李欣

化學實景課堂不僅是拓寬學生學科視野、培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)的主渠道，而且是對學生進行德育的重要載體。如何將立德樹人融入課堂教學，發(fā)揮化學教學培養(yǎng)未來化學人的獨特價值呢？

一、結合史料，奠定情感基調

課始，教師結合史料充分挖掘與教材內容相關的我國化學研究的成就和影響，給學生展示了科學家的艱辛探索歷程，能激發(fā)學生樹立科技強國的信仰和責任意識。

人教版化學選擇性必修3《研究有機化合物的一般方法》中有”青蒿素結構的測定”相關史料，教師用其中的事例引入新課，以視頻短片介紹屠呦呦等科學家提取青蒿素并驗證其抗瘧疾功效的過程：科學家經歷190次失敗后，191號青蒿乙醚中性提取物樣品對瘧原蟲的抑制率達到100%，抗瘧實驗最終取得成功。學生深刻地感受到推進科學技術的發(fā)展充滿艱辛，勇于追求、勤于思考和實踐是發(fā)現能造福人類的科學成果必不可少的。

二、活動探究，重溫科研心路

教師在化學課堂教學中重現科學家的探究過程，為學生搭建思維進階的階梯，能促使學生在科學家式的思考與實踐中深化對化學知識的理解，感悟科研的艱辛和價值，強化對實驗科學研究的興趣。

本課教材介紹了質譜法、紅外光譜、核磁共振氫譜、X射線衍射等確定有機化合物結構的方法。這些方法涉及的儀器，一般的中學化學實驗室沒有配備，教師只能依據教材圖片來講解，導致學生的學習停留在記憶教材所寫的實驗基本過程上，無法真正領會科學家在研究中所采用的技術及實驗設計思路。為強化學生學習體驗，落實立德樹人，筆者以“確定青蒿素的結構”為主題設計了4個實景引入學習活動。

活動一：確定有機物的分子式

課堂上，筆者引導：“醫(yī)學家屠呦呦發(fā)現并驗證了青蒿素的功效。為推廣并救治更多患者，化學家要進一步確定青蒿素的分子結構并研究其人工合成技術。如何確定有機物的分子結構呢？”學生回答：“先確定有機物的實驗式。”筆者追問：“通過什么方法確定有機物的實驗式？”學生齊答：“燃燒法”。筆者追問：“你能簡單介紹一下用燃燒法確定有機物的實驗式的原理嗎？”學生思考后回答：“有機物大多由碳、氫、氧等元素構成，先通過燃燒將其轉化為水和二氧化碳，再用試劑吸收水和二氧化碳，最后根據吸收劑在吸收前后的質量差，推算出各元素的質量分數，得出各元素的最簡整數比，即可確定有機物的實驗式?！惫P者小結：“有機化合物元素的定量分析最早由李比希提出，故又稱李比希法，它為現代元素的定量分析奠定了基礎。”

學生容易理解用李比希法確定有機化合物的實驗式，但較難理解用質譜法測定相對分子質量，存在不了解相關儀器、不理解測定原理、不會識別譜圖中的相關信息等困惑。為了幫助學生突破重溫科學探索之路中的障礙，筆者引入實景資源并引導：“現在我們獲得了有機物的實驗式，分子式又該用什么方法確定呢？大家想知道科學家采用了什么方法嗎？讓我們跟著三峽大學生物與制藥學院黃年玉教授去真實的科研場所看一看吧。”通過黃教授對質譜儀、質譜圖的專業(yè)介紹，借助高校實驗室儀器的分析結果，學生理解了質譜圖的形成原理，明確了譜圖中橫坐標的最大值就是最大質荷比，也就是有機物的相對分子質量，再結合之前通過李比希法得到的實驗式就可以確定有機物的分子式。

活動二：確定有機物的化學鍵和官能團

活動中，筆者先呈現某有機物的質譜圖，引導學生觀察并說一說獲得了哪些信息。學生發(fā)現該有機物的相對分子質量為46，分子式為C2H6O，它可能是乙醇，也可能是二甲醚。筆者引導：如何證明該有機物是哪一種物質呢？學生回答：與鈉反應有氫氣生成的是乙醇，可以使灼熱的CuO變成光亮的Cu的是乙醇，等等。筆者進一步引導：科學家借助質譜儀確定了青蒿素的相對分子質量為282，分子式為C15H22O5，它的結構復雜，要探究其結構，除了繁瑣的化學實驗還有沒有更簡單、直觀的方法呢？緊接著，筆者視頻連線三峽大學分析測試中心的張開硯。通過張開硯的介紹，學生明確了由于不同的化學鍵、官能團對紅外線的吸收頻率不同，所以它們在紅外光譜圖中會處于不同位置，了解到科學家通過無數次努力將分析結果整理成數據庫，使我們可以直接通過查表得出波數對應的化學鍵，并通過數據庫直接匹配出具體物質。

活動三：確定有機物的氫原子種類和數量

課堂上，筆者先呈現乙醇的紅外光譜圖（圖略），明確該物質含有[C—O]、[C—H]、[O—H]等化學鍵。學生依據有機物含有[O—H]化學鍵，確定了該有機物是乙醇。接著，筆者呈現某有機物的紅外光譜圖（圖略），讓學生推測其分子式及結構簡式。學生分析：該有機物含有對稱的甲基和亞甲基，說明其至少含有4個碳原子和10個氫原子，結合它的相對分子質量為74以及它含有碳、氫、氧三種元素，可得出該物質的分子式為C4H10O，再結合其對稱結構可知其結構式為CH3CH2OCH2CH3。然后，筆者引導：“借助紅外光譜可以直接鑒別簡單物質，但是對于結構復雜、同分異構體眾多的青蒿素，僅憑紅外光譜無法辨識，我們又該借助什么儀器來分析呢？讓我們再次連線外景教師?！钡谌瓮饩斑B線中，黃玉年教授介紹了核磁共振氫譜儀的測量原理，測定了有機物中氫原子的種類和數目，引導學生明確了吸收峰的個數反映了氫原子的種類，吸收峰的面積與氫原子數成正比，強度之比對應的就是該類型氫原子的個數。

活動四：確定有機物的鍵長和鍵角

活動中，筆者呈現了兩張核磁共振氫譜圖（圖略），讓學生辨別哪一張是1-丙醇，哪一張是2-丙醇。學生分析：左邊的譜圖是2-丙醇，因為圖中有3組峰，說明它有3種等效氫；右邊的譜圖是1-丙醇，因為圖中有4組峰，說明它有4種等效氫。筆者引導：“大家已經初步掌握了分析核磁共振氫譜圖的方法，科學家也通過紅外光譜、核磁共振氫譜等分析得出青蒿素中含有酯基、過氧基、多甲基等結構，且借助強大的想象力、結合理論知識得到了青蒿素的多種可能結構，到底哪一種正確呢？讓我們再次跟著外景教師去探秘?！钡谒拇芜B線中，三峽大學分析測試中心的李濤介紹了X射線衍射儀的測量原理：通過測定分子結構中鍵長、鍵角等信息，確定各結構的連接方式，從而獲得物質的結構信息。經過交流，學生明確了科學家通過X射線衍射于1975年底測定的青蒿素的分子結構。

盡管在重溫科學探索之路上遇到重重障礙，學生仍然興致高漲地朝著“確定青蒿素的結構”這一目標持續(xù)探究。教師通過層層遞進的問題，讓學生先后4次與外景教師實時連線，跟隨鏡頭走進大學實驗室，零距離重溫科學家的探究過程，使學生克服了科學研究過程中的焦慮、畏難情緒，逐步實現了弘揚科學精神、提升化學素養(yǎng)、培育思維品質的目標。

三、拓展激勵，升華情感體驗

如何讓化學實景課堂的最后五分鐘增值呢？課尾，筆者引導學生與外景教師進行第5次連線。期間，黃玉年教授和學生進行了簡短的交流，他從科研工作者的角度給予了學生鼓勵和期望：青蒿素等抗瘧疾藥的成功研制是我國科學史上濃墨重彩的一筆，同時，我們更期待同學們——未來的化學人投身基礎教育教學研究和工農業(yè)生產，做有前瞻性的科研工作，為中華民族偉大復興而努力奮斗！

（作者單位：宜昌市夷陵中學）

責任編輯? 劉佳