基于证据推理和模型认知下的教学实践研究——以人教版选修五“醛”教学之“醛的还原性”知识点为例

左先群

(重庆市铜梁中学校 重庆 402560)

2018年初正式颁布的普通高中化学课程标准（2017年版）凝练了学科核心素养，从宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新精神、科学态度与社会责任五个方面将化学知识与技能的学习、化学思想与观念的建构、科学探究与问题解决能力的发展、创新意识和社会责任感的形成等多方面的要求融为一体，体现了化学课程在帮助学生未来发展需要的正确价值观念、必备品格和关键能力中所发挥的重要作用。因此，在进行课堂教学设计时，教师应考虑教学的逻辑性，依据核心素养形成启发性教学，让学生在学习过程中提升解决问题的能力。现以人教版选修五“醛”教学之“醛的还原性”知识点为例进行教学实践研究，探析如何在化学教学中培养学生的化学核心素养[2]。

一、对教材的解读与思考

（一）教学价值

1.学科知识的建构价值

“醛”处于“烃的含氧衍生物”第二节，在“醇 酚”之后。必修二已介绍乙醇催化氧化生成乙醛，乙醇可被酸性高锰酸钾溶液氧化生成乙酸。选修五已讲醇的氧化，伯醇可氧化成醛，结合二者，教师可引导学生猜想醛能否生成羧酸。醛在有机知识体系中起到了不可或缺的纽带作用。醛可以将醇与羧酸联系起来，可完善有机知识体系，建立常见有机物之间的相互联系，实现化学学科知识的系统化。

2.学科方法的发展价值

乙醛由乙醇氧化生成，乙醛可进一步被氧化生成乙酸，也能被还原生成乙醇。属于有机化学中典型的氧化还原反应。从分子模型结合化学性质学习，可提高学生对官能团的认识，构建起：伯醇—醛—羧酸的衍变，能让学生加强以官能团之间变化为主线的知识结构，提升学生的模型认识能力和逻辑思维能力。

3.学科认知的情感价值

以实验探究验证醛的还原性，培养学生的探索精神、实践能力、严谨求实的科学态度。

（二）学情分析

知识基础：学生已学习醇，掌握了伯醇可氧化成醛的性质。掌握乙醇可被酸性高锰酸钾溶液氧化最终生成乙酸。掌握酸性高锰酸钾溶液、溴水均可用作氧化剂。

能力基础：学生已有学习有机物的基本思想，即从官能团结构确定化学性质，也有一定的实验探究能力。

潜在困难：部分学生对官能团之间相互转化时断键和成键方式不能正确分析；结构决定性质的化学思维不能正确运用；实验方案设计能力和对实验现象的分析能力较弱。

（三）教学目标

通过对伯醇—醛—羧酸的结构模型的探索，加深理解化学反应实质——旧键断裂和新键形成。

通过实验探究醛的还原性，形成有机物之间官能团衍变的认知模型。

通过对分子结构的分析，形成有机反应中氧化反应、还原反应的正确概念。

通过对实验方案的设计，形成严谨的科学态度。

（四）评价目标

通过对学生分析结构模型的分析，诊断学生认识微观结构的能力水平。

通过对实验方案设计的小组讨论与评价，发展学生设计实验方案的系统水平。

通过对分子结构的分析，诊断学生对有机反应中氧化反应、还原反应的认知水平。

通过对醛还原性的探究，诊断学生对物质化学性质认知发展水平。

（五）教学重难点

教学重点：构建伯醇—醛—羧酸的转化路线。

教学难点：由分子结构分析化学键的断裂和形成。

（六）教法学法

教法：通过分子结构模型的对比，以及实验探究引导学生构建思维过程，解决问题，形成物质化学性质的学习过程与方法。

学法：通过模型认知、证据推理进行对比分析、实验探究等，完善学习的自主模式。

二、教学实践与反思

（一）教学实践

活动一：提出问题，醛能否被氧化成羧酸？从理论、分子结构进行分析并设计实验进行验证。

问题源于教材：

1.乙醇可被酸性高锰酸钾溶液氧化最终生成乙酸，乙醇可氧化成乙醛；

2.同时展示乙醇、乙醛、乙酸的球棍模型及对应结构式。

学生活动：

理论分析：乙醇中C原子平均化合价-2价，乙醛中C原子平均化合价-1价，乙酸中C原子平均化合价0价，C原子平均化合价逐渐升高，乙醛可以被氧化成乙酸。

分子结构：乙酸比乙醛多了一个O原子，物质结合氧被氧化。

实验验证：用酸性高锰酸钾溶液与乙醛反应，现象为酸性高锰酸钾溶液紫色褪去。

结论：醛可以被氧化成羧酸。

原理：乙醛可以被氧化成乙酸。而醛基、羧基均在链端，与所连烃基无关。

设计意图：从原有的化合价升降认知、分子结构的变化认知推理醛具有还原性，培养学生的知识应用能力、对图形的分析能力和构建用实验证明事实的科学思维。

活动二：从上述过程中提取出有机反应中的氧化反应定义，并衍推还原反应定义。

小组协作：乙醇发生去氢的变化生成了乙醛，乙醛发生加氧的变化生成了乙酸，C原子平均化合价均在升高，均是氧化反应。归纳总结为：去氢加氧为氧化反应。衍推出加氢去氧为还原反应。

设计意图：培养学生从客观事实中通过分析、对比得出相应结论的思维能力。

活动三：分组活动。现有下列物质：溴水、紫色石蕊试液、新制氢氧化铜悬浊液、银氨溶液（需现配）、乙醛，求证乙醛的还原性，并写出相应的化学方程式。

小组一、二：将溴水滴入乙醛中，溴水褪色。在反应后的溶液中滴加紫色石蕊试液，溶液呈红色（验证产物，不是发生加成反应）。证明乙醛可以与溴水作用，生成酸性物质。

1.CH3CHO+Br2→（无法表达出正确的反应方程式）

2.CH3CHO+Br2+H2O→ CH3COOH+2HBr

学生活动：思考为什么有的同学无法写出完整的方程式。

没有理解有机氧化反应实质，去氢或加氧氧化。

设计意图：加深学生对已分析出的理论的理解与记忆，并培养正确书写陌生方程式的能力。

小组三、四：按教材所示内容进行乙醛与新配制的银氨溶液反应，有光亮的银镜生成。银元素从+1价降到了0价，说明乙醛被氧化了。

学生活动：判断这两组同学的化学方程式正确与否。

从酸碱中和反应原理推导2式正确。

小组五、六：按教材所示内容进行乙醛与新配制的氢氧化铜悬浊液反应，最终有红色沉淀生成。铜元素从+2价降到了氧化亚铜中的+1价，说明乙醛被氧化了。

学生活动：判断这两组同学的化学方程式正确与否。

考虑所配溶液中氢氧化钠溶液过量，所以应生成CH3COONa。

问题延伸：此反应过程中，发现反应体系的颜色有不同变化，最终才能得到红色沉淀。这些颜色的变化本节课不分析，请同学们课后去查阅资料。

设计意图：利用这三个反应可以加深学生对乙醛的还原性的理解，乙醛被氧化生成乙酸，同时还要考虑相应的反应环境才能写出正确的化学方程式。在此过程中培养了学生综合应用知识、考虑问题全面的思考能力。

活动四：据上述过程分析乙醛可否直接被氧气氧化？若能，化学方程式如何书写？

学生活动：可以。

设计意图：培养学生利用所学进行类比迁移、解决问题的应用能力。

活动五：总结归纳：醛发生氧化反应时断键位置在哪个键？新生成的键又如何？

学生活动：断键发生在醛基的C—H，新生成的键即是将醛基的C—H转变为C—O—H，体现醛发生氧化反应为加氧氧化。

（二）教学反思

1.从教学设计角度反思

以醛的还原性为本节的主要教学内容，从化合价分析、分子结构的对比、实验的探究与验证、新生成知识的应用四个方面去引导学生构建知识的分析和应用能力，构建知识的系统化和学习过程与方法，最终形成醛可以氧化成羧酸的知识衍变，结合伯醇可以氧化成醛形成一条官能团的转变途径。

2.从学生发展角度反思

本节教学内容主要是通过宏微结合认识物质，构建模型认知物质的转化，使学生通过认识结构与性质的关系，培养起化学反应键的断裂和生成的分析模式；通过不同的实验探究验证醛的还原性，提升学生的科学探究能力，并利用实验现象这些有力证据进行推理，确定出乙醛可以被氧气等其他一些氧化性物质氧化。培养学生从化学视角认识物质、解决问题，发展化学基本观念。