陈方

[摘 要]

以“乙烯”的教学设计为例，借助“问题链”的驱动，突破教学的重难点。运用对比、实验等科学的学习手段和方法，强化化学学习的学科思维方式，不断渗透并建构学科观念，在思考和解决问题的学习过程中，不断提升学生的化学素养和分析解决问题的能力。

[关键词]

乙烯；科学方法；学科观念

人教版化学1（必修）教师教学用书在“教学资源”中提到科学方法，包括获取科学事实的方法（观察、实验、思想实验）；整理科学事实的方法（比较、分类、类比、归纳、演绎、分析、综合）；构造科学理论体系的方法；横向科学方法（信息方法、系统方法等）。毫无疑问，在教学实践过程中，我们应引导学生对这些科学方法不断加以理解、运用和体会，使学生逐步学会科学研究的基本方法。同时，在学生运用知识和技能解决化学实际问题的过程中，逐步建构化学学科观念。

一、创设情境，引入课题

【展示】一根成熟的黄香蕉和一根青色的生香蕉；一块用于食品保鲜的PE塑料薄膜。

【问题】为什么刚刚摘取不久的青香蕉和较熟的黄香蕉保存在一起就容易变黄？PE塑料的成分是什么？它是如何得到的？

【引入新课】这些问题均与今天的课题“乙烯”有关。那“乙烯”到底是什么？工业上如何得到乙烯？它的组成、结构、性质和用途如何？这是本节课将要学习和探究的内容。

设计意图：化学源于生活，并应用于生活。以学生生活中司空见惯的物品引入课题，强调从学生生活实际和已有知识出发，能激发学生的探究兴趣与热情，同时将学生的生活经验与化学学习密切联系，使学生养成从生活现象中发现问题、提出问题的习惯，也为后续的解决问题埋下伏笔。

二、实验探究，提出问题

【介绍】如图1，这是一套模拟工业生产乙烯的实验装置图。

【观看实验视频】将石蜡油分解，利用生成的气体分别进行如下实验：

①将气体通入酸性高锰酸钾溶液中，观察现象。

②将气体通入溴的四氯化碳溶液中，观察现象。

③用排水法收集一试管气体，点燃，观察现象（提示：注意观察实验现象，并与前面所学的甲烷性质进行对比）。

【分析现象，得出结论】

【问题】你认为石蜡油分解生成的气体中都是烷烃吗？说明理由。

【学生1】生成的气体不全是烷烃，因烷烃不能使高锰酸钾溶液及溴的四氯化碳溶液褪色。

【结论】研究表明，石蜡油分解所产生的气体中含有乙烯。乙烯是一种来源于石油的基本化工原料，它的产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平。

【设疑】乙烯的性质为什么不同于烷烃，它有怎样的组成和结构？

设计意图：首先，通过观看实验视频，学生知道了乙烯的工业来源；其次，化学是一门实验科学，通过对实验现象的观察获取科学事实，并使学生产生了与甲烷（烷烃）学习的认知冲突，激发学生探究的欲望，渗透了“物质是不断运动变化的”科学观念。通过归纳、比较和分析，得出“生成的气体中不都是烷烃”的科学结论，也自然引入了后续的乙烯与乙烷的比较教学。同时，最后的设疑，为乙烯的组成——结构——性质关系的教学做了很好的铺垫。

三、分析组成，推测结构

【展示】用排水法收集的一瓶乙烯（瓶中故意留有少量水），让学生闻气味并观察物理性质。

【问题】通过观察，你能得到乙烯的哪些重要物理性质？

【结论】乙烯是一种无色、稍有气味、难溶于水的气态烃。

【教师】经实验测定，乙烯在标况下的密度为1.25g·L-1，其中含碳85.7%。

【小结与计算】（1）归纳乙烯的物理性质；（2）计算确定乙烯的分子式。

【结论】（1）略；（2）乙烯分子中碳氢原子数之比为1∶2，分子式为C2H4。

【教师】对比乙烯和乙烷的分子组成，结合乙烷的分子结构，请同学们推测乙烯的分子结构，写出其电子式、结构式和结构简式，并填表。

【设疑】通过乙烯与乙烷分子组成的差异，发现乙烯比乙烷分子少了两个氢原子（可看作每个碳原子上比乙烷分子少结合一個氢原子），你能否由乙烷的结构推测分析出乙烯的结构？尝试利用实验提篮中乙烷的球棍模型及短棍，组装出乙烯的球棍模型。

【学生活动】从乙烷的球棍模型中，每个碳原子上各去掉一个氢原子。

【问题】这样的结构是否符合有机物的价键理论？乙烯分子的两个碳原子间形成了怎样的共价键？

【学生2】不符合，因为每个碳原子要形成四个共价键才能达到8电子稳定结构，那乙烯分子的碳原子间必然形成了碳碳双键。

【教师】要求学生动手组装乙烯的球棍模型。

【教师】引领学生完成表2。并提示，乙烯结构（简）式中的碳碳双键不能漏写。

【教师】概念（1）不饱和烃：碳原子所结合的氢原子数少于饱和烃里的氢原子数的碳氢化合物（烃），属于不饱和烃；（2）烯烃：分子里含碳碳双键的不饱和链烃叫烯烃。乙烯是最简单的烯烃。

设计意图：通过观察乙烯的物理性质，并由其密度等推算出分子式，体现了“定性与定量相结合”的学科思想，让学生感悟“化学实验是化学研究的重要方法”、“化学研究通过观察和实验获取证据，基于证据推理形成结论”等学科观念；再通过比较乙烯与乙烷分子组成差异，由已知的乙烷结构来分析、推测乙烯的结构，结合球棍模型的搭建，体现了“微观问题宏观化思考”、“理论与实践相结合的”等思想方法，体会到“科学研究有方法可循”的观念；既深化了学生对有机物价键理论的理解，同时对乙烷与乙烯的微观结构等也进行了比较，使学生认识到“乙烯分子中的碳碳双键是乙烯与乙烷结构的本质差异”，对突破本节课的重难点——乙烯的化学性质的教学起了关键的指引作用。

四、认识结构，理解性质

【问题】乙烯与乙烷组成及结构的差异，导致了它们怎样的化学性质差异？

【学生3】乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，乙烷则不能；乙烯燃烧火焰明亮，有黑烟，乙烷燃烧火焰为淡蓝色，无黑烟。

【学生4】乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色，而乙烷则不能。

【实验】利用实验提篮中高锰酸钾溶液及注射器中的乙烯进行实验，观察现象（事先将吸有10mL乙烯的带有针头的50mL注射器用橡皮塞封住针头备用。实验时在白色点滴板穴中滴加10滴0.5mol·L-1的高锰酸钾溶液，拔掉橡皮塞，从针头吸进高锰酸钾溶液，振荡注射器）。

【结论】乙烯能与高锰酸钾溶液反应并使其褪色。

【问题】那乙烯发生了怎样的反应？

【学生5】可能是被高锰酸钾溶液氧化了，因高锰酸钾是强氧化剂。

【问题】乙烯还能被谁氧化？

【学生6】乙烯还能燃烧，被氧气氧化。

【问题】那乙烯燃烧的现象为什么与乙烷不同？

【学生7】显然是乙烯含碳量较乙烷高所导致。

【问题】那乙烯是怎样使溴的四氯化碳溶液褪色的？其反应类型和原理又如何呢？

【教师】我们知道，化学反应的本质是旧化学键的断裂与新化学键的形成过程。下面，我们共同来观看乙烯与溴反应的微观过程，特别注意反应中化学键的变化。

【观看动画并表述】反应时，乙烯分子中断裂碳碳双键中的一个碳碳键，溴分子中的Br-Br键断裂，然后在两个碳原子上各形成一个C-Br键。

【教师】这样的反应叫加成反应。概念：有机物分子中双键（或三键）两端的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应叫加成反应。

【教师】写出乙烯与溴反应的化学方程式（再次提醒学生反应中键的断裂与生成）。

【板演】四位学生分别写出乙烯与氢气（催化剂、加热）、氯气、氯化氢、水（催化剂、加热、加压）加成反应的化学方程式。

【教师】点评。提示学生可将H2O看作H-OH来书写反应。

【教师】乙烯分子间能否发生加成？教师组织4位同学两两手拉手，比喻成两个乙烯分子，然后每两位同学间再松开其中拉着的两只手，面对同学站成一排，中间的两位同学再牵起松开的两只手。教师说明，这就好像乙烯分子间的加成。

【追问】乙烯分子是否只能两个分子间加成？

【学生8】好像很多乙烯分子间都可以加成。

【教师】评价并书写化学反应方程式，给出加聚反应的概念，指出乙烯形成聚乙烯是它的重要用途之一，说明课上展示的PE塑料薄膜的主要成分就是聚乙烯。

设计意图：这一环节是本节课的核心内容。借助乙烯与乙烷组成及结构的差异，利用层层递进的驱动学习的问题及微型探究实验、对化学反应微观本质的讨论、观看加成反应的动画演示及模拟加聚反应的表演等学习活动，逐渐由表观现象触及化学反应的本质，进一步体会“宏微结合”的学科思想在化学学习中的应用，再通过化学方程式的书写与表达，整合 “宏观——微观——符号”的三重表征进行理解和学习，轻松突破教学的重难点，还使学生进一步感悟“物质是不断运动变化的”、“物质不可能无缘无故的消失，只可能有规律的转化”、“组成与结构决定性质”——物质性质的改变是物质的组成与结构发生了变化的结果等学科思想观念。

五、处理信息，深化认识

【教师】与乙烷相比，乙烯为什么易发生加成及加聚反应？

【信息呈现】已知乙烷分子及乙烯分子中C-C、C=C的键能分别为348 kJ·mol-1、615 kJ·mol-1，C-H键键能为415 kJ·mol-1，试用以上数据分析说明其原因。

【结论】（1）C-H键键能较大，不易断裂；（2）乙烯分子中C=C的键能小于乙烷分子中C-C键能的两倍，C=C中有一个键容易断裂。故乙烯不易发生取代反应，而易发生加成和加聚反应。

【交流与总结】乙烯、乙烷化学性质的比较。

设计意图：利用键能数据，通过分析、计算、比较对信息进行处理，结合乙烯与乙烷性质的比较，引导学生对有关知识进行对比、归纳与整合。深化了“定性定量相结合”的学科思想方法，再次从“宏观问题微观解释”的学科思维视角来理解和感悟乙烯与乙烷性质差异的本质原因，使学生有“拨开乌云见太阳”的豁然开朗的感觉。既强化了“结构决定性质”的微观本质认识，又使学生对两种烃的学习自然延伸到类别的高度，为后续烯烃的学习做好铺垫，同时实现了学生的认识由感性认识到理性认识的升华。

六、教学反思

零散的化学学科知识、片段性的化学概念或事实是很容易被忘记的，学生不会忘记的是学科观念、学科特征的思维习惯和解决问题的方法。因此在化学教学过程中，引导学生不断运用科学方法，渗透学习化學的学科思维方式，引领学生体会并不断形成化学学科思想和学科观念就显得非常迫切和重要。

本节课充分利用身边的事例，生活中司空见惯的现象，让学生真切体会到化学就在我们的身边，在我们的日常生活中。感受化学与我们生活实际的密切联系，体会化学学习的重要意义和价值。

本节课采用了实验、观察、类比、分类比较、分析综合、归纳、小结（总结）、对信息进行分析处理等多样化的学习手段和科学方法，丰富了化学学习的方式，极大提升了学习的有效性，也使学生领略了它们别样的风采，有利于学生体验科学探究的过程，学习科学研究的基本方法，加深对科学本质的认识，增强创新精神和实践能力，进而不断提高学生的科学素养。

本节课首先确立了元素组成——确定分子式——推测结构——探究性质——理论解释——实际应用的思路展开乙烯结构与性质的研究；其次课中充分运用了实物展示、微型实验、模型搭建、动画演示等学生喜闻乐见的方式，使学生的学习变微观为宏观，化抽象为具体，提高教学的实效性；此外通过“问题链”来驱动本节课核心内容的教学，突破教学的重难点，使课堂教学循序渐进、一气呵成，让学生有酣畅淋漓之感。在解决问题的学习过程中，深刻体会到“组成与结构决定性质、性质决定用途”的重要化学学科思想；同时学生在对物质及其变化的本质的认识过程中，不断建构和形成化学学科的核心观念。欣赏到它们在化学学习中的独特魅力。

[参 考 文 献]

[1]毛东海.统筹知识、方法和观念三层面教学内容的教学设计——以“高二氧化还原反应专题复习为例”[J].化学教学，2016（3）.

[2]张礼聪.在对比中学习——“乙烯”的教学实录[J].化学教学，2016（5）.

[3]胡珺晶.你的课堂你做主——“乙烯”教学实录[J].化学教与学，2016（2）.

（责任编辑：张华伟）