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标题 基于主题式教学的教学设计与实践
范文

    姚明站 唐李铭

    

    

    

    摘要:通过主题式教学,为学生建立真实化的学习情境,对教学材料创设有意义的连接,将关注点集中在学生身上,对学习环节的各个层面进行量身定做的设计,重新组织和整合教学内容,让学生主动探究、积极体验并建构学科知识,培养学生多视角、深层次的思考能力,使学生在学习中具有完整的思考过程体验,进而建构解决问题的思维模型。

    关键词:主题式教学;思考过程体验;建构思维模型

    文章编号:1008-0546( 2019)07-0071-04

    中图分类号:G633.8

    文献标识码:B

    doi: 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.07.021

    在突出化学核心素养教学及立德树人的命题指导下,学科观念、学科思想在命题中更加显现出来。从近年来全国各地高考命题的情况看,化合物同分异构体的考查方向多侧重于多官能团的位置异构考查,考生需要结合题目信息确定物质的分子式和官能团,再书写符合题意的同分异构体。其中芳香族化合物的考查更为常见,原因是芳香族化合物在苯环上取代的可能性相对固定,而真实情境中的有机物往往分子量稍大,利于与情境相结合进行考查。

    生活中的常用药阿司匹林,结构相对简单,有羧基和酚酯基,同时又有苯环,有较多的同分异构体,与有机化学相关知识点联系紧密,基于此设计了以阿司匹林为对象的主题式教学,开展了以“素养为本”的给定条件下同分异构体的书写的教学。

    一、教学目标

    通过阿司匹林以及与之同分异构的其它药物,认识有机物结构和性质的多样性,了解化学变化的对立统一、联系发展;从有机物性质与结构的关系理解,培养宏观辨识和微观探析的意识,学习基于证据推理的思维方法;通过“宏一微一符”三重表征结合的方法构建符合特定条件的有机物同分异构体的书写模型;通过合作交流、自我提升激发学习热情及科学探究精神。

    二、教学设计

    【引入】展示阿司匹林说明书,了解阿司匹林的分子式、结构简式以及其具有的官能团。

    环节1:从阿司匹林看有机物分子式的判断

    【活动l】阅读下列材料,回答问题:

    不饱和度是有机物分子不饱和程度的量化标志,用希腊字母Ω表示,计算公式:Ω=(碳原子数x2+2-氢原子数)÷2。若不饱和度为l,表示分子中含有一个双键(C=C或C=O)或一个环。

    (1)常见结构的不饱和度(见表1)

    (3)分子式为C2H40的不饱和度等于多少?写出其所有可能的结构简式。

    (4)迅速判断下列有机物中与阿司匹林

    【设计意图】阅读学习不饱和度的概念,通过问题(1)的训练建立不饱和度与结构之间的联系,为有机物分子式的确定奠定基础;根据有机物的结构简式确定有机物的分子,很多同学都是“硬上”,无论是哪种元素都是扳着指头数,不但费时,特别针对较复杂结构极易数错,毫无章法。

    根据有机物的结构简式确定分子式,其中碳原子数只能靠硬数,0、N、X(卤原子)等一般不会太多硬数也不费事,但氢原子数往往较多且有机结构有时是以键线式给出,硬数就非常困难,这就是引入不饱和度的真正目的所在,可以通过不饱和度进行计算而得氢原子数目。通过问题(2)确定阿司匹林的分子式,构建确定有机物分子式的模型:①给有机物中碳原子编号,以确定碳原子个数(如苯环结构6个碳原子等,因不是命名编号起点无关紧要);②数清0、N、X等其它非氢原子数目;③计算有机物的氢原子数目:若为烃或烃的含氧衍生物(0原子的出现不影响H原子数的计算),只要先算出有机物的不饱和度,根据Ω=(C原子数x2+2-H原子数)÷2计算H原子数目;若含有一X或-N02等,由于-X和-N02均是取代一个H原子,所以-X和-N02每增加一个,对应的H原子就少一个;若含有-NH2或-NH-的形式引入N原子,则每多一个N原子对应就多一个H原子;④书写有机物的分子式。有机物分子式确定模型中最为困难的是H原子数目的确定,具体建构的过程也不必一次性完成,可以在学习过程中不断完善。如在学习各类烃的通式时构建烃分子中H原子数一定为偶数的特点,学习卤代烃时构建其是由烃中H原子被卤原子取代而来。

    问题(4)的训练特别关键,如何迅速判断是否为阿司匹林的同分异构体需要紧抓两点:一是同分异构体的概念;二是阿司匹林分子共有9个C原子(除苯环外还有3个)、4个0原子、Ω=6(除苯环外为2),而8种结构与阿司匹林相似都具有苯环结构,所以只要关注侧链有3个C、4个0且Ω=2就可以迅速判断出来。通过问题(3)和问题(4)训练学生的逆向思维能力,为同分异构体的书写思维模型的构建作好铺垫。

    问题(5)的训练是在问题(4)的基础上确定有机物的官能团(类别)异构,这也是同分异构体书写的关键步骤之一。就羧基而言,就可以变出如酯基、醛基和羟基、醛基和醚键、羰基和羟基、羰基和醚键等诸多不同结构。也可以总结归纳一下其它常见的官能团异构。

    环节2:从阿司匹林看有机物官能团类型的判断

    【活动2】交流与讨论下列问题:

    (1)从下列选项中选择符合阿司匹林及其同分异构体X的性质。

    ①能与Na反應;

    ②能与NaOH溶液反应;

    ③能与NaHC03溶液反应;

    ④能与FeCl3溶液发生显色反应;

    ⑤能发生银镜反应;

    ⑥能与新制Cu(OH)2产生砖红色沉淀;

    ⑦能与溴水发生取代反应;

    ⑧水解产物能与FeCl3溶液发生显色反应。的性质

    (2)根据下列描述写出相对应的含氧有机结构片段。

    ①能与Na反应,但不能与NaOH反应:

    。

    ②能与NaOH反应,但不能与Na反应:

    。

    ③能与NaHC03溶液反应放出C0:气体:____。

    ④能发生银镜反应,但不能与NaHC03溶液反应放出CO2气体:____。

    ⑤不能与FeCl3溶液发生显色反应,但水解产物之一能发生此反应:____。

    (3)写出分子式为C7H602符合下列条件的有机物的结构简式。

    ①能与NaHC03溶液反应放出C02气体:______。

    ②Imol该物质能与含2mol NaOH的水溶液反应:_____

    。 ③既能水解又能发生银镜反应:____。 【设计意图】从全国各地试卷命题中可以发现,同分异构体的书写一般都是限定具有某些指定性质(即具有某种指定官能团)的同分异构体的书写,故而只有熟知各类官能团的性质才能迅速确定要书写的有机物具有的官能团的类别,对官能团的性质进行复习归纳是非常有必要的。通过3个有梯度的问题的设置,逐步深化学生对官能团性质的认识,训练学生的思维敏捷性,进一步为同分异构体的书写奠基。

    环节3:从阿司匹林看有机物官能团位置的判断

    【活动3】交流与讨论下列问题:

    0

    (1) 3有几种不同化学环境的氢?若不改变苯环取代基的结构,两个取代基处于什么位置核磁共振氢谱峰数目最少?写出其结构简式。

    (2)分子式为C8H802,属于芳香族化合物的有机物有多种。

    ①写出只有4种不同化学环境的氢所有可能的结构简式(除苯环外不含其它环状结构)。

    ②从上述结构中任选一种,用文字描述出其区别于其它物质的性质,请同组同学迅速指出其结构。

    【设计意图】核磁共振氢谱是同分异构体的书写中进行结构确定的常用限定条件,通过问题(1)让学生认识到苯环对称结构对氢的种类的重要影响。根据等效氢判断规则可知,阿司匹林分子共有6种不同化学环境的氢:若不改变苯环取代基的结构,两个取代处于对位时分子结构具有高度对称性,只有4种不同化学环境的氢,此时氢的种类数最少。问题(2)训练学生的同分异构体的书写规则以及思维的全面性和深刻性,开放性很强,很具有挑战性。

    环节4:从阿司匹林看有机物同分异构体的书写

    【活动4】交流与讨论下列问题:

    (1)写出满足下列条件的阿司匹林( O-CCH3)

    COOH的一种同分异构体Y的结构简式:________________________ ①能遇FeCl3溶液显紫色;②苯环上只有一种一溴取代物;③能发生银镜反应;④1mol该化合物能分别与1mol NaOH和2mol金属钠反应。

    要求:①条件要简单正确,题于中不出现有“某官能团”、“若干取代基”等;

    ②若所命试题答案与所给结构不同,任务宣告失败;

    ③答案可以不唯一,但若所命试题答案与除所给结构外还有超过两种结构,任务宣告失败。

    (3)根据本节课的学习,总结同分异构体书写的一般程序,画出思维导图。

    【设计意图】通过前3个环节的开展,为最终限定条件的同分异构体的书写作好了准备。问题(1)由题给信息知其分子式为C9H804,其不饱和度为6;由“能遇FeCl3溶液显紫色”,可推知分子含有Ho≤二≥结构单元,减去6个C、1个0以及4个不饱和度,还剩下3个C、3个0以及2个不饱和度;由“苯环上只有一种一溴取代物”,可推知苯环上的氢均等效,说明分子具有高度对称性;再由“发生银镜反应”,可推知分子中含有-CHO和由“1mol该化合物能分别与1mol NaOH和2mol金属钠反应”,可推知该分子有一个酚羟基、一个醇羟基,由于分子具有高度对称性,这两个羟基必然处于分子的对称轴上,即排在苯环的对位上,再结合剩余的C、0的个数以及不饱和度可知,必还有两个醛基对称地分布在分子对称轴的两边。可以推断出符

    问题(2)通过任务完成,学生自编习题并相互进行评价,使学生学会思考、学会学习,不仅把知识“装进”自己的头脑,还要学会对问题进行分析和思考,再把知识变为自己的“主见”,自己的“能力”,是检验学生知识掌握程度及运用能力的一种有效方法,从而达到跳出题海全面掌握知识的目的,极大地调动了学生的学习兴趣,使得学生由机械呆板的乏味“刷题”者变成了有兴趣的研究者。最后再由学生画出同分异构体的书写的一般程序,画出思维导图,内化成思维模型,形成自己的能力。

    三、反思与启示

    1.通过主题式教学,为学生建立真实化的学习情境,对教学材料创设有意义的连接,从而激发学生的学习潜能,更有利于促进师生及学生间的合作和协调关系。主题式教学将关注点集中在学生身上,对学习环节的各个层面进行量身定做的设计,选择合适的主题,重新组织和整合教学内容,让学生主动探究、积极体验并建构学科知识,在知识积累过程中提升学生信息获取、逻辑思维等多方面的能力,有利于培养学生多视角、深层次的思考能力,使学生在学习中具有完整的思考过程體验[1]。

    2.任何事物背后必有道理,所谓思维模型其实就是万物背后的那个道理,它指导我们,面对一个问题,应该如何去做,如何去解决。细细揣摩之后,还能告诉我们这样做之后的结果是什么,以及这样做的原因。在教学中,教师要通过组织教学,逐步建构解决问题的思维模型,以期培育学生的模型认知能力。以思维模型建构为核心的教学有助于学生提升解决实际问题的能力,开发自我潜能,发展多样个性。

    参考文献

    [1]金芳芳.“主题式复习”的实践和思考[J].中学化学教与学,2019(1):40-43

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更新时间:2025/1/1 8:16:18