任佳鈺

摘 要：球棍模型更有利于學(xué)生理解有機(jī)物的結(jié)構(gòu)及有關(guān)化學(xué)反應(yīng)。在這實(shí)踐過(guò)程中進(jìn)行探究，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)也更好的理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)和反應(yīng)過(guò)程，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的模型認(rèn)知與證據(jù)推理能力。

關(guān)鍵詞：球棍模型; 證據(jù)推理; 模型認(rèn)知

中圖分類號(hào)：G633.8 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? 文章編號(hào)：1006-3315（2020）5-007-001

一、設(shè)計(jì)理念

化學(xué)研究的目的之一是揭示物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)，對(duì)于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)如分子原子的架構(gòu)，常常需要建立起科學(xué)的模型，使它形象化有利于課堂教學(xué)。

球棍模型是一種用來(lái)表現(xiàn)化學(xué)分子的三維空間分布的空間填充模型，能幫助學(xué)生理解有機(jī)物的成鍵特點(diǎn)、立體結(jié)構(gòu)、同分異構(gòu)現(xiàn)象等。有機(jī)物的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系，因此對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的了解有很高的要求，尤其是在高中階段可以幫助學(xué)生構(gòu)建結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途的思想，讓學(xué)生在模型的幫助下觀察有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，并通過(guò)比較，認(rèn)識(shí)性質(zhì)差異的原因，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的思維方法，也能為以后在化學(xué)學(xué)習(xí)或生活實(shí)踐中提供方法指導(dǎo)。

新課標(biāo)提出通過(guò)模型拼插等活動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)有機(jī)物中碳原子的成鍵特點(diǎn)、價(jià)鍵類型及簡(jiǎn)單分子的空間結(jié)構(gòu)。同時(shí)在簡(jiǎn)單地有機(jī)物及應(yīng)用這一主題中，學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)有搭建球棍模型認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。因此，在進(jìn)行有機(jī)化合物必修階段教學(xué)過(guò)程中，恰當(dāng)?shù)厥褂煤们蚬髂Ｐ褪呛苤匾摹?/p>

二、教學(xué)過(guò)程

1.通過(guò)烷烴通性的復(fù)習(xí)預(yù)測(cè)乙烷的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)

學(xué)生通過(guò)甲烷認(rèn)識(shí)了烷烴的通性及規(guī)律，這樣在特殊到一般的運(yùn)用之后，又可以從一般到個(gè)別，預(yù)測(cè)乙烷的性質(zhì)，也為本節(jié)課通過(guò)比較法學(xué)習(xí)乙烯打好基礎(chǔ)。學(xué)生已經(jīng)掌握了烷烴物理性質(zhì)隨C原子數(shù)遞增的規(guī)律，知道烷烴大多性質(zhì)比較穩(wěn)定，不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑（酸性高錳酸鉀溶液）反應(yīng);燃燒（氧化還原反應(yīng)），光照下與氯氣（鹵族元素之一）發(fā)生取代反應(yīng)，因此可以預(yù)測(cè)乙烷也有這些化學(xué)性質(zhì)，并用來(lái)與乙烯對(duì)比，為研究乙烯的化學(xué)性質(zhì)提供思路，更好地理解雙鍵的特殊性。

2.認(rèn)識(shí)乙烯的用途及來(lái)源，明白學(xué)習(xí)意義

乙烯是重要的化工原料，學(xué)校附近有著名石化企業(yè)，同時(shí)用乙烯的催熟作用在身邊很常見(jiàn)。從社會(huì)到個(gè)人，認(rèn)識(shí)乙烯的重要性。再?gòu)墓I(yè)制法順勢(shì)講到實(shí)驗(yàn)室制法，乙醇經(jīng)濃硫酸脫水得到乙烯，可得到乙烯的化學(xué)式，確定球棍模型需要的原子個(gè)數(shù)及種類，并觀察其物理性質(zhì)。

3.自主探究乙烯球棍模型，并結(jié)合模型寫(xiě)出乙烯的三式

讓學(xué)生講述搭建模型的思路，他人點(diǎn)評(píng)，教學(xué)相長(zhǎng)更有收獲。結(jié)構(gòu)式是球棍模型的平面投影，讓學(xué)生寫(xiě)結(jié)構(gòu)式，同時(shí)又以結(jié)構(gòu)式與電子式的關(guān)系，讓學(xué)生寫(xiě)電子式。通過(guò)這樣的模型拼插，將集體成果轉(zhuǎn)換成書(shū)面形式。

4.將乙烯與乙烷結(jié)構(gòu)對(duì)比，分析結(jié)構(gòu)有差異的地方，并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證性質(zhì)的差異

通過(guò)課前拼接的乙烷模型，可以觀察出乙烷和乙烯組成元素相同，差別在碳碳單鍵和碳碳雙鍵，這樣對(duì)比讓學(xué)生在接下來(lái)的性質(zhì)探究中知道碳碳雙鍵的意義。同時(shí)經(jīng)過(guò)課前對(duì)乙烷的猜想，為研究乙烯提供了思路，讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行施行，可以觀察到乙烯因?yàn)榫哂须p鍵所特有的性質(zhì)。

5.通過(guò)模擬動(dòng)畫(huà)認(rèn)識(shí)加成反應(yīng)，并自主利用球棍模型展示反應(yīng)過(guò)程

抓住本節(jié)重點(diǎn)——加成反應(yīng)，學(xué)生嘗試運(yùn)用模型演示乙烯的加成反應(yīng)，更好地體會(huì)斷開(kāi)雙鍵中的一個(gè)鍵的含義，理解加成反應(yīng)中雙鍵（或三鍵）兩端的碳原子與其他原子或原子團(tuán)直接結(jié)合形成新的化合物的過(guò)程，體驗(yàn)?zāi)Ｐ驼J(rèn)知的過(guò)程，并通過(guò)方程式進(jìn)行書(shū)面表達(dá)。最后通過(guò)動(dòng)畫(huà)模擬出乙烯和溴的加成過(guò)程，起到了強(qiáng)調(diào)作用，幫助學(xué)生更好地理解這一過(guò)程。

6.通過(guò)對(duì)模型的深入探究，嘗試改進(jìn)乙烯的球棍模型

目前通用的乙烯分子球棍模型中碳碳雙鍵是用兩個(gè)相同的弧形彎曲連接桿表示，四個(gè)碳?xì)滏I分別用四個(gè)直線連接桿表示。容易讓人產(chǎn)生碳碳雙鍵兩個(gè)鍵是一樣的誤會(huì)，這兩個(gè)化學(xué)鍵與其余四個(gè)用直線連接桿表示的碳?xì)滏I鍵型不同。而通過(guò)加成反應(yīng)只斷一根鍵的微觀過(guò)程以及碳碳單鍵、碳碳雙鍵的鍵能比較，學(xué)生可以認(rèn)識(shí)到雙鍵中的兩根鍵不一樣。從新建乙烯分子球棍模型來(lái)看，乙烯分子中兩個(gè)碳原子之間的C=C鍵，一個(gè)為δ鍵，用直線連接桿表示，與C-H的δ鍵一致;另一個(gè)為π鍵，用弧形彎曲連接桿表示。由于兩點(diǎn)間直線最短，而鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，鍵越牢固，因此新建乙烯分子球棍模型利用弧線彎曲連接桿比直線連接桿長(zhǎng)，形象的表示出來(lái)了π鍵沒(méi)有δ鍵牢固，故而易斷裂、易發(fā)生加成反應(yīng)這一實(shí)驗(yàn)事實(shí)[2]。為學(xué)生以后的學(xué)習(xí)提供鋪墊，并更具有科學(xué)性。

7.探究實(shí)際問(wèn)題，應(yīng)用乙烯的性質(zhì)

引入乙烯時(shí)介紹了乙烯是一種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，所以在結(jié)尾運(yùn)用時(shí)，可以提出這樣一個(gè)問(wèn)題：從南方往北方長(zhǎng)途運(yùn)輸水果時(shí)，常常將浸泡有高錳酸鉀溶液的硅藻土放置在盛放水果的容器中，其目的是什么？幫助學(xué)生運(yùn)用乙烯的性質(zhì)同時(shí)，前后呼應(yīng)，使課堂更為完整。

三、課后反思

本節(jié)課通過(guò)學(xué)生就已有知識(shí)進(jìn)行歸納設(shè)想后，自主構(gòu)建模型，并比較模型的差異，對(duì)性質(zhì)進(jìn)行猜測(cè)并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案去驗(yàn)證性質(zhì)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，在講到加成反應(yīng)這一重難點(diǎn)時(shí)，又通過(guò)學(xué)生自主模擬各種反應(yīng)，再最后進(jìn)行動(dòng)畫(huà)模擬，讓學(xué)生更好地理解。給學(xué)生創(chuàng)造了動(dòng)手、動(dòng)腦并且自主探究的機(jī)會(huì)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。并利用球棍模型將二維、三維進(jìn)行轉(zhuǎn)化，幫助學(xué)生理解有機(jī)物分子的空間構(gòu)型，通過(guò)方程式的書(shū)寫(xiě)將化學(xué)符號(hào)與球棍模型雙重表征進(jìn)行有效關(guān)聯(lián)。最后模擬演示典型的化學(xué)反應(yīng)幫助學(xué)生動(dòng)態(tài)地理解化學(xué)鍵的斷裂、形成以及分子構(gòu)型的變化。

參考文獻(xiàn)：

[1]于乃佳，陳振芳，何媛媛.核心素養(yǎng)下的高中化學(xué)實(shí)物模型探究教學(xué)的實(shí)踐和研究——以“自主搭建球棍模型”理解有機(jī)物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為例[J]中學(xué)化學(xué)，2017（8）

[2]孫紅梅，孫賓賓.關(guān)于有機(jī)化學(xué)課程中乙烯、乙炔球棍模型的一點(diǎn)探討[J]廣州化工，2013（6）