基于有机物研究方法应用的教学活动设计——以高中化学选修5“葡萄糖”为例，本文主要内容关键词为：有机物论文,葡萄糖论文,为例论文,教学活动论文,高中化学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
与传统的有机化学知识内容相比，“研究有机物的一般步骤和方法”是高中化学选修5有机化学基础课程新增加的内容。现行《普通高中化学课程标准（实验）》对这一新增内容的要求是：知道通过化学实验和某些物理方法可以确定有机物的结构[1]。《考试说明》（北京卷）将此内容定为“Ⅱ级——理解（掌握）”层次[2]，由此可见该内容的重要性。在人教版教科书中，“研究有机物的一般步骤和方法”是选修5有机化学基础第一章第四节的内容。教科书以乙醇为例，从工业乙醇的分离、提纯开始，分析乙醇的元素组成与相对分子质量的测定，确定乙醇的分子结构。目的是使学生通过比较熟悉的物质——乙醇，掌握研究有机物的基本步骤，这是一个“由特殊到一般”的认识过程。但是随后的第二章烃和卤代烃、第三章烃的含氧衍生物等内容的编排中，却没能完整地应用这些基本步骤和方法对一系列有机物进行研究。现实中，由于缺乏“由一般到特殊”的实践认识过程，学生对“研究有机物的一般步骤和方法”的认识常常停留在文字叙述或某一步骤的应用上，难以运用该方法、步骤对陌生有机物的结构和性质进行研究。为了使学生能够真正掌握研究有机物的一般步骤和方法，并且能够利用一般步骤和方法对具体物质进行研究，提升认识和研究有机化学物质的能力，笔者从教学设计的角度，以“葡萄糖”为例，就如何将研究有机物的一般步骤和方法应用于具体有机物教学中进行探讨。
一、“葡萄糖”的教学内容及价值分析
葡萄糖作为生活中常见的有机物之一，人教版必修2教科书将其作为基本营养物质进行介绍，人教版选修1《化学和生活》模块，将其作为生命的基础能源之一在第一章也做了阐述。学生通过必修2和选修1的学习，知道了葡萄糖是人体内重要的供能物质，了解了它的分子组成和特征反应。人教版选修5教科书将葡萄糖的内容安排在第四章，将其作为生命中的基础有机化学物质之一来介绍。教科书分别在必修和选修中反复安排这部分内容，目的是使学生从能量和营养物质的角度了解糖类的组成、结构、主要性质及其对人类的重要贡献，认识化学科学在生命科学发展中的重要作用[2]。
选择“基于有机物研究方法应用的教学活动设计”作为主题，将葡萄糖作为研究对象，主要基于如下考虑：一是通过以前的学习和生活经验，学生对葡萄糖及葡萄糖产品比较熟悉，学习兴趣浓厚；二是葡萄糖作为含有多官能团的有机化合物，它的性质是羟基、醛基性质的综合与扩展。基于有机物研究方法应用的葡萄糖教学，不仅使学生学习葡萄糖的相关知识，巩固含有羟基、醛基的有机物发生的化学反应，而且对含有多个官能团的有机物，就如何确定官能团的种类和数目进行分析和探讨。更重要的是通过“葡萄糖”这个物质载体为学生“授之以渔”，明确如何运用研究有机物的步骤和方法对陌生有机物进行研究的一般程序，对学生中学阶段有机基础知识的学习和未来进行有机物研究有重要影响。
二、“葡萄糖”教学目标及整体框架设计
本设计的学习目标是：以葡萄糖作为研究对象，利用研究有机物的步骤、方法，对葡萄糖的组成、结构和性质进行研究；学生在探究过程中体会有机物研究方法的应用，培养探究有机物的能力，为今后的有机化学的学习打下良好的思维基础。在学习目标的统领下，基于有机物研究方法应用的葡萄糖教学，以有机物结构决定性质的思想为指导，围绕“葡萄糖的组成——葡萄糖的分子结构——葡萄糖的性质”几个环节展开教学。在活动设计方面，注重从研究有机物的方法角度，通过问题引发探究活动，引导学生体会有机物研究方法在认识和研究葡萄糖结构和性质中的具体应用。本节教学的整体框架[3]见下页图1。
在这样的教学框架中，将有机物研究方法应用于学习具体的有机物质“葡萄糖”之中，力求让学生体会有机物研究方法对学习具体有机物知识的重要作用，增进学生对研究有机物的一般步骤和方法的理解，提升对有机物的认识和研究能力。
三、重点问题及活动的设计与分析
（一）环节1：创设情景，提出问题
本课引入环节的设计，结合学生已有的知识经验，以实际生活中有关葡萄糖产品实物和葡萄糖各种用途的图片为情景，提出[问题1.1]：你对葡萄糖有什么了解，能列举一些和葡萄糖或葡萄糖化合物有关的物质吗？学生根据自身的知识经验，说出葡萄糖的一些用途或某些葡萄糖产品。经过分析、提示，师生共同得出结论：用途体现性质，性质体现结构。紧接着教师提出[问题[1.2]：研究有机物一般经历的步骤包括哪几步？如何研究葡萄糖的结构和性质呢？以此驱动学生思维，促使学生参与学习。学生通过回答这两个问题，体会化学思想的运用。
这个环节的情景设计激发了学生探究葡萄糖的热情。当教师提出“如何研究葡萄糖的结构和性质”问题时，学生通过回顾研究有机物的一般步骤和方法，找到的认识发展点：将研究有机物的一般步骤运用于具体的物质——葡萄糖研究之中。
（二）环节2：自主探究，教师指导（确定葡萄糖的组成和分子结构）
1.问题设计
确定有机物的分子结构是研究、认识有机物的重要环节，它包括确定有机物的元素组成和分子式，探究有机物中的官能团等。在探究葡萄糖的分子结构的这一环节，将具体内容设计成问题2和问题3，又将问题2和问题3这两个大问题分解成问题串（见下页表1），将探究分成若干个学生活动展开，以问题为驱动，充分调动学生的思维。在确定葡萄糖分子式（
）后，根据不饱和度不能确定含碳碳双键或者醛基时，怎样设计实验验证？对于这样的问题，学生很难自我得出结论，而应该在教师的引导下给予学生充分思考和讨论，得出学生信服的结果。对于“多羟基与氢氧化铜悬浊液呈现绛蓝色溶液”的知识，学生是陌生的，因此设计中采用资料卡片的形式给出，学生通过阅读、类比得出结论——葡萄糖中含有多羟基。
2.学生活动设计
【推测与讨论】根据分子式中不饱和度为1，推测葡萄糖分子结构中可能含有的官能团。
为了帮助学生完善自己的推测，采取小组内讨论。利用酸性检验排除羧基，但不能确定究竟是否含碳碳双键或者醛基。因为两个官能团都能使酸性高锰酸钾或溴水褪色。为了排除干扰，讨论检验二者的合理顺序，并用讨论结果完成下表。
【阅读与总结】在验证含有醛基，排除碳碳双键的可能后，根据不饱和度为1，学生可推出醛基的个数。在此基础上，学生阅读教师提供的资料卡片，推测葡萄糖分子结构中含有多个羟基。
【实验与结论】为了验证自己的推测，设计合理的实验对分子中官能团进行验证。并根据实验事实写出葡萄糖的结构式和结构简式，总结出葡萄糖分子结构特点——多羟基醛。
这一环节，学生通过经历这些问题的探究与解决过程，体验着研究有机物的一般步骤，体验着用这些步骤、方法解决真实的问题。有了这样的经历，学生会把以往死记硬背的文字真正变成解决问题的工具，逐步形成自我解决问题的能力。而在这种能力形成后，在学生看来，葡萄糖仅仅是一个载体，研究其他任何一种有机物的结构也变得得心应手。这样设计的意图是让学生通过研究葡萄糖的分子组成以及分子结构，体会有机物研究的方法。
（三）环节3：实验验证，获取证据
本环节设计的问题见表2。
针对以上提出的问题，设计如下的学生活动：
【预测交流】根据葡萄糖分子中的官能团，预测它所具有的化学性质，并进行小组交流。
【实验验证】根据预测进行分组实验，验证预测的葡萄糖的化学性质。
【汇报展示】各组选出代表汇报展示，说出实验现象，写出部分反应的化学方程式，指出发生的有机反应类型。在此环节教师还介绍葡萄糖在人体的体内发生的生理反应、在酒化酶的作用下发生的化学反应。
在本环节中，教师提出问题4.1和4.2，学生精心思考后进行小组讨论交流，完善对葡萄糖性质的预测。在预测性质的过程中，学生深刻体会结构决定性质的化学思想，领会有机物的研究中由物质的结构推断其性质，实验现象、化学性质又反映其结构的过程。问题4.3的提出，是对环节2中官能团检验的呼应和完善。通过书写化学方程式，巩固已有知识，迁移出新的反应，培养学生知识迁移的能力。在汇报展示活动中，更体现了学生小组合作的成功和自信。问题4.4是葡萄糖性质在日常生活中的实际应用，而了解物质的性质是为了更好地为人类服务，学以致用。
（四）环节4：归纳总结，反思交流
在总结提升环节中，老师让学生回顾这节课的过程，并提出[问题5]:这节课同学们收获了什么？学生再次总结有机物的研究方法，如何确定结构、多官能团种类等，加深了对有机物的研究方法应用的理解。
这个环节是学生总结、提升、内化的过程。由方法的应用到化学思想的理解，由研究物质的方法内化成自身的能力，这一环节在学生学习中是很有必要的。
总之，本课的教学活动设计，将葡萄糖组成和结构的确定、官能团性质的学习与研究有机物的方法有机结合，不仅重视具体有机物知识的学习，更重视有机物研究方法在解决具体问题中的应用，以此促进学生将有机物研究方法作为认识有机物的工具，进而提升认识有机物的能力。