运用比较性思维，培养学生的科学精神

张静慧

摘 要：科学精神是核心素养的重要组成部分，科学精神包含理性思维、批判质疑、勇于探究等方面。比较性思维是人类思维的基本形式之一，是科学精神的一个方面。在化学教学中，运用對比实验、营造比较思维的氛围，促进学生比较理性思维的养成，有利于学生科学精神的培养。

关键词：比较性思维；科学精神；苯酚实验

在“中国学生发展核心素养”的构成框架中，共包含文化基础、自主发展、社会参与三个方面，综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大素养。科学精神是人们在长期的科学实践活动中形成的共同信念、价值标准和行为规范的总称。

目前，我们在化学教学中，存在人为地将“教书”与“育人”进行分离的现象，认为“育人”是德育部门的事。化学课堂比较重视的往往是学生对于化学知识的获取与掌握。化学作为一门以实验为基础、重视实证、富有理论性和逻辑性的学科，对于培养学生的科学精神应担负起义不容辞的责任。本文以《酚的性质和应用》一课的教学为例，探究运用比较性思维，培养学生的科学精神的教学实践。

一、教材分析

本节内容取自苏教版选修5《有机化学基础》专题4“烃的衍生物”，第二单元“醇、酚”。主要学习目标是通过探究苯酚的物理性质和典型化学性质，感悟结构决定性质的科学规律，感悟基团之间存在相互影响；了解苯酚在生产生活中的应用，了解含酚废水的污染情况和处理方法。通过对乙醇与苯酚、甲苯与苯酚的结构和性质进行对比，可以使学生将新旧知识联系起来，有利于学生知识体系的建构，有利于学生理解与掌握科学的原理与方法，

培养科学的思维方式。

二、教学设计

整节课围绕以含酚废水的检测、处理为主线来展开，使课堂浑然一体。教师通过大量运用图片对比、实物展示对比、乙醇与苯酚的结构与性质对比、实验对比，引导学生探究其中的异同及内在原理，使学生学习运用科学的思维方式来认识事物、解决问题。

教师首先以两张图片引入新课，一张是关于苯酚用途的图片，另一张是含酚废水污染河道的网络新闻截图。通过两张图片对比介绍，使学生学习辩证地看待事物，具有理性思维。由酚的污染问题，引出含酚废水的检测方法，从而导出苯酚的性质的学习内容。将苯酚与以前学过的乙醇比较，让学生讨论苯酚的羟基可能具有的化学性质；将苯酚和苯、甲苯的结构比较，推测苯酚中的苯环可能发生的化学变化；通过一系列比较性实验，对前面的推测加以验证，并通过实验现象对比，使学生对“有机物分子中基团之间能相互影响”这一科学规律有直观的认识与初步理解。最后，要求学生运用所学知识，大胆尝试，提出含酚废水的处理方法。

本节课的实验中，对比实验一、二、三、四为学生分组实验，五、六、七为教师演示实验。同时，由于苯酚有毒，为了避免实验过程中造成室内环境的污染，在笔者大多数实验（实验一、二、四、五）中没有采用常规的试管与滴管，而是借用了组内一个同事研究的绿色化学实验的创意，采用了医院里的“真空采血管”代替试管，用一次性针筒加试剂，减少苯酚气味在室内的逸散。另外，为了贴近生活，增加趣味性，在CO2与澄清的C6H5ONa溶液反应时，没有用通常的实验室制法制备CO2气体，用的是加可口可乐来代替。

三、教学过程

（一）图片对比，引入课题

教师在一张PPT上打出两张图：一张是苯酚滴耳液和苯酚软膏、酚醛树脂，介绍今天学习的苯酚是一种重要的化工原料，在制备药品、合成纤维、电路开关等方面有广泛用途。另一张是被含酚废水污染变成“红河”的新闻截图。对比两张图片，我们得到信息，酚类物质有用又有污染，从而引导学生理性地、辩证地、多角度地看待与评价事物。接着指导学生学习酚的含义：酚是羟基与苯环（或其他芳环）碳原子直接相连的有机物。引导学生写出苯酚的分子式、结构式、结构简式。教师接着指出，人们要恰当地利用苯酚，要检测并处理含酚的废水，就必须先了解苯酚的性质。

（二）实验对比，提升思维

1.对比实验一：苯酚的物理性质

总结苯酚的物理性质，思考苯酚在空气中易变质的原因，引出苯酚的化学性质：苯酚具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色。同时，引导学生发现，苯酚自身没有可以用以直接判定的明显特征，那么，化学上用什么方法检测苯酚呢？

2.对比实验二：苯酚的显色反应

教师引导学生根据结构推测，苯酚可能还有什么化学性质？

学生经过讨论得出，根据苯酚和乙醇中都含有羟基推测，苯酚的羟基有可能电离出H+；苯环上可能可以发生取代或加成反应。根据假设，进行实验求证。

3.对比实验三：苯酚中羟基的电离

教师总结：苯酚中羟基氢原子电离能力大于水，羟基受到苯环的影响变得易电离。苯酚水溶液显弱酸性，酸性物质往往可以和强碱性物质反应。学生推测：苯酚可以和强碱反应。

4.对比实验四：苯酚的弱酸性

由上述对比实验，师生得出结论，苯酚有弱酸性，其酸性甚至比碳酸弱。教师介绍苯酚的别名：石炭酸。

5.对比实验五：苯酚与浓溴水反应

教师提问：如何确定苯酚与溴水发生的是取代反应还是加成反应？

学生分组讨论，提出可行的检验方法：如果发生取代反应的话，除了白色沉淀，有强酸HBr生成，而加成反应只生成一种有机物。可以通过测量反应物和生成物的酸性变化，如果生成物酸性明显变强，则发生了取代反应，反之，则发生了加成反应。

6.对比实验六：测定苯酚与浓溴水反应前后的pH值

教师将苯酚和甲苯的结构对比，引出苯酚中的苯环受到羟基的影响，邻、对位变得活泼，得出苯酚与溴水发生取代反应的化学方程式。同时简单介绍，和甲苯一样，苯酚中的苯环与氢气能发生加成反应。

（三）前后对比，拓展应用

回到前面问题：人们有哪些方法检测与处理含苯酚的废水？通过学生回答，教师总结：FeCl3和浓溴水均可以检验苯酚，FeCl3溶液更加灵敏。根据苯酚的物理性质和化学性质，学生提出了用萃取和用石灰中和的方法处理含酚废水。

对比实验七：含苯酚废水的物理方法处理

教师引导学生阅读拓展材料，了解处理含酚废水的主要方法：回收利用或降解处理为无毒的物质。

（四）归纳整理，总结规律

最后，教师总结本节内容：苯酚是一种重要的化工原料，酚的结构特点是，苯环上直接连一个羟基。苯酚的物理性质为无色晶体，久置空气中显淡红色，常温下在水中溶解度不大，与热水互溶，有毒。苯酚的化学性质有还原性、遇FeCl3溶液显紫色的显色反应、弱酸性、与溴水取代生成2，4，6——三溴苯酚，与氢气加成得到环己烷；苯酚的检测与含酚废水的处理方法。教师要求学生课后回忆本节课的学习过程，总结“烃的衍生物”的研究途径，并在后面的学习中加以运用。

四、课后思考

教师对教育教学有自己的理解，读懂并吃透教材、教参、课程标准等文本，才能根据自己的教学要求对教学内容进行加工与再创造。

化学课堂就应该是一个个学生参与探究过程的连环套，教师创设一个个问题情境，激发学生的思考、讨论，学生运用已有知识，大胆地提出自己的看法、理解与假设；根据假设，寻求有效的验证方法，或做化学实验，或查询资料，得到结论，由现象到本质，认识逐步深入。学生在探究的过程中，也同时养成严谨的求知态度，善于总结，勤于反思，互相合作。

充分运用比较性思维的方法，有利于培养思维的灵活性和严密性。恰当地运用比较性实验，不仅可以让学生更多地体验化学实验探究过程，以激发学生的好奇心和想象力，提升学生的学习兴趣，还可以培养学生的科学精神，使学生养成实证意识和严谨的科学态度，勇于探究，敢于质疑，尊重事实，崇尚真知。

参考文献：

[1]汪瑞林，杜悦.凝练学生发展核心素养 培养全面发展的人：中国学生发展核心素养研究课题组负责人答记者问[J].

中國教育报，2016.

[2]卢彪.弘扬科学精神，提高科学素养[J].高教论坛，2005（4）.

[3]袁强.化学教学中科学思维方法的应用实践分析[J].教育界，2013（11）.

编辑 李琴芳