设为首页|加入收藏|联系我们欢迎您访问欧洲pt大奖娱乐 网站!
天气预报:
您当前的位置: 网站首页 / 科技人才 / 论文精选
苯酚三种实验教学设计的解析与评价
浏览次数:145作者:发布时间:2016-10-11

 

苯酚三种实验教学设计的解析与评价

姓名:许年友   

单位:安徽省郎溪中学  242199

电话:13856326697

邮箱:2542526873@qq.com

 

摘要   本文以苯酚的教学为例,对以教师为中心的验证性实验、以学生为中心的研究性实验、以问题为中心的探究性实验这三种教学设计的各个教学片段进行解析和评价,为以实验为基础的化学教学实践提供一些参考。

关键词   苯酚   教学设计   实验  评价

化学是以实验为基础的科学,化学实验在化学教学中占有十分重要的地位。学生通过亲历科学探究的实践活动,既获得有关的化学知识,掌握相关的实验技能,又体验了化学实验的科学方法,如观察的方法、实验记录的方法、对实验数据和事实的处理方法。化学实验是培养学生创新精神和创新能力的有效途径,是其他学科所不能代替的。本文以“苯酚”的三种不同教学设计为例,来分析化学实验在不同的教学设计中体现的不同教育功能,以寻求一种适合真实教学情境下的最佳实验设计模式。

一、以教师为中心的验证性实验

  1. 教学过程

教学片段1:苯酚的物理性质

根据课本52页,介绍苯酚的物理性质。具有特殊的气味,熔点43℃,可溶于冷水,65℃以上与水混溶,易溶于乙醇等有机试剂。

演示实验1:取出一支大试管,加入3药匙苯酚晶体,加入6ml蒸馏水振荡,得到像牛奶一样的浑浊液体。放入热水浴中,液体变澄清了,冷却后有变浑浊如图1所示。(分成两份留下备用)

1教学过程示意1

同时教师展示提前一小时露置于气中的苯酚晶体,发现部分晶体变红。

演示实验2:取变红了的苯酚固体,放入小烧杯中,加入1ml乙醇,外层红色物质溶解露出白色部分,小心倒出溶剂乙醇,烧杯中呈现的是纯净的苯酚,针状,像冰一样透明的无色晶体。再加入2ml乙醇,振荡,带入试管中,得到澄清不分层液体。

学生观察、思考,得出结论:苯酚是无色透明晶体,易被氧气氧化得到粉红色物质,苯酚易溶于乙醇。苯酚有毒,所以若不慎沾在皮肤上,立即用酒精洗涤。

教学片段2:苯酚的酸性

演示实验3:演示实验1中的浑浊溶液逐滴加入5%的氢氧化钠溶液并振荡试管,溶液变澄清,分成两份,一份加入稀盐酸,溶液出现浑浊,另一份吹入二氧化碳气体,溶液也出现浑浊如图2。

2教学过程示意2

实验说明:苯酚具有酸性,酸性弱于盐酸和碳酸

教学片段3:苯酚的检验

演示实验4:演示实验1中的另一份浑浊溶液加水至澄清,分成三份,一份滴加几滴紫色石蕊试液,一份逐滴加入浓溴水,另一份滴加几滴三氯化铁溶液。

学生观察实验,发现苯酚不能使紫色石蕊变色,说明酸性很弱。向苯酚稀溶液中加入浓溴水,既不需要加热,也不用催化剂,立即生成白色的三溴苯酚沉淀。苯酚中滴加三氯化铁呈现特殊的紫色。这两个实验都很灵敏,可以用于检测苯酚的存在。然后引导学生写出化学方程式。(强调三溴苯酚中三个溴原子的位置)

  1. 解析与评价

这种已教师为中心的传统的实验教学模式是中学课堂普遍采用的一种实验教学模式。传授新知识的演示实验或验证性的演示实验占实验总数量的90%以上。教师在演示时,先讲述实验原理、条件及注意事项,当学生观察到实验现象后,教师再通过启发引导学生对所观察到的现象进行分析、解释,为学生顺利地得出正确的结论奠定基础。验证性的演示实验是以验证或巩固已学过的知识为目的而进行的演示实验,通常是在讲授完新知识以后进行的实验。这种模式简明清晰,有利于学生对知识的学习与巩固,也有利于教师对整个教学过程的控制。实际教学中,许多演示实验现今都被实验视频播放替代了,比如苯酚和浓溴水的反应、苯酚酸性强弱的实验。这种模式能够在较短的时间内使学生获得更大的的信息量,课堂效率高,而且实验现象和操作步骤可以反复观看。

  1. 实验教育功能

以教师为中心的验证性实验能够培养学生的观察能力,描述实验现象能力及记忆能力。实验观察过程中学生关注现象,更关注结果与预期的验证,能够有效地激发学生兴趣,实验室所需物品相对固定,可批量重复投入和使用,但教师成长不明显,也不利于培养新课程强调的探究能力和创新能力。

二、以学生为中心的研究性实验

  1. 教学过程

(1)理论分析:

先引导学生理论分析,分析苯酚的结构假设苯酚的化学性质。苯酚的结构中有苯基和羟基,苯酚可能具有苯的性质——氧化反应、取代反应、加成反应;也可能具有羟基的性质——易断裂羟基中的氧氢键。同时,羟基直接连在苯环上,苯环是吸电子基,酚羟基比醇羟基更活泼,可能具有弱酸性。然后逐一设计实验来验证。

(2验证苯酚的氧化反应

教学片段1

学生实验1.取出少量苯酚晶体,露置于空气中,下课后观察无色晶体变成粉红色,(可以课前一个小时取出样品做对比,然后下课后再观察课上取出的样品)说明苯酚易被氧气氧化。往酸性高锰酸钾溶液中滴加苯酚稀溶液,紫红色褪去,或者将苯酚溶液加入重铬酸钾溶液中,橙红色变成绿色,说明苯酚容易发生氧化反应。

(2).取代反应

教学片段2:苯酚和浓溴水之间的反应

学生实验2.苯酚和浓溴水的反应。实验盒里有苯酚稀溶液和浓溴水。学生开始实验并汇报实验现象,有的学生看到有白色沉淀生成,有的同学一开始见到白色沉淀,但振荡试管后,沉淀又消失了。教师组织学生讨论,请两种现象的同学各派一组代表同时上讲台来重新操作刚才做的实验,下面的同学注意观察两位同学的操作,分析出现两种不同现象的原因。得知苯酚与浓溴水反应生成的三溴苯酚是一种难溶于水但易溶于有机溶剂的固体,所以做此实验时,一定要注意浓溴水要过量,苯酚要少量。否则,生成的三溴苯酚会溶于过量的苯酚,而看不到白色沉淀,经过此番波折后的学生记忆会尤其深刻的。

教学片段3:苯酚和钠的反应

常温下苯酚是固体,因此不能跟金属钠充分接触,因而很难跟金属钠反应,乙醇是液体可以跟金属钠充分接触,容易反应,很难比较这两个反应的现象,如何处理?学生讨论后得出:可以用乙醚做溶剂把他们分别配成溶液、投入相同大小的金属钠、在50℃水浴中对比发生的两个反应的剧烈程度。

这个实验只讨论方案设计,具体实验用实验视频代替。通过实验视频学生可以清楚看到钠浮在苯酚液面上四处游动,产生较多的气泡,反应比乙醇剧烈。此处可以让学生对比苯酚和苯的取代反应,猜测羟基对苯环的影响,感悟基团间的相互影响。

(4)加成反应

这个实验操作步骤教难,实验现象也不明显,不适合演示,只能根据苯环类比,苯和氢气在镍粉存在时共热250℃时发生加成反应理论论证。

(5)弱酸性

教学片段4

学生实验3.苯酚的弱酸性。取出一支大试管,加入3药匙苯酚晶体,加入6ml蒸馏水振荡,再向试管中逐滴加入5%NaOH溶液并振荡试管。分为三份备用,一份滴加稀盐酸,另一份苯酚钠溶液中吹入CO2气体。

学生根据自己的实验描述现象分别为:液体呈浑浊、液体由浑浊变为澄清透明、液体由澄清透明变为浑浊。思考、分析,得出结论:浑浊苯酚溶液加碱又变澄清,说明苯酚能与碱反应,生成了易溶于水的物质。体现出苯酚的酸性。加盐酸又变浑浊,通入二氧化碳气体,变浑浊,说明苯酚的酸性比盐酸弱。然后正确书写化学方程式。那么苯酚钠和二氧化碳反应生成碳酸钠还是碳酸氢钠或者两者都有可能呢?然后补充实验。

学生实验4.往实验3中的最后一份苯酚浑浊溶液加入饱和碳酸钠溶液,苯酚浊液又变澄清。说明苯酚与碳酸钠溶液会反应,不能共存。最终得出结论苯酚具有一定的弱酸性,酸性顺序为盐酸>醋酸>碳酸>苯酚>碳酸氢根。

  1. 解析与评价

以学生为中心的探究性实验的教学设计中,体现了学生的主体和中心地位。学生在实验中具有极强烈的主观能动性,通过自己的努力和智慧,在充分尝试、历经磨难之后所获得的知识比教师讲解所获得的知识,留下的印象要深刻得多。学生兴致勃勃,比如苯酚弱酸性的实验设计中,有学生提出测定0.01mol/L苯酚溶液pH,有学生提出苯酚钠溶液中加入酚酞变化说明苯酚是弱酸,方案都是可行的。有学生在做苯酚浑浊溶液加入饱和碳酸钠溶液,苯酚浊液又变澄清时提出是不是因为水增多了的缘故,我及时表扬了他。下课后又做了个补充实验给他看,等量的苯酚晶体,加入水浑浊,加入等体积的饱和碳酸钠溶液得澄清溶液。

  1. 实验教育功能

学生设计的实验方案多种多样,受实验条件和时间的限制,无法一一满足学生,使学生的探究活动受到限制。整个教学过程中学生的智慧和创造力是无穷的,真实的情境,给定的仪器和药品催生出学生丰富而又无序的原始资源。面对原始资源,教师在教学目标的引导下,把一些具有典型意义的方案作为样例组织学生深入交流和讨论,形成大家都认可的实验方案。当然,也有少部分学生害怕实验的危险性不够主动大胆地参入实验探究过程,浪费学习机会,还需教师多加鼓励,平时也要注重学生实验的教学。

三、以问题为中心的探究式实验

  1. 问题设计

知识具有情境性。现实生活就是知识最大的文化背景和活动背景。如果学生能够用化学视角观察和解决社会生活现象,这是对高中化学课堂教学的最高褒奖,是对“从生活走进化学,从化学走进社会”理念的最佳诠释。在苯酚这节课中,可以从学生已有的生活常识和知识经验出发,密切联系实际,从苯酚的发现和用途开始通过以下问题组织教学教学。

(1)问题1:如何洗涤盛放过苯酚的仪器?

学生交流、讨论、实验。结合物理性质和化学性质,可以提出三种方案:1.加入酒精洗涤2.加入热水洗涤3.加入氢氧化钠溶液洗涤,分组逐一验证。

(2)问题2:苯酚软膏的说明书体现了苯酚的哪些性质?

出示苯酚软膏实物,并投影部分说明书。苯酚特臭味,30以下保存表明苯酚的物理性质。苯酚软膏不能与碱性药物并用,说明具有酸性。用后拧紧瓶盖,说明容易和空气反应,色泽变红是因为被氧气氧化成了新物质。

借用苯酚软膏说明书的学习既巩固了所学知识更体现了化学知识的实际用途,让学生体会到学以致用,真正理解化学与人类的紧密关系,化学为提高人类的生活质量提供了重要保障。

(3)问题3:往浓溴水中滴入苯酚,产生白色沉淀,该反应是加成反应还是取代反应?

学生通过理论探究设计实验,然后选择实验方案后实验探究后讨论合作交流。

方案1.用四氯化碳分别萃取反应前后溶液,分别取水层加硝酸银,反应后水层加硝酸银产生淡黄色沉淀。

方案2.pH计测定反应前浓溴水的pH和反应后溶液的pH,发现反应后溶液pH降低。

方案3.用电流计测反应前后溶液的导电性,发现反应后溶液导电能力增强。

方案4.反应前后溶液中分别加入铁丝,反应后溶液快速产生气体。

得出结论,苯酚和浓溴水发生取代反应,生成了强电解质,为强酸性的HBr。其中,用电流计测导电性,操作方便,现象明显。

(4)问题4:苯酚如何检验?

苯酚有毒,但在化学化工生产中经常用到它,化工系统和炼焦工业的废水中常含有酚类,在排放以前必须经过处理。它又是一种无色的物质,怎样能检验出它的存在以防止中毒呢?

苯酚与溴的反应很灵敏,常用于苯酚的定性检验和定量测定,另外还有一种常用方法检验苯酚的存在。在盛过苯酚而未洗过的试管中滴加FeCl3溶液,振荡。

检验苯酚存在的两个反应都十分灵敏,且反应条件十分温和,哪种方法更好呢?(FeCl3Br2便宜得多,而且Br2本身也有一定的毒性。在化学研究中,既要考虑其可能性,也要考虑到其可行性。)那么苹果、茄子、土豆切开后为什么会变色,怎么防止苹果等变色?切了之后浸入水中是很简便的方法。回收利用和降解处含酚废水理是苏教版教材上拓展视野中介绍的内容。目前主要用填充活性炭的设备吸附工业废水中的苯酚,然后再加以燃烧处理。新方法利用本身就是废弃物的蟹壳提炼脱乙酰壳多糖,再添加少量的酶,处理工序简单,而且成本低廉。对课题有延伸,将生活与化学结合起来,鼓励学生多查阅课外的资料。

(5)问题5:苯酚的酸性如何?苯酚钠中通入二氧化碳,是生成碳酸钠还是碳酸氢钠?

除了实验设计外,能不能寻求理论解释?需要哪些数据?学生讨论后上网查阅得知苯酚电离常数Ka=1.0×10 -10   碳酸K a1 =4.2×10 -7  K a2 =5.6×10 -11所以碳酸酸性强于苯酚酸性强于碳酸氢根。那么如何设计一套实验装置来验证盐酸酸性强于碳酸强于苯酚呢? 气体为什么要通过饱和碳酸氢钠才能通入苯酚?往碳酸钙中滴加稀盐酸,产生的气体的杂质是什么,如何去除,通入苯酚钠溶液有什么现象,化学方程式怎么写?

(6)问题6:如何分离苯和苯酚的混合溶液?

学生讨论后分组实验。分离苯和苯酚的混合液的步骤:一、洗涤分液漏斗,检查分液漏斗是否漏液,备好合格、洁净的分液漏斗。二、将苯和苯酚的混合液倒进烧杯中,向此烧杯里加入稍过量的NaOH溶液,将液体搅拌均匀后再用分液漏斗进行分液,将分出来的上层液体装入试剂瓶中,贴标签(苯)。三、向第二步所得到的下层液体中加入足量的稀盐酸,搅拌均匀后,分液,将分出来的下层液体装入试剂瓶中,贴标签(苯酚),上层液体倒入指定的废弃物容器中。

这样的教学设计很受学生欢迎,下课了学生还在思考讨论。教学由课堂延伸到了课外,使有限的课堂变成了无限的课堂。化学问题直接取材于现实生活,使学生觉得化学真的有用,变飘渺的书本化学知识为学生的切身体验和生活需要,变为了考试的学习为学生的自主学习。真实的情境是思维的源泉,谁最贴近生活,谁就拥有课堂中智慧的涌现。但这样的教学设计又很有矛盾。学生要有自主性解决问题,教师就不宜指导过多;但教师要不指导,探究有时就很难进展下去。

  1. 实验教育功能

学生在问题情境中自主建构知识,培养了实验操作技能和实验设计智力技能,激发了好奇心和求知欲,强化科学探究意识。教师的引导要逐步放开,既不能包办代替,也不能随意而行,使课堂上的科学探究变为有效探究。但实验室所需物品会根据探索活动不断购置和自创,实验室文化是一种开放的、充满创新气氛的环境。对教师也提出了更高的专业要求。

参考文献:

[1]     肖中荣 :《开发教材实验,促进知识生成》,[J],中学化学教学参考.2015(3);第24-26页.

[2]     黄都、岳云华 :《Fe(OH)2制备的的三种教学设计及实验教育功能比较》.http://www.docin.com/p-359888496.html

[3]     夏建华 :《高中化学优质教学及典型案例研究》,北京,人民教育出版社,2012;第62-82页