基于课程思政理念下《乙醛》的教学设计案例
2022-12-31唐熙昱
唐熙昱,张 洁
(石河子大学 化学化工学院,新疆 石河子 832000)
近年来,课程思政教学理念在我国高校中得到广泛的传播与应用,国家高度重视将思想政治教育融入各专业各学科的教学当中。在课堂上,教师将知识传授、能力培养和价值塑造三者融为一体,不仅要传授学生知识,锻炼学生能力,更要培育学生的良好品格,寓思想教育于知识的传授和能力的培养之中,帮助学生塑造正确的世界观、价值观和人生观,实现立德树人的教育目标。目前,课程思政这一教育理念在高校中已经取得了一定的教学成果,但在中学阶段并未得到普及。
高中阶段教育是国民教育体系的重要组成部分,是衔接义务教育和高等教育的重要环节,具有承上启下的重要作用[1]。化学学科是高中课程中的必修科目,也是与广大人民群众生活息息相关的重要科目,小到衣食住行,大到科学研究,它与国家经济发展、社会发展的程度密切相关,同时是材料科学、生命科学、环境科学、能源科学和信息科学等现代科学技术的重要基础[2],拥有着其他学科难以替代的重要地位。化学学科中包含了许多科学精神教育、绿色环保教育、生命价值教育、社会责任教育及家国情怀教育的内容,为融入思政元素提供了落脚点。
本文选取人教版高中化学教材《选择性必修3:有机化学基础》第三章第三节《醛酮》的第一课时——《乙醛》作为教学设计案例,对如何将中学化学的内容与思政元素融合进行初步的探索。
一、教材分析
醛是由醇氧化得到的,既可进一步氧化成羧酸,也可被还原为醇,是醇与羧酸之间的关键“枢纽”。醛是一种重要的烃的含氧衍生物,与生活密切相关,其含有的醛基官能团非常活泼,能与许多物质发生反应,在有机合成中有着重要应用,也是后面学习糖类的重要知识基础。乙醛是醛的代表物质之一,教材从乙醛的结构出发,强调醛基对乙醛化学性质的决定性作用,引出乙醛加成和氧化两个重要反应。这两个反应将乙醛和乙醇、乙酸连成一条线,从有机化学的角度给出了氧化还原反应的定义。学生学好乙醛的性质,熟练掌握乙醇、乙醛和乙酸三者之间的关系,然后以此为基础,迁移学习醛类物质的结构特点和性质,能对醇、醛、羧酸三类物质有更加深刻的认识,有助于有机化学知识网络的构建,因此,本节内容起着承上启下的作用。
二、学情分析
从知识层面看,在本节课之前学生已经完成化学《必修2》第七章——《有机化合物》和《选择性必修3》中烷烃、烯烃、醇酚等有机物的学习,掌握了有机化合物学习的一般思路,认识了常见的有机化合物类别、官能团及其代表物质,也了解到官能团对有机化合物性质的重要影响。另外,学生在学习基本营养物质糖类的过程中,接触了葡萄糖与银氨溶液的反应,对银镜反应有一定了解,对醛基的还原性有了大概认知,以上都为乙醛的学习打下了坚实基础。从能力层面上看,高二学生已经初步具备用结构预测性质的方法和能力,具备对已经学习过的知识进行迁移整合的能力,同时具备一定的实验操作能力。从价值层面看,学生关注社会生活,有机化学作为与人们生活联系最为紧密的化学内容之一,有助于学生培养社会责任感。但学生还缺乏自主探究的意识,在交流合作与创新方面仍有差距,教师要着重培养。
三、教学目标
结合本节内容的教材和学情,本节课的教学目标从知识、能力和情感三个层面展开,主要如下。
(一)知识目标
(1)掌握乙醛的结构,由结构预测性质,把握乙醛的化学性质;(2)掌握乙醇、乙醛和乙酸三者之间的转换关系;(3)通过乙醛认识醛类化合物,了解甲醛、苯甲醛等其他醛类化合物。
(二)能力目标
(1)通过实验探究,培养学生的观察能力、合作能力和归纳总结能力;(2)通过醛基的学习,渗透结构决定性质的方法,掌握预测有机物性质的能力;(3)通过醛类对人类生活既产生好的影响,也产生坏的影响,培养学生的辩证思维能力。
(三)情感目标
(1)通过学习乙醛的结构,了解核磁共振对屠呦呦获得诺贝尔奖的贡献,培养爱国主义情怀及社会责任感;(2)通过乙醛的学习,了解有机化学对日常生活的巨大贡献,培养学生的学习兴趣。
四、教学过程
(一)课程导入
1.教学设计思路。课堂的第一步往往是新课导入,一个生动有趣的课程导入,有利于充分调动学生的学习积极性和学习兴趣,为一节好课做好十足的铺垫。在《乙醛》的教学中,采用情境教学法导入新课。设计“喝酒脸红”和“头孢配酒,说走就走”两个情境,引用生活中常见的现象和俗语,引导学生思考“为什么有的人稍微喝一点酒就会面红耳赤,而有的人却千杯万杯都喝不醉呢”“为什么服用了头孢类的药物之后,不能饮酒呢”,由此引出本节新课的内容——乙醛。
2.思政元素与教学内容融合。此处的思政元素是医学上的小知识点。喝酒脸红是因为体内缺少乙醛脱氢酶,而头孢与酒不能同时服用,是因为这样做会发生生命危险。
我们知道酒中最主要的成分就是乙醇,当人们饮酒后,乙醇会进入人的体内,先后在乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶的作用下转化为乙醛,接着转化为乙酸,最后乙酸被代谢,生成二氧化碳和水,排出体外。
如果体内乙醛脱氢酶的含量过少,乙醛就会在体内聚集,不能及时转化为乙酸,而乙醛具有让毛细血管扩张的功能,所以此时人的脸部就会迅速变红,出现面红耳赤的状况。
相似的道理,酒与头孢不能同时服用是因为乙醇到乙醛再到乙酸的过程本应是畅通的,但人在服用了头孢类的药物后,体内乙醛脱氢酶的活性受到抑制,导致乙醛不能正常代谢,医学上将这种由于药物与乙醇相互作用引起体内乙醛中毒的反应称为双硫仑样反应,会引起面部潮红、头痛、腹痛、出汗、心悸、呼吸困难等症状[3]。其实不止头孢,甲硝唑、酮康唑、呋喃唑酮、甲苯磺丁脲、氯磺丙脲等药物与酒同服时,也会引起双硫仑样反应[4]。
通过这个医学知识,学生可以将生活实际与化学知识联系在一起,提高学习兴趣,同时丰富医疗方面的知识,提升保护自己和身边家人的能力,认识到化学与各行各业的密切联系,坚定学好化学的决心。
(二)乙醛的物理性质
1.教学设计思路。首先给学生投影乙醛泄漏的新闻事件,包括此次事故造成的后果及事故发生后消防官兵的相关做法:戴面罩、用消防水带对泄漏区域进行喷淋等。让学生从新闻报道的描述里总结发现乙醛可能具有的物理性质。然后教师向学生展示一瓶乙醛,让学生观察乙醛颜色、状态,请学生通过扇闻判断它的气味,最后取分别装有水和乙醇的试管,导入适量乙醛,震荡,让学生观察是否互溶。引导学生分组讨论,总结乙醛的物理性质:具有刺激性气味的无色液体,易挥发,能与水、乙醇、氯仿等互溶。
2.思政元素与教学内容融合。乙醛泄漏的新闻事件让学生关注到社会问题,通过对事故的分析,形成安全使用和保存化学品的意识,提升学生参与社会问题的兴趣,培养学生的社会责任感。与此同时,鼓励学生通过新闻内容预测乙醛的性质,有助于培养学生证据推理的核心素养。
通过展示乙醛的实物和演示实验,引导学生学习讨论后得出结论,有利于学生更加牢固识记乙醛的物理性质,加强了教学内容的直观性,培养了学生的观察总结能力和交流合作的能力。
(三)乙醛的结构组成
1.教学设计思路。核磁共振波谱是目前鉴定有机物结构的主要方式,为科学的进步做出了巨大贡献。通过投影展示乙醛的核磁共振氢谱图,简要介绍核磁共振的发展史和近期的科学贡献,以及我国核磁共振领域的现状,借助复习和应用核磁共振氢谱图开阔学生研究问题的视野。接着展示乙醛的球棍模型和比例模型,培养学生模型认知的核心素养,通过多种方式让学生认识乙醛的结构。结构决定性质,结合谱图和模型写出乙醛的结构简式,可以发现醛基中含有碳氧双键,请学生类比碳碳双键的性质,分析乙醛发生反应时断键的方式,由此预测乙醛可能会发生加成反应和氧化反应。从微观的角度对物质进行分析,从而预测性质,培养学生“宏观辨识和微观探析”的核心素养。
2.思政元素与教学内容融合。核磁共振为近年来获得的科学发明做出了巨大贡献。例如,2015年的诺贝尔生理学或医学奖授予了发现抗疟药物青蒿素的中国科学家屠呦呦,其中青蒿素的结构确定就离不开核磁共振技术[5]。但目前我国还不能独立生产核磁共振仪,高端科研仪器大多被国外垄断。通过科学家事迹和国家科研现状,激发学生的学习主动性,努力学习、踏实钻研,学会用科技强国,培养学生的爱国情感和社会责任感。
(四)乙醛的化学性质
1.教学设计思路。
第一步,对乙醛的结构进行分析,自然过渡到乙醛的化学性质。在学生分组讨论预测乙醛的化学性质后,用动画分别演示乙醛与氢气的加成反应和与氧气的氧化反应,让学生仔细观察乙醛加成时断键、加氢的过程和氧化时得氧的过程。让学生对断键方式、加氢得氧的情况及对应的化学方程式进行总结,并思考有机化学和无机化学中氧化还原反应的区别。最后进行课外延伸,告诉学生乙醛与氧气的催化氧化是工业制备乙酸的重要方法。
第二步,乙醛除了可以与氢气发生加成外,还可与一些极性试剂发生加成反应,简要介绍乙醛与氰化氢的反应。
第三步,温故而知新。回忆葡萄糖与斐林试剂、银氨溶液的反应,点出葡萄糖与乙醛都含有醛基,请学生预测乙醛与银氨溶液和新制氢氧化铜的实验现象,并写出化学方程式,由此引出乙醛与弱氧化剂的催化氧化。教师分别进行演示实验,学生仔细观察并总结实验现象。
第四步,回归生活。向学生拓展医院检查糖尿病的方法、保温瓶胆的制法和镜子的发展史:从金属背板玻璃镜到水银玻璃镜,到手工化学湿选法银镜,到真空蒸镀玻璃镜,再到现在的高级银镜[6]。
2.思政元素与教学内容融合。合理运用多媒体进行教学,可以让枯燥的知识点活起来,更符合学生的认知能力。用动画展示乙醛的得氧加氢情况,促使学生直观感受反应中的微观过程,有利于学生知识点的掌握,在增添课堂趣味性的同时,激发了学生的学习兴趣和求知欲;向学生展示现代科技的先进程度,让他们对化学相关的软件有一定认知,发掘学生对化学科研的潜在兴趣。
课堂时间和知识点都是有限的,教师要发挥好课堂对课外的辐射作用,通过糖尿病的检验、保温瓶胆制法和镜子发展史的小拓展,使课内外相联系,有利于书本知识转化为精神财富。
(五)醛类化合物
1.教学设计思路。通过乙醛的学习,让学生总结醛类化合物的通性。再介绍两种常见的醛类化合物——甲醛和苯甲醛。通过展示新房装修和用福尔马林浸泡的标本图片,引出甲醛。甲醛是最简单的醛,又叫蚁醛。过去学生的态度可能是谈醛色变,但通过今天的课程,要引导学生认识甲醛虽对人体有害,但却有着大用途:它是一种重要的化工原料,在有机合成、农业生产、工业生产等方面功不可没,比如可用来浸泡标本,制造农药、香料、染料等。接着给学生介绍最简单的芳香醛——苯甲醛,在学习其性质的同时,科普其在制造染料、香料和药物的重要用途。最后向学生拓展醛类香料的小知识:醛类香料约占香料化合物总数的10%,在香料制作行业具有重要地位[7]。
2.思政元素与教学内容融合。装修完后需要通风的一个重要原因就是室内甲醛超标,深入了解室内空气甲醛的来源及消除方法,培养学生的社会责任感。拓展甲醛的水溶液——福尔马林在生活中的应用,从生活走进化学,再从化学回归生活,有效构建化学与生活联系紧密的学习体系[8]。通过介绍醛类化合物在工业、农业、香料等行业的重要用途,分析醛类化合物的两面性,它们既可能是生命的杀手也可能是生活的帮手,关键在于我们要如何使用它们,让学生认识到化学是一把双刃剑,不再闻醛色变,进而培养学生的辩证思维,使学生学会从多角度看问题。
(六)课堂小结
总结乙醇、乙醛与乙酸三者之间的关系,让学生对醇、醛、酸三类物质间的转化有更加深刻的理解。最后引导学生回顾之前所学,建立“烯烃—卤代烃—醇—醛—羧酸—酯”的知识网络。
课程思政以立德树人为教育的根本任务,是一种综合的教育理念和教育方式。化学作为高中的必修科目,知识点后蕴藏的人文价值、科学素养、社会责任、国家情怀、民族自信等都是思政元素的可行载体。通过挖掘高中化学课本中所包含的思政元素,将课本与知识高度融合,在潜移默化中对学生进行思想教育,可达到春风化雨的效果。此外,思政元素的加入为化学课堂增添了趣味性,调动了学生的积极性,也可谓是一举两得。总而言之,作为化学教师,要在教学中有进行思想政治教育的意识,在提高自身文化素养的同时,为学生创造良好的思政氛围课堂。