浅谈化学构型异构研究性学习教学

谢荣坤

（江苏省邳州市铁富高级中学，江苏 邳州）

一、高中课程研究性学习重要性

研究性学习是教育部颁布的《全日制普通高级中学课程计划（试验修订稿）》中综合实践活动板块的一项内容，作为必修课程，它是在教师指导下，以学生为主，发现问题、解决问题，自主学习、获得知识，改变旧的教学方式，适合素质教育的现代化教学形式。它的特点是目标的多元性，学习内容的开放性，学习过程的自主性，解决问题的探究性，学习形式的多样性以及知识多方面综合性和实践性。由此可知，研究性学习是为了让学生亲历知识形成的过程，培养自主学习的能力，形成科学探究的思维，培养发现问题、解决问题，发散性思维和实践能力，提高综合素质。

二、构型异构学情分析

化学是以实验为基础，研究物质的组成、结构、性质、制备、用途的一门自然学科，高中化学课程分别从知识与技能，过程和方法，情感、态度、价值观等方面，使学生识记、理解、记忆，感受知识形成的过程方法，体验科学研究的过程，使学生构建知识体系，形成科学的情感、态度及价值观，因此在教学中运用研究性学习能够帮助学生感受科学探究的严谨性和创造性，增强学习的兴趣，达成教学目标。在高中化学课程中，有机化学是逻辑严密而复杂的知识体系，其中同分异构体是中学有机化学基础中较重要的内容，学生在必修二部分认识了简单有机物，如乙醇和甲醚这一对同分异构体，掌握了同分异构体的基本概念。在有机选修部分，要继续深入地探讨结构较复杂的同分异构体，其中构型异构学生较难理解，需要对立体空间的基本认识、想象。因此，逐步培养学生的空间立体感很有必要，有益于理解构型异构，因此开展同分异构体的研究性学习对于培养学生逻辑思维、独立思考以及动手能力十分有帮助。

三、开展构型异构研究性学习的教学

有机化学是学生在高中阶段要深入理解的知识内容，高一必修中学习了常见的有机化合物，认识了简单的有机化合物的组成、性质、结构，了解了结构决定性质。但是有机物的结构对于学生而言理解、掌握都有一些难度，本节课以实验探究的形式指导学生由简到繁，由浅入深能从立体空间上认识同分异构体的构型异构。在学生学习有机结构的过程中，自主动手搭建球棍模型能帮助学生更好地认识有机物组成和结构。老师将制定好的导学案发给学生，预留一部分时间自主预习，将球棍模型分发给各小组，彼此交流讨论，在教师指导下搭建1，2-二氯乙烯能够得到几种同分异构体，学生通过自主学习，独立思考，很快能搭建出1，2-二氯乙烯顺反异构，教师请出不同的小组发表自己观点，及时点评，尽量使每个学生都能操作一遍，深刻理解顺反异构的特点。

学习了顺反异构的知识后，通过一些实验进一步认识顺反异构之间性质差异，实验原料：顺丁烯二酸（马来酸），反丁烯二酸（富马酸），蒸馏水，乙醇；实验器材：烧杯，大试管，玻璃棒，铁架台，酒精灯，托盘天平，量筒及温度计；实验设计：（1）称取5g顺丁烯二酸，反丁烯二酸分别置于两个烧杯中，观察颜色状态气味，各加入50ml蒸馏水，玻璃棒搅拌几分钟溶解，冷却静置，记录溶解现象；（2）称取2g反丁烯二酸，顺丁烯二酸分别置于烧杯中，各加入20ml乙醇，搅拌溶解，观察记录；（3）各称量5g马来酸，富马酸置于两只大试管中，塞上带孔橡胶塞，插入温度计，装置好铁架台，酒精灯加热，观察熔点；（4）整理实验数据，填写实验报考交流讨论；（5）现有实验设备不能完成燃烧等反应，通过大屏幕展示丁烯二酸的燃烧实验、产物检验及转化实验，顺丁烯二酸转化为反丁烯二酸的过程，引导学生思考，得到结论；顺丁烯二酸无色晶体易溶于水乙醇熔点355℃；（6）反丁烯二酸无色晶体溶于水，乙醚易溶热水熔点300℃，总结：顺反异构属于同分异构体的构型异构，分子式及相对分子质量相同，但结构上顺反差异，结构差异影响性质差异，在物理和化学性质上有较多差异，顺丁烯二酸易溶于水、乙醇等，熔点低；反丁烯二酸能溶于冷水、乙醇，易溶于热水，熔点高。但也存在相似，如顺反丁烯二酸都具有酸味，马来酸可做果汁、即饮茶、橘子汁、运动饮料及其他各种强化果味饮料与食品，富马酸可作为酸度调节剂、酸化剂、抗氧化助剂、腌制促进剂、香料使用。

对映异构也属于构型异构，以乳酸为例，指导学生搭建球棍模型，通过此过程理解手性碳原子、手性分子的判断，在大荧幕上展示乳酸的旋光实验，理解手性分子有旋光性非手性分子不具有旋光性，再以两种物质为例判断是否为手性分子，是否为手性分子，如何判断找出手性碳原子，学生思考交流讨论，得出结论；第一种物质的-CH-碳原子连有甲基、羟基、苯环和H原子四种不同的基团和原子，可判定为手性碳原子，第二种物质的-CH-的碳原子同样连有甲基、羧基、氨基、H原子不同的基团及原子，一样是手性碳原子，这两种物质都是手性分子，在高中化学课程中对手型分子的要求不高，但这种判断方法需要多加练习掌握。

有机物种类多，结构复杂反应多，单以传统教学方式难以给学生建立立体思维，理解复杂多变结构，因此研究性学习弥补了讲授的不足，改变了授课方式，提高了兴趣，让学生在参与过程中体现主体地位，灵活运用现代教学手段加深对知识的理解，同时在研究过程中培养观察、动手探究的能力，开拓思维的同时培养多方面运用的能力。