一、背景 本节是学生在中学阶段（高一年级）第一次接触有机物 中代表物的结构和性质的有关内容，学生对教材的内容是比 较陌生的。之前初三的有关甲烷的内容只是简单的了解，基 本没有形成系统的有机物的学习方法，因此在教学中要特别 注意引导学生的思维，形成学习有机物的基本方法，为高二 的选修打下基础。 本节内容教学目标有3个： 1?通过确定甲烷分子式的教学，使学生初步掌握确定气 态痊分子式的方法。 在复习碳原子的原子结构和共价键知识的基础上，要 求学生掌握甲烷的电子式、结构式的写法，并了解甲烷分子 的正四面体结构。 掌握甲烷的重要化学性质一一取代反应。 各位读者对于本内容的传统教学方式应该是再熟悉不 过了，已知甲烷的摩尔质量和含碳量以及含氢量，然后计算。 展示模型，告知学生是正四面体结构，再以此为基础介绍其 他内容。化学性质学生只了解甲烷的燃烧，故以演示实验或 视频展示来学习取代反应。这样一堂课后，学生对于甲烷的 基础知识肯定了解到位，但是从中体现的学习方法和学科思 想基本为零，后续学习乙烯、苯则再次重复。 那么这样的教学模式是否可以打破呢？即使是陌生的 内容是否也可以进行适度的探究呢？在探究的过程中是否 也可以体现学习方法和渗透学科思想呢？如果本节课能获 得成功，那么这样的设计模式能否推广到髙一有机化学的教 学中去呢？基于这样的思考，笔者决定进行大胆的尝试，力 求打破高一有机化学的教学模式。现将这节课的内容分三个 部分逐一和各位读者分享，如果有不恰当的地方，请同行批 评指正。 二、过程 案例一：甲烷的组成 ［提出猜想］ 猜想1： O 猜想2：甲烷由碳、氢、氧三种元素组成？ ［实验验证］。 这个过程设计体现了化学学科中的两种分析方法。一种 是定性的判断，用于猜测元素的种类，然后自行设计实验加 以证明。一种是定量的计算，用于确定最终的结论。其中猜 想1以及实验设计的答案虽然非常简单，但是从中体现出了 高考中的热门题型：已知部分猜想然后让考生补充完整，并 自行设计实验证明结论。这种题型有一定的难度，但是所谓 的猜想是有规律的，可以从题目给出的猜想中分析，这种意 识需要在平时加以训练，高一虽不需要很大的难度，但可以 从简单问题出发，既激发学生学习化学的兴趣，又可以提高 学生解决问题的能力，当然主要是培养学生解决这一类问题 的意识（大概的方法和角度）。甲烷在氧气中燃烧并不能说 明有氧元素。怎样证明是否有氧元素呢？还需要测定什么量 呢？两种预设的方法均出自学生的讨论：①计算参加反应甲 烷的质量，求出水和二氧化碳中C和H的质量。再比较m（甲 烷）是否等于m （C） +m （H）o②计算消耗氧气的质量，求出 水和二氧化碳中0的质量。再加以比较m （氧气）是否等于 产物中氧元素质量之和。这种元素守恒的思想在后续高二的 选修教学中将会体现的尤为明显，故在高一逐步渗透。 ［材料信息］ 已知：甲烷分子中（质量分数）含碳75%,含氢25%, 甲烷的密度在标准状况下是0. 717g/L,利用这些数据怎样确 定它的分子式？ 将分子式的计算以信息的形式呈现出来。大部分学生的 答案是从单位换算的角度得出结论：标况下气体的密度乘以 22. 4即可得到该气体的摩尔质量。再根据百分比含量求出C 和H的具体个数，从而确定分子式为CH4。但就在此时，有 位学生举手说刚才的方法比较麻烦，讲出了自己的观点：75% 除以12比上25%除以1,得出1 : 4,从而确定分子式为CH4O 这一方法的出现，学生的话匣子打开了，有人同意，有人反 驳。其实这恰恰就引出了有机中的一个问题：最简式和分子 式的关系。此时完全可以留下疑问，教师不必强调，因为在 乙烯的学习中就会揭晓。这样反而会吊起学生的胃口。 案例二：甲烷的分子结构（空间构型） ［提出猜想］ 猜想1 ： O 猜想2 ： o ［材料信息1CH2C12有固定的熔沸点，无同分异构体。 ［动手验证］学生构建模型。 这一过程的设计主要是让学生充分发挥自己的想象力， 利用日常生活中的材料搭模型，探究甲烷的空间结构。并利 用信息验证猜想结构的准确性。 这其中涉及一些数学知识，由分子式可以猜测4个H围 绕在C周围有两种可能性：平面的四边形和立体的四面体。 究竟是哪一种呢？ CH2C12有固定的熔沸点，无同分异构 体”这一信息将学生引向同分异构体的方面。正方形的对角 线和邻边是不同的，所以CH2C12存在同分异构体。正四面 体的任意两个顶点均一样，所以CH2C12不存在同分异构体。 故甲烷是正四面体。 此设计的成功之处在于，学生活动中先没有任何提示， 完全是学生自行猜想，利用材料构建模型。从实践看，大部 分学生根据数学知识可以有两种猜想，可以体会到猜想成功 的乐趣，但没有办法确定为哪种情况，可以说对结果是比