高中化學(xué)論文：以“酚的性質(zhì)和應(yīng)用”的教學(xué)為例

1、高中化學(xué)論文探究中的比較：實踐與反思以“酚的性質(zhì)和應(yīng)用”的教學(xué)為例摘要：認(rèn)識事物從比較開始，比較也是科學(xué)研究和化學(xué)學(xué)習(xí)的基本方法之一。針對學(xué)生在使用比較方法時存在著“易學(xué)難精”的現(xiàn)狀，在化學(xué)教學(xué)中挖掘比較方法的內(nèi)涵，嘗試從表層的現(xiàn)象比較到深層的本質(zhì)比較、從質(zhì)的比較到量的比較的實踐，反思比較方法對于學(xué)生發(fā)展的意義。關(guān)鍵詞：比較；科學(xué)方法；化學(xué)教學(xué)1 比較方法的一般認(rèn)識要區(qū)分就要比較，有比較才能鑒別，認(rèn)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(xué)習(xí)同樣如此?！氨容^是一切理解和思維的基礎(chǔ)?！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其發(fā)展

2、的規(guī)律，又可以對事物進(jìn)行定性鑒別和定量分析，還可以鑒別理論同實踐是否相符。可見，比較是化學(xué)學(xué)習(xí)和科學(xué)研究中最為常見而又極為重要的科學(xué)方法之一，正因為比較的基礎(chǔ)性，經(jīng)常被師生誤以為是“方法簡單、自然就會”，認(rèn)識上的誤解導(dǎo)致比較在實際的教學(xué)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(zhì)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(dǎo)致比較方法在現(xiàn)實中成為“易學(xué)難精”的科學(xué)方法?；瘜W(xué)學(xué)習(xí)不應(yīng)該停留在表面現(xiàn)象的比較，而應(yīng)深入到本質(zhì)中去比較，著重抓住事物的本質(zhì)異同進(jìn)行比較。所謂“異中之同”是指表面上差異極大的事物在本質(zhì)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(zhì)上的差異?？?/p>

3、見，抓住本質(zhì)進(jìn)行比較，對于科學(xué)地認(rèn)識物質(zhì)及其性質(zhì)是至關(guān)重要的?；瘜W(xué)教學(xué)中應(yīng)聚焦于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高和發(fā)展，其實踐的切入點在于通過探究學(xué)習(xí)化學(xué)知識，訓(xùn)練科學(xué)方法和科學(xué)思維，形成科學(xué)態(tài)度、情感和價值觀，理解科學(xué)、技術(shù)與社會的關(guān)系。筆者認(rèn)為，通過探究的過程，學(xué)習(xí)化學(xué)知識，訓(xùn)練科學(xué)思維和方法，形成科學(xué)觀念，正是化學(xué)教學(xué)的精神實質(zhì)所在。課堂教學(xué)是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的主渠道，在化學(xué)教學(xué)中，根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容合理地運用比較的方法進(jìn)行教學(xué)，可以發(fā)展學(xué)生觀察現(xiàn)象和分析問題的能力，同時訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)方法，認(rèn)識事物的本質(zhì)特征和客觀規(guī)律，這些無疑都有利于學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，提高科學(xué)素養(yǎng)。2 比較方法的教學(xué)實踐基于對

4、比較這一科學(xué)方法的認(rèn)識，筆者嘗試了“酚的性質(zhì)和應(yīng)用”的教學(xué)實踐，讓學(xué)生經(jīng)歷從結(jié)構(gòu)的比較到性質(zhì)的猜想，從現(xiàn)象的比較到本質(zhì)的認(rèn)識，從而認(rèn)識物質(zhì)中存在的固有特征和客觀規(guī)律。2.1 比較中導(dǎo)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(zhì)與應(yīng)用”的學(xué)習(xí)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(tuán)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(shè)置了一道課堂練習(xí)：下列物質(zhì)屬于酚類的有( )CH2OH A

5、H3C 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(jié)構(gòu)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(zhì)，我們設(shè)置了對4種含羥基的化合物的結(jié)構(gòu)（圖2）的比較發(fā)現(xiàn)官能團(tuán)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(jié)論苯酚晶體+酒精，振蕩溶解易溶于乙醇等有機(jī)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，與水互溶O

6、H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(tuán)不同，導(dǎo)致溶解性的差異，烴基越長，其水溶性將逐漸降低。為了應(yīng)用所得知識設(shè)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(tuán)不同，羥基的化學(xué)性質(zhì)是否也會受到影響？水、乙酸、乙醇都能與金屬鈉反應(yīng)，乙酸還能跟NaOH反應(yīng)，苯酚是否也有類似性質(zhì)呢？于是就有了研究苯酚酸性的實驗（表），并由此可以認(rèn)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(jié)論測苯酚溶液的pH近似

7、6苯酚有弱酸性苯酚溶液與NaOH(含酚酞)苯酚濁液與NaOH反應(yīng)變澄清苯酚能與NaOH反應(yīng)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(zhì)2.3 比較中探究羥基對苯環(huán)的影響：取代反應(yīng)從逆向思維的視角看，羥基對苯環(huán)的性質(zhì)有沒有影響呢？通過比較3種含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)（圖3）的結(jié)構(gòu)比較發(fā)現(xiàn)：苯環(huán)所連的基團(tuán)是不同的。由已知的苯及甲苯的性質(zhì)苯環(huán)上的取代反應(yīng)預(yù)測并研究苯酚的相應(yīng)性質(zhì)：H + Br2(液)Br + HBr；FeH + HNO3NO2 + H2O；濃硫酸CH3

8、+ 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(yù)測：OH + 3HNO3OH + 3H2ONO2NO2O2N濃硫酸OH 苯酚 乙醇 乙烯醇圖4 研究烯醇式結(jié)構(gòu)CH2=CHOHCH3CH2OH2.4 比較中探究苯酚的特性：顯色反應(yīng)為了更全面地了解苯酚的性質(zhì)，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(jié)構(gòu)能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)）發(fā)現(xiàn)

9、苯酚也具有烯醇式結(jié)構(gòu)，從而研究苯酚與FeCl3溶液的顯色反應(yīng)。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(yīng)用所學(xué)知識，做到學(xué)以致用。3 比較方法的理性分析比較方法有著廣泛的應(yīng)用，既可以從時間、空間上進(jìn)行比較，也可以從定性、定量的角度進(jìn)行比較，還可以由表及里地進(jìn)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(jìn)行比較，從而認(rèn)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(jié)構(gòu)特點加以區(qū)分，并在一定程度上提高學(xué)生的分析、綜合及運用能力，但這種比較側(cè)重于兩個事物之間“異”的比較。比較既可求同又可求異。如“酸

10、的通性”往往被學(xué)生誤解，我們認(rèn)為，可以讓學(xué)生回顧已有知識并對具體反應(yīng)進(jìn)行分析和比較：H2SO4+Na2CO3=Na2SO4+H2O+CO2與2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2的比較中認(rèn)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(xué)生更好地理解硫酸和鹽酸具有不同的化學(xué)性質(zhì)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(rèn)識變化191118901858$240/kg182718541886$72/kg$3.

11、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(rèn)識事物的發(fā)展變化的過程。上述課例中雖未涉及，但化學(xué)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(jìn)程中不斷發(fā)現(xiàn)與發(fā)展的歷史進(jìn)程，體驗科學(xué)發(fā)現(xiàn)對經(jīng)濟(jì)、社會、生活的影響，從而形成對鋁的冶煉的科學(xué)完整的認(rèn)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電子時代

12、現(xiàn)代社會無機(jī)非金屬材料高分子材料未 來未來社會復(fù)合材料圖6 材料的發(fā)展歷程3.3 歷史比較中認(rèn)識發(fā)展我們也可以通過橫比達(dá)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(rèn)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(xué)習(xí)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(rèn)識科學(xué)發(fā)現(xiàn)與科學(xué)創(chuàng)造對材料科學(xué)乃至社會發(fā)展的推動作用。3.4 定性比較中總結(jié)特征真、善、美總是同假、惡、丑相比較而存在的。一個事物的質(zhì)，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(jié)構(gòu)、特性等作一個質(zhì)的方面的分析比較

13、，從而把握事物的基本特性，認(rèn)識事物的質(zhì)。上述課例中通過對含羥基的幾種物質(zhì)的比較，旨在認(rèn)識基團(tuán)對羥基活性的影響，通過對結(jié)構(gòu)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(yīng)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)（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(guān)系、事物發(fā)展過程中的數(shù)量變化等方面進(jìn)行比較的過程，從而對事物或現(xiàn)象的認(rèn)識趨向精確化，并從量上

14、對各種事物或現(xiàn)象進(jìn)行分析比較，從而進(jìn)一步準(zhǔn)確把握事物發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律。苯與苯酚的溴代反應(yīng)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(yīng)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(yīng)用，不僅可以在客觀對象之間進(jìn)行比較，而且還可以把理論同實踐結(jié)果加以比較，從而判明理論的真?zhèn)巍！霸咏Y(jié)構(gòu)模型的演變”的學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)過程中學(xué)生不但學(xué)習(xí)了知識、訓(xùn)練了方法，同時也加深了對科學(xué)

15、本質(zhì)的認(rèn)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(xué)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(zhì)的形成和發(fā)展提供了認(rèn)識基礎(chǔ)。比較中特別是對比實驗中，學(xué)生通過動手動腦建構(gòu)知識，把握事物或現(xiàn)象的本質(zhì)，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，同時養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，不茍的作風(fēng)。小學(xué)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(xué)教學(xué)中運用比較的方法不僅可以訓(xùn)練實驗的技能、發(fā)展學(xué)生的思維，同時幫助學(xué)生舉一反三，全面系統(tǒng)準(zhǔn)確的掌握概念，抓住事物的本質(zhì)特征，認(rèn)識事物發(fā)展的規(guī)律，學(xué)會知識和方法的融會貫通，提高學(xué)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(xué)也是美麗的。物質(zhì)世界為化學(xué)教學(xué)提供了豐富的美學(xué)元素，如對“顯微鏡下的雪花”（圖7）進(jìn)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(zhì)的多彩，同時通過求同認(rèn)識物質(zhì)的統(tǒng)一美。一切物質(zhì)都是一個既存在內(nèi)在聯(lián)系又存在內(nèi)在矛盾的統(tǒng)一整體，求異中我們可以認(rèn)識事物的變化與發(fā)展，求同中又可以讓我們認(rèn)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(xué)學(xué)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(rèn)識自然、改造自然。此外，比