基于“证据推理与模型认知”核心素养下的“乙烯”教学设计
龙冬梅 梁永锋
[摘???要]以“乙烯”的教学设计为例，基于乙烯的性质，分析构建乙烯的结构，进而推测乙烯的用途，培养学生“证据推理与模型认知”的核心素养。同时，教学的每一个环节都设计了评价方法和目标，整个教学过程体现了高中新课程理念。
[关键词]证据推理;模型认知;核心素养;乙烯;教学设计
[中图分类号]???G633.8????????[文献标识码]???A????????[文章编号]???1674-6058（2019）35-0073-03
培养化学学科核心素养是以化学学科为出发点，重点培养学生学习化学学科知识和形成运用化学思维和化学技术解决生活实际问题的化学基本能力，促进学生形成终身发展的观念[1]。在高中化学学科核心素养的5个维度中，“证据推理与模型认知”是实验探究的思维本质与基础，其内涵是“具有证据意识，能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设;通过分析推理加以证实或证伪;建立观点、结论和证据之间的逻辑关系;知道通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立认知模型;能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律”[2]。在教学中利用证据背后隐藏着的事物发展规律构建模型，寻找规律，并在构建解释的过程中，用科学证据来支撑所持观点[3]，在交流中得到最佳答案。这既能增强教学的趣味性，调动学生的学习积极性，又能不断培养学生收集信息、整理信息、分析信息的能力和创新思维。现以课题“来自石油和煤的两种基本化工原料——乙烯”为例，谈谈如何在教学过程中落实“证据推理与模型认知”核心素养的培养。
一、教学背景
本节课是人教版化学必修2第三章第二节《来自石油和煤的两种基本化工原料》的内容，位于烷烃之后，苯之前，是学生对不饱和烃的首次学习，为苯的学习起到了铺垫作用。在本节课之前，学生已经学习了以甲烷为代表的简单烷烃的结构、性质等有机物的基础知识，对“结构—性质—用途”和“性质反映结构”的关系有了初步认识。而且，学生还掌握了碳的四价理论，理解饱和烃的概念，这为本节课不饱和烃的引入做好了铺垫。但学生尚缺乏相关的数理知识，故对有机物反应原理的理解有一定的难度，对新引入的“加成反应”这样的反应类型会有一定的认知困难。
二、教学设计
（一）教学目标与评价目标
1.教学目标
（1）通过对乙烯结构的探究，初步形成从现象预测结果的思维模式;
（2）通过实验探究乙烯的性质及用途，建立有机化合物“结构—性质—用途”的认知模型;
（3）通过不良商贩利用乙烯催熟水果的案例，增强合理使用化学品的意识。
2.评价目标
（1）通过学生对乙烯结构的分析和判断，诊断并发展学生对物质结构的认识进阶和认识思路的结构化水平;
（2）通过学生对探究乙烯性质实验的交流与点评，诊断并发展学生的实验探究能力;
（3）通过学生对不良商贩的行为的讨论和点评，诊断并发展学生对化学价值的认识水平。
（二）教学思路
三、教学过程
（一）结构探究，证据推理
【情景导入】播放“乙烯为何如此重要”的视频报道，提示学生乙烯来自于石油化工，是重要的石油化工产品，乙烯的产量标志着一个国家石油化工的发展水平。
【提出问题】乙烯是什么？其结构怎样？（已知乙烯中含有碳、氢元素）
【学生讨论，寻找证据】确定乙烯组成中碳、氢原子的数目。定量取样进行充分燃烧，依次通过浓硫酸、碱石灰，分别测定反应前后的质量，计算物质中存在的元素及原子个数比。
【史话支持】介绍“李比希燃烧法”测定有机化合物中碳、氢元素的方法及贡献。
【思考计算，寻找证据】取2.8?g气体充分燃烧，将生成的气体依次通过浓硫酸、碱石灰，测得分别增重3.6?g和8.8?g。从实验数据能推出哪些结论？
【小组匯报，整理证据】以上实验数据的计算结果说明乙烯中只存在碳、氢两种元素，乙烯的相对分子量为28，碳氢原子个数比为1∶2。
【学生归纳，建立模型】确定分子式为C2H4?。
【提出问题】乙烯的结构是怎样的？
【实验探究，寻找证据】（1）将气体通入酸性KMnO4溶液中，观察现象;（2）将气体通入溴的四氯化碳溶液中，观察现象。
【学生归纳，整理证据】（1）溶液分层;（2）酸性KMnO4的紫色和溴的四氯化碳溶液的橙红色均褪去。
【猜想假设】酸性KMnO4溶液和溴的四氯化碳溶液褪色，说明乙烯与甲烷的结构不同。
【验证分析，初建模型】请同学们试着动手制作乙烯分子的球棍模型和比例模型，并写出它的分子式、结构式、电子式和结构简式，进行交流汇报。
【汇报交流，优化模型】
分子式：C2H4
结构式：
电子式：
结构简式：CH2=CH2
说明乙烯中含有C=C。
【史话支持】已知：断开1?mol?C-C平均所需能量约为345千焦，而断开1?mol?C=C平均所需能量约为610.9千焦。
【计算分析，寻找证据】通过断键时所需能量的数据分析发现，断开1?mol?C=C平均所需能量约为610.9千焦，并不是单键的2倍，而是比2倍略少，看来，只需要较少的能量，就能断开C=C中的一个价键;断开C=C中的两个键，需要的能量大小并不一样，其中有一个较小，容易断裂。
