1、課堂教學(xué)研究 關(guān)于“甲烷 ”三節(jié)“同題異構(gòu)”全國評優(yōu)課的比較研究 丁 浩 （江蘇省梁豐高級中學(xué) 江 蘇張家港 ） 摘要 ：以三節(jié)“同題異構(gòu)”課“甲烷”的教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施過程為例 ，依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn) ，比較課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識框架、養(yǎng)成學(xué)習(xí)能力、形成學(xué)科思維的策略和方法。嘗試描述圍繞學(xué)生活動 ，在充滿活力的氛圍中活化知識的新常態(tài)教學(xué)。 關(guān)鍵詞 ：同題異構(gòu) ；甲烷 ；核心問題 ；比較研究；新常態(tài) 年月在湖北武漢舉行全國評優(yōu)課現(xiàn)場課中，有三節(jié)“甲烷”新授課（人教版必修第三章第一節(jié)內(nèi)容），分別由北京馬佳老師、江蘇陳風(fēng)雷老師和浙江元樂天老師執(zhí)教（以下分別簡稱馬老師、陳老師和元老師）。以“同課異構(gòu)”形式開

2、展教學(xué)研討，更加注重教師對教學(xué)內(nèi)容理解和教學(xué)設(shè)計(jì)，真正體現(xiàn)和落實(shí)了“教學(xué)研究”的精神與要求。三位老師依據(jù)新課程。以甲烷結(jié)構(gòu)為切入點(diǎn)，以烷為代表學(xué)習(xí)有機(jī)物結(jié)構(gòu)和常見的性質(zhì)（可燃性和取代反應(yīng)），讓學(xué)生認(rèn)識甲烷在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用、懂得科學(xué)、合理、安全地使用甲烷。教學(xué)過程中都能體現(xiàn)學(xué)生主體性，教學(xué)方法基本都是采用引導(dǎo)式探究，通過“問題設(shè)置、學(xué)生探究、歸納提升”展開教學(xué)。馬老師以“生命源于甲烷又回歸甲烷”為主線，立意高遠(yuǎn)而親近；陳老師的嚴(yán)謹(jǐn)、樸實(shí)給人以嚴(yán)謹(jǐn)、沉穩(wěn)之美；元老師的創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)激情四射、富有深意。本文就三位老師的教學(xué)設(shè)計(jì)和課堂教學(xué)的精彩之處和大家分享。一、 教學(xué)設(shè)計(jì)立意深遠(yuǎn)，思路清晰“授之以魚，不

3、如授之以漁”。甲烷作為有機(jī)物的開篇之物不僅擔(dān)負(fù)甲烷性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，更肩負(fù)學(xué)習(xí)、研究有機(jī)物的方法的指導(dǎo)。可以說應(yīng)該通過甲烷的學(xué)習(xí)掌握有機(jī)物的一般特征和學(xué)習(xí)方法是教材設(shè)置本節(jié)內(nèi)容的意圖。馬老師設(shè)計(jì)以“甲烷乙酸甘氨酸蛋白質(zhì)甲烷”轉(zhuǎn)化為課堂主線從“碳四價（碳原子形成四對共用電子對）、化學(xué)鍵（共價鍵）和空間結(jié)構(gòu)（共用電子對的相互排斥作用）”三個方面研究有機(jī)物甲烷的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)?！霸咏Y(jié)構(gòu)化學(xué)鍵空間結(jié)構(gòu)”，筆者認(rèn)為這種類似種子生長的方式、“剝洋蔥”方式、層層遞進(jìn)接近核心。學(xué)生自然形成對有機(jī)物結(jié)構(gòu)的強(qiáng)烈的認(rèn)知欲望、養(yǎng)成有機(jī)物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的探究方法，拋開知識層面這亦是難能可貴的。圍繞甲烷的空間結(jié)構(gòu)，陳老師從三

4、個方面展開了教學(xué)，首先提出有關(guān)甲烷空間結(jié)構(gòu)的歷史猜想，介紹化學(xué)史上出現(xiàn)的幾種甲烷的結(jié)構(gòu)模型：其次引導(dǎo)學(xué)生動手搭建甲烷可能的球棍模型：最后教師通過扎在一起的四個氣球空間自然伸展方向演示，印證甲烷的空間正四面體結(jié)構(gòu)。結(jié)合甲烷的取代產(chǎn)物二氯甲烷只有一種結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步印證了甲烷是正四面體結(jié)構(gòu)而不是平面正方形結(jié)構(gòu)。從教學(xué)環(huán)節(jié)上看，從直觀感受到理論推斷事實(shí)驗(yàn)證，步步相扣，互相印證。元老師在引導(dǎo)學(xué)生模擬范霍夫探究甲烷空間結(jié)構(gòu)的過程。搭建球棍模型，而用來表示共價鍵的“棍”是用生活常用品牙簽來替代，搭出可能的模型有四棱錐、平面正方形和正四面體，并逐一說明。牙簽不僅縮短了學(xué)生和甲烷微觀結(jié)構(gòu)的距離，更可能使學(xué)生把生活

5、和化學(xué)聯(lián)系起來。我們欣喜地看到三位教師的教學(xué)設(shè)計(jì)不僅僅著眼于教學(xué)內(nèi)容、學(xué)科素養(yǎng)，更從學(xué)生終身發(fā)展的角度，思考對學(xué)生的發(fā)展的意義，思考對學(xué)生綜合素質(zhì)提高的作用。從這三堂課都能夠感受到三維目標(biāo)相互滲透、完美融合；以“甲烷的空間構(gòu)型”和“甲烷和氯氣的取代反應(yīng)”為核心問題，形成問題鏈有機(jī)地組織教學(xué)；課堂教學(xué)中都體現(xiàn)了學(xué)生為主體，關(guān)注了學(xué)生問題意識，重視探究的過程和方法，充分發(fā)揮探究活動在學(xué)生能力培養(yǎng)中的作用。二、 教學(xué)導(dǎo)入方式靈活，脈路清晰有機(jī)物甲烷，對學(xué)生來說是一種新的物質(zhì)，三位老師圍繞本節(jié)課的核心問題甲烷的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，都做了深入和縝密的思考。馬老師從甲烷和生命的關(guān)系出發(fā)、陳老師以甲烷的可燃性為基點(diǎn)

6、、元老師結(jié)合甲烷發(fā)現(xiàn)之旅分別引入。三節(jié)課引人方式不盡相同，但都注重學(xué)生的情感體驗(yàn)，指向了課程目標(biāo)，都非常精彩。馬老師從兩條短片引入本節(jié)課課題，一是就“外星球上生命存在的可能性以及通過哪些物質(zhì)判斷外星球上生命是否存在的依據(jù)”隨機(jī)采訪師生的拍攝的短片，二是央視關(guān)于“火星上尚未發(fā)現(xiàn)甲烷存在的跡象使得火星上存在生命的可能性變得很小”的新聞短片。通過這兩段視頻，猶如平靜的水面投入了石子激起了學(xué)生“甲烷和生命到底有什么關(guān)系”的思想的漣漪。學(xué)生在這種好奇的激發(fā)下，圍繞著“甲烷乙酸甘氨酸蛋白質(zhì)甲烷”轉(zhuǎn)化開始了甲烷性質(zhì)的探究之旅。陳老師以“有機(jī)物甲烷是一種重要的能源出發(fā)”，以“中俄天然氣合作”、“頁巖氣”等視頻

7、引入課題，以甲烷的性質(zhì)為主線，引導(dǎo)學(xué)生回顧甲烷的相關(guān)知識（物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)），充分運(yùn)用已有知識作為固著點(diǎn)，構(gòu)建甲烷的知識框架。與以上兩位老師不同。元老師以甲烷的發(fā)現(xiàn)之旅為引入，以“易經(jīng)澤中之火道爾頓收集甲烷奧斯汀發(fā)表了燃燒甲烷的報(bào)告，并確定甲烷是碳?xì)涞幕衔锓痘舴虬l(fā)現(xiàn)甲烷的空間結(jié)構(gòu)氟利昂（有機(jī)物的性質(zhì)）為主線，圍繞甲烷的可燃性、甲烷組成和結(jié)構(gòu)展開。同時給學(xué)生以中外文明交匯和博大精深，體現(xiàn)了文化育人的目標(biāo)。無論是以甲烷和社會的關(guān)系、還是從甲烷的認(rèn)識過程引入。都立足于學(xué)生的知識基礎(chǔ)和生活經(jīng)驗(yàn)，牢牢地吸引了學(xué)生的注意、抓住了學(xué)生的興奮點(diǎn)，充分尊重了學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)學(xué)生未來發(fā)展的需要。三、

8、 探究凸顯學(xué)科素養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)精彩新課程提倡把課堂還給學(xué)生，那么，教師可以或者說應(yīng)該為學(xué)生提供怎樣的指導(dǎo)？從以往的傳授知識，轉(zhuǎn)為學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)，即學(xué)科信仰和學(xué)科思維方式，化學(xué)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)無疑是一種重要途徑。甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)是本部分內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)。但教師都回避現(xiàn)場演示一方面是由于甲烷和氯氣需要較長時間準(zhǔn)備，而且氯氣有毒；另一方面是由于有機(jī)反應(yīng)速率比較慢，能見度低、不易觀察。在現(xiàn)場教學(xué)中，陳老師和元老師采取了不同的方法從不同的角度探究了甲烷和氯氣的取代過程，提供了不一樣的精彩。元老師采用的現(xiàn)場演示的方法與教材提供的探究方法相比，元老師有四處改進(jìn)。一是采用了甲烷和氯氣的體積：，現(xiàn)有的三個版本教材在甲

9、烷和氯氣反應(yīng)時兩者的體積比不同，人教版中二者體積比為：，魯科版與蘇教版為：。分鐘時液面就較為明顯的上升、分鐘時量筒內(nèi)氣體體積減少約，液面上升較為明顯。由于調(diào)整了甲烷和氯氣的體積比，反應(yīng)速率較快，現(xiàn)象清晰。二是采用針筒抽取氣體（甲烷和氯氣分別存儲在儲氣罐中）注入倒扣在充滿飽和食鹽水的水槽中的量筒中，便于控制氣體的體積。同時也避免了氯氣的逸散防止對空氣的污染。三是元老師使用量筒作為反應(yīng)裝置，通過量筒內(nèi)液面的讀數(shù)變化很方便比較反應(yīng)速率的快慢，同時通過反應(yīng)前后的量筒內(nèi)氣體體積的變化說明生成物的狀態(tài)。四是元老師采用了攝像頭取像、再投影的方法，信息技術(shù)手段的引入“放大了”實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，現(xiàn)場聽課的老師都能夠清晰

10、地觀察到現(xiàn)象，而且更為清晰。與元老師現(xiàn)場演示不同，陳老師事先錄制了演示甲烷和氯氣的取代反應(yīng)，課堂采用播放視頻的方式進(jìn)行。視頻采用控制變量（條件變量和反應(yīng)物變量）的方法設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)，融化學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S于實(shí)驗(yàn)中，拓寬了實(shí)驗(yàn)的目的。序號實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)二 實(shí)驗(yàn)三反應(yīng)物氯氣和氯氣和甲烷氯氣甲烷 （在 液面交 接處 貼上 標(biāo)簽 ） 條件 燈光直射 燈光直射 用黑紙包住 在教學(xué)中，陳老師結(jié)合三組實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象。請學(xué)生比較實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并分析設(shè)計(jì)的意圖。實(shí)驗(yàn)一、三說明了反應(yīng)條件（光照）的重要性；實(shí)驗(yàn)一、二中保持總體積相等，說明實(shí)驗(yàn)一中液面上升等現(xiàn)象不是由氯氣和水反應(yīng)造成的；在實(shí)驗(yàn)所用形管的液面處貼上標(biāo)簽，這樣也便于比較實(shí)

11、驗(yàn)前后的液面的變化。結(jié)合真實(shí)、生動的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生通過直觀的觀察、理性的思維，對于甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)條件有了比較深刻的影響，通過液面上升、出現(xiàn)油狀小液滴、白霧等現(xiàn)象也分別說明了氣體體積減少、生成了新物質(zhì)、氯化氫，依據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)得出有機(jī)反應(yīng)的發(fā)生。重要的是，通過控制變量實(shí)現(xiàn)單因素變化，培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)探究中的對比實(shí)驗(yàn)的思想，并通過控制變量來判斷條件和結(jié)果之間的因果關(guān)系，培養(yǎng)了學(xué)生設(shè)計(jì)探究方案的能力。這些改進(jìn)不僅體現(xiàn)了元老師對甲烷和氯氣取代反應(yīng)的的精心研究更能感受到元老師注重演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)效，教學(xué)中更注重教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。以往，我們從節(jié)省實(shí)驗(yàn)藥品的角度，常采用微型實(shí)驗(yàn)的方法，但微型實(shí)驗(yàn)同時也給我們帶來

12、了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的“細(xì)微化”。借鑒現(xiàn)代媒體，同樣可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的清晰化。即使是在觀看視頻過程中，通過情景、疑問激發(fā)學(xué)生提出問題，也可以實(shí)現(xiàn)雙向的互動。陳老師的現(xiàn)場課中學(xué)生觀看了“甲烷和氯氣反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)（視頻）”提出“從甲烷一取代的方程式看。反應(yīng)前后氣體體積相等，但是為什么液面會上升”、“試管壁上的油狀物是什么”、“白霧是什么？如果說白霧是氯化氫的話，但是氯化氫溶于水還是有白霧呀”等問題。鼓勵學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生質(zhì)疑的意識和能力是學(xué)生為課堂的主體觀念的實(shí)實(shí)在在體現(xiàn)。鼓勵學(xué)生提出問題不僅有利于學(xué)生建構(gòu)知識、加深問題的深度、拓寬了問題的廣度：更是保護(hù)了學(xué)生求知欲望，引導(dǎo)學(xué)生形成對解決問題的獨(dú)立見解。筆者

13、認(rèn)為在雙向的信息交流中教師的智慧得到了充分的體現(xiàn)、知識的構(gòu)建得到了升華。四、“結(jié)構(gòu)”探究百花齊放。形式靈活教師對于教材的重點(diǎn)和難點(diǎn)思考得比較透徹。這是好事，但往往也會導(dǎo)致起點(diǎn)較高、認(rèn)為地增加了難度。在教學(xué)中需要教師切實(shí)以學(xué)生現(xiàn)有認(rèn)知水平為教學(xué)起點(diǎn)，有意識地還原思維、降低起飛的高度是為了飛得更高。在探究甲烷的空間正四面體結(jié)構(gòu)時，馬老師和陳老師都采用了把四個氣球扎在一起的方法，以氣球的結(jié)合點(diǎn)作為原子核。四個氣球作為電子對得到在空間自然伸展的形狀正四面體。學(xué)生對分子中原子的空間排列方式難以理解，通過此方式讓學(xué)生直觀感受到電子對在空間的自然伸展方式，進(jìn)而理解甲烷的正四面體結(jié)構(gòu)。陳老師在此基礎(chǔ)上更是把扎

14、在一起的氣球擠壓成平面正方形，然后讓氣球自然伸展再次得到正四面體，陳老師技巧性的處理解決了甲烷結(jié)構(gòu)的“正四面體和平面正方形”之爭。與無機(jī)反應(yīng)常用的基本反應(yīng)類型不同，有機(jī)反應(yīng)類型主要著眼于有機(jī)物結(jié)構(gòu)的變化。馬老師合理地運(yùn)用了“局部替代”的思想，巧妙地引入取代反應(yīng)，并通過有機(jī)物轉(zhuǎn)化：“羧酸（乙酸）合成氨基酸（甘氨酸）”中熟練運(yùn)用“局部替代”方法，引導(dǎo)學(xué)生從微觀結(jié)構(gòu)比較有機(jī)物的變化，即醋酸可以看成是甲烷中的一個氫原子被醋酸根替換得到的產(chǎn)物：沒有被替代的甲基沒有變化。保留了原有的性質(zhì)，可以和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)；進(jìn)一步推測乙酸生成甘氨酸的過程是氫原子被一替代的過程。學(xué)生從有機(jī)物的組成容易判斷發(fā)生變化的結(jié)構(gòu)，也進(jìn)一步確立了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”化學(xué)根本思想。評優(yōu)課集中體現(xiàn)了教學(xué)一線的教學(xué)動向，反