高中化學論文以酚的性質和應用的教學為例

1、高中化學論文 探究中的比較：實踐與反思以“酚的性質和應用”的教學為例摘 要：認識事物從比較開始，比較也是科學研究和化學學習的基本方法之一。針對學生在使用比較方法時存在著“易學難精”的現(xiàn)狀，在化學教學中挖掘比較方法的內涵，嘗試從表層的現(xiàn)象比較到深層的本質比較、從質的比較到量的比較的實踐，反思比較方法對于學生發(fā)展的意義。關鍵詞：比較；科學方法；化學教學1 比較方法的一般認識要區(qū)分就要比較，有比較才能鑒別，認識事物是從區(qū)分開始的。俗話說：“不怕不識貨，只怕貨比貨”，選購商品如此，學習同樣如此。 “比較是一切理解和思維的基礎?！保跎晁够┍容^是確定對象之間異同的一種邏輯方法，它既可以揭示事物的運動及

2、其發(fā)展的規(guī)律，又可以對事物進行定性鑒別和定量分析，還可以鑒別理論同實踐是否相符?？梢姡容^是化學學習和科學研究中最為常見而又極為重要的科學方法之一，正因為比較的基礎性，經常被師生誤以為是“方法簡單、自然就會”，認識上的誤解導致比較在實際的教學中的成為實踐的盲點。事物之間的異同，有現(xiàn)象上的，也有本質上的?，F(xiàn)象上的異同，甚至連小孩也容易識別，這就很容易導致比較方法在現(xiàn)實中成為“易學難精”的科學方法?；瘜W學習不應該停留在表面現(xiàn)象的比較，而應深入到本質中去比較，著重抓住事物的本質異同進行比較。所謂“異中之同”是指表面上差異極大的事物在本質上是相同的，“同中之異”則是指表面上相同或相似的事物有本質上的差

3、異?？梢?，抓住本質進行比較，對于科學地認識物質及其性質是至關重要的?；瘜W教學中應聚焦于學生科學素養(yǎng)的提高和發(fā)展，其實踐的切入點在于通過探究學習化學知識，訓練科學方法和科學思維，形成科學態(tài)度、情感和價值觀，理解科學、技術與社會的關系。筆者認為，通過探究的過程，學習化學知識，訓練科學思維和方法，形成科學觀念，正是化學教學的精神實質所在。課堂教學是提高學生科學素養(yǎng)的主渠道，在化學教學中，根據(jù)具體的教學內容合理地運用比較的方法進行教學，可以發(fā)展學生觀察現(xiàn)象和分析問題的能力，同時訓練學生的科學思維和科學方法，認識事物的本質特征和客觀規(guī)律，這些無疑都有利于學生學會學習，提高科學素養(yǎng)。2 比較方法的教學實踐

4、基于對比較這一科學方法的認識，筆者嘗試了“酚的性質和應用”的教學實踐，讓學生經歷從結構的比較到性質的猜想，從現(xiàn)象的比較到本質的認識，從而認識物質中存在的固有特征和客觀規(guī)律。2.1 比較中導出酚的概念 CH3|C| CH3OH HO雙酚ACH2OH 苯甲醇圖1 酚與醇的對比“酚的性質與應用”的學習是由近期名噪一時的塑化劑雙酚A引入的，通過比較雙酚A與苯甲醇（圖1）的官能團發(fā)現(xiàn)，兩者的共同點是均含OH，但不同之處在于OH連接的位置不同。由此得到：酚羥基與苯環(huán)直接相連的化合物。醇飽和碳原子上的氫原子被羥基取代后形成的化合物。為了鞏固新形成的概念，設置了一道課堂練習：下列物質屬于酚類的有( )CH2O

5、H AH3C OH BH3C OH CH3C OH CH3D OHCH3CH2OHCH3COHO|苯酚 乙醇 乙酸 水圖2 含羥基的化合物的結構HOH2.2 比較中探究苯環(huán)對羥基的影響：酸性為了深入研究苯酚的性質，我們設置了對4種含羥基的化合物的結構（圖2）的比較發(fā)現(xiàn)官能團的不同：有酚羥基、醇羥基、也有羧基，同時根據(jù)已有知識可知：乙醇、乙酸均能與水以任意比互溶，那苯酚的溶解性如何呢？因此引發(fā)苯酚的溶解性實驗（表1）。表1 研究苯酚的溶解性序號實驗方案實驗現(xiàn)象實驗結論苯酚晶體+酒精，振蕩溶解易溶于乙醇等有機溶劑苯酚晶體+水，振蕩渾濁常溫時，在水中溶解度不大苯酚晶體+水，加熱，振蕩澄清65時，與水

6、互溶OH通過實驗，反思苯酚的溶解性有別于乙醇和乙酸的原因：羥基所連接的基團不同，導致溶解性的差異，烴基越長，其水溶性將逐漸降低。為了應用所得知識設置了如下問題：推測 在水中的溶解性？（難溶）苯酚有毒，有強烈的腐蝕性。若皮膚上不慎沾有苯酚，如何處理？（用酒精擦洗）如何從苯酚濁液中分離得到苯酚？（分液，下層得到苯酚）順著羥基所連的基團不同，羥基的化學性質是否也會受到影響？水、乙酸、乙醇都能與金屬鈉反應，乙酸還能跟NaOH反應，苯酚是否也有類似性質呢？于是就有了研究苯酚酸性的實驗（表），并由此可以認識苯環(huán)對羥基的影響，使得苯酚具有了弱酸性。表2 研究苯酚的酸性序號實驗方案實驗現(xiàn)象實驗結論測苯酚溶液的

7、pH近似6苯酚有弱酸性苯酚溶液與NaOH(含酚酞)苯酚濁液與NaOH反應變澄清苯酚能與NaOH反應苯酚鈉溶液中通入CO2氣體變渾濁酸性：H2CO3 >C6H5OH苯酚濁液與Na2CO3溶液變澄清酸性：C6H5OH>HCO3-OHHCH3 苯酚 苯 甲苯圖3 含苯環(huán)的物質2.3 比較中探究羥基對苯環(huán)的影響：取代反應從逆向思維的視角看，羥基對苯環(huán)的性質有沒有影響呢？通過比較3種含苯環(huán)結構的物質（圖3）的結構比較發(fā)現(xiàn)：苯環(huán)所連的基團是不同的。由已知的苯及甲苯的性質苯環(huán)上的取代反應預測并研究苯酚的相應性質：H + Br2(液)Br + HBr；FeH + HNO3NO2 + H2O；濃硫酸

8、CH3 + HNO3CH3 (或O2NCH3 ) + H2O；NO2濃硫酸CH3 + 3HNO3CH3 + H2O濃硫酸NO2NO2O2N由此得到：OH + 3Br2(水溶液)OH (白色) + 3HBrBrBrBr可以發(fā)現(xiàn)：受羥基的影響，苯環(huán)上羥基鄰位、對位的H變得更活潑，更易被取代。并可以預測：OH + 3HNO3OH + 3H2ONO2NO2O2N濃硫酸OH 苯酚 乙醇 乙烯醇圖4 研究烯醇式結構CH2=CHOHCH3CH2OH2.4 比較中探究苯酚的特性：顯色反應為了更全面地了解苯酚的性質，通過比較飽和一元醇、一元烯醇和苯酚（圖4）及一個信息提示（烯醇式結構能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反

9、應）發(fā)現(xiàn)苯酚也具有烯醇式結構，從而研究苯酚與FeCl3溶液的顯色反應。最后，通過“苯酚軟膏說明書”了解苯酚的用途，用含酚廢水的檢測和處理應用所學知識，做到學以致用。3 比較方法的理性分析比較方法有著廣泛的應用，既可以從時間、空間上進行比較，也可以從定性、定量的角度進行比較，還可以由表及里地進行比較。3.1 橫向比較中辨別事物空間上的比較叫橫向比較，簡稱橫比，即對空間上同時并存的事物的既定形態(tài)進行比較，從而認識事物的異同。例如，上述課例中對醇和酚的簡單比較，可以將醇和酚的結構特點加以區(qū)分，并在一定程度上提高學生的分析、綜合及運用能力，但這種比較側重于兩個事物之間“異”的比較。比較既可求同又可求異

10、。如“酸的通性”往往被學生誤解，我們認為，可以讓學生回顧已有知識并對具體反應進行分析和比較：H2SO4+Na2CO3=Na2SO4+H2O+CO2與2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2的比較中認識硫酸和鹽酸屬于酸的共性酸的通性（求同），并理解酸具有共性是因為酸在水溶液中都能電離出氫離子（異中之同）；同時H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl與HCl+AgNO3=AgCl+HNO3的比較中幫助學生更好地理解硫酸和鹽酸具有不同的化學性質是因為它們的酸根陰離子不同的緣故（同中之異）。3.2 縱向比較中認識變化191118901858$240/kg182718541886$72/k

11、g$3.0/kg$0.29/kg年份德維勒用K從AlCl3中置換出Al 法德維爾用Na從AlCl3中置換出Al法埃魯、美霍爾電解Al2O3獲得Al圖5 金屬鋁的價格變化與歷史事件時間上的比較即縱向比較，簡稱縱比，即比較同一事物在不同時期的形態(tài)，從而認識事物的發(fā)展變化的過程。上述課例中雖未涉及，但化學中不乏這樣的實例，如“從鋁土礦中提取鋁”中就有一個很好的實例：鋁的價格變化與歷史事件（圖5），透過鋁的價格變化反思鋁的冶煉進程中不斷發(fā)現(xiàn)與發(fā)展的歷史進程，體驗科學發(fā)現(xiàn)對經濟、社會、生活的影響，從而形成對鋁的冶煉的科學完整的認識。石器時代原始社會天然材料青銅時代奴隸社會金屬材料鐵器時代封建社會金屬材料

12、電子時代現(xiàn)代社會無機非金屬材料高分子材料未 來未來社會復合材料圖6 材料的發(fā)展歷程3.3 歷史比較中認識發(fā)展 我們也可以通過橫比達到縱比的目的，也就是通過對空間上同時并存的事物的比較研究，來認識時間上先后相繼的事物變化，從可觀察到的現(xiàn)象推知無法觀察到的發(fā)展過程，這就是歷史比較的方法。如在學習了鐵、銅、硅之后，通過比較，就會呈現(xiàn)一幅完整的材料發(fā)展的歷史圖景（圖6），從而認識科學發(fā)現(xiàn)與科學創(chuàng)造對材料科學乃至社會發(fā)展的推動作用。3.4 定性比較中總結特征 真、善、美總是同假、惡、丑相比較而存在的。一個事物的質，只有通過與其他事物的比較中才能顯示出來。定性比較只是對事物的形態(tài)、結構、特性等作一個質的方

13、面的分析比較，從而把握事物的基本特性，認識事物的質。上述課例中通過對含羥基的幾種物質的比較，旨在認識基團對羥基活性的影響，通過對結構的對比，引發(fā)實驗的對比：比較苯酚、乙醇、乙酸的水溶性，比較苯酚、乙醇、乙酸、水與金屬鈉反應的活潑性，比較乙酸、碳酸、苯酚的酸性等。此外，對苯酚、烯醇與FeCl3的顯色反應均采用了定性比較的方法。3.5 定量比較中發(fā)現(xiàn)規(guī)律 測量和衡量實際上也是比較，測量就是把待測事物與衡量標準（刻度尺、砝碼等）相比較的過程，測量中的估計值實際上反映了定量比較中存在的差異。定量比較是對事物的數(shù)量特征、數(shù)量關系、事物發(fā)展過程中的數(shù)量變化等方面進行比較的過程，從而對事物或現(xiàn)象的認識趨向精

14、確化，并從量上對各種事物或現(xiàn)象進行分析比較，從而進一步準確把握事物發(fā)展的內在規(guī)律。苯與苯酚的溴代反應的比較，既有定性的比較（液溴和催化劑與溴水），也有定性的比較（一取代物溴苯與三取代物三溴苯酚）。苯、甲苯、苯酚的硝化反應也有類似的定量比較。3.6 實踐比較中檢驗理論 比較有廣泛的應用，不僅可以在客觀對象之間進行比較，而且還可以把理論同實踐結果加以比較，從而判明理論的真?zhèn)?。“原子結構模型的演變”的學習中，由電子的發(fā)現(xiàn)與“實心球模型”的比較中誕生了“糕棗模型”（或稱“布丁模型”、“西瓜模型”），由粒子散射實驗與“糕棗模型”的比較中誕生了“行星模型”，這些學習過程中學生不但學習了知識、訓練了方法，同

15、時也加深了對科學本質的認識。4 比較方法的功能反思4.1 比較中的知識與能力圖7 顯微鏡下的雪花知識是學生發(fā)展自身的必要條件，同時它又為勞動、品德、審美等素質的形成和發(fā)展提供了認識基礎。比較中特別是對比實驗中，學生通過動手動腦建構知識，把握事物或現(xiàn)象的本質，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，同時養(yǎng)成嚴謹?shù)膽B(tài)度，不茍的作風。小學語文課本中有一首詩雙手和大腦：“人有兩件寶，雙手和大腦；用腦不用手，想到做不到；用手不用腦，事情做不好；手腦都能用，才會有創(chuàng)造?！痹诳茖W教學中運用比較的方法不僅可以訓練實驗的技能、發(fā)展學生的思維，同時幫助學生舉一反三，全面系統(tǒng)準確的掌握概念，抓住事物的本質特征，認識事物發(fā)展的規(guī)律，學會知識和方法的融會貫通，提高學生對知識和方法的遷移能力。4.2 比較中的方法與觀念自然界是美麗的，科學也是美麗的。物質世界為化學教學提供了豐富的美學元素，如對“顯微鏡下的雪花”（圖7）進行比較，就會發(fā)現(xiàn)同中之異，但同時又存在異中之同（六邊形），通過比較不但通過求異發(fā)現(xiàn)物質的多彩，同時通過求同認識物質的統(tǒng)一美。一切物質都是一個既存在內在聯(lián)系又存在內在矛盾的統(tǒng)一整體，求異中我們可以認識事物的變化與發(fā)展，求同中又可以讓我們認識事物變化和發(fā)展所遵循的統(tǒng)一規(guī)律，甚至深刻地體會化學學科也是發(fā)展變化著的，幫助我們建立辯證唯物主義的世界觀，從而更好地認識自然、改造自然。此外，