基于情境教学的高三一轮化学复习课堂教学实践探索

作者:未知

  高三一轮复习内容多、節奏快,如果单纯地复习、做题、讲题,学生容易感觉到疲惫和压力,认知负荷较高。若能够在复习课堂中,注重真实情境的创设,在真实情境中帮助学生复习旧知,则有利于降低学生的认知负荷,同时培养学生解决实际问题的能力,还能提高学生对化学价值的认识水平。
  有机化学是高考的必考考点,以1~2个选择题和1~2道大题在试卷中呈现,是很重要的得分点。学生完成有机合成有几个难点:(1)官能团的引入和转化方法还不够熟练,单纯的强记知识点,在应用时很难被调动;(2)简单的有机合成做得来,一旦增加难度就不知所措;(3)设计有机合成路线时考虑不周全,无法第一时间设计出绿色高效的有机合成路线。因此笔者以《有机合成》复习课为例,探索通过创设真实情境复习有关有机合成的相关内容。
  一、回忆有机合成概念
  情境1:教师在导入新课时,通过PPT展示了有机反应合成的纳米小人、纳米小动物图片,阿司匹林药物介绍图片,第一个合成染料苯胺紫介绍图片,并向学生讲解这些有趣的有机化合物、有用的药物、染料都是由简单、易得的有机物原料通过有机合成反应制备而成。
  通过有趣有用的有机化合物的介绍让学生感受有机合成化学的趣味性,理解有机合成在生产生活中的地位和作用,激发学生的学习兴趣,勾起学生对有机合成设计思路的回忆。通过有机合成产物与原料的结构对比,学生可以很直观地理解,有机合成的目的是通过对简单有机物进行官能团的引入或转化、碳链的增长或缩短来合成有特定功能或结构的有机目标产物。
  二、复习有机合成设计思路
  情境2:展示乙二酸二乙酯的结构简式,它是重要的化工原料,主要用于医药工业。例如以乙二酸二乙酯作为中间体合成的苯巴比妥药物可以用来镇静安眠,硫唑嘌呤可以用来治疗白血病,噻苯咪唑是一种广谱杀虫剂。笔者提出了以下几个学习任务。
  任务1:要求学生设计工业上以乙烯为主要原料合成乙二酸二乙酯的合成路线。
  以一个相对简单的有机物合成任务做情境材料,引导学生进行有机合成路线的设计,通过对比原料与产物的结构差异,复习运用正向合成分析及逆向合成分析方法进行有机合成设计的思路,规范有机合成路线的书写格式。同时,介绍逆向合成分析方法的发明科学史,发展学生的科学精神与社会责任素养。
  学生根据题目设计出了不同的有机合成路线,主要有以下几种方案:
  任务2:对比评价合成路线最优方案,总结进行有机合成设计时需要遵循的原则。
  在学生设计出不同的有机合成路线之后,请学生作为工程师来评价采取哪个方案更好,分小组讨论对比方案优劣,并总结有机合成设计时需要遵循的原则。学生通过对比方案一方案二制备乙二酸的步骤相同,但在制备乙醇的过程中,方案一比方案二步骤更少,且原子利用率100%,在工业上产率更高,经济效益更高。方案三主要采用取代反应来引入氯原子转化成羟基和羧基,而烷烃取代反应有连锁反应的特点,不易控制反应而产生较多副产物,且有氯化氢小分子生成,不利于环境保护。由此得出采用方案一更加环保、经济、绿色。在方案的评价过程中,发展学生科学精神与社会责任核心素养。
  任务3:总结常见官能团引入的方法。
  在此基础上,通过以上几个有机合成的方案总结归纳重要官能团如卤原子、羟基、碳碳双键的引入,发展巩固学生官能团引入和转化的相关知识,发展学生变化与平衡观念的核心素养。
  三、审视合成路线细节
  情境3:利尿剂,主要用于高血压的治疗。运动员在参加比赛时服用兴奋剂是违规的,有些运动员在服用兴奋剂后会服用大量的利尿剂例如氢氯噻嗪来躲避兴奋剂检查,因此利尿剂也属于运动药检范围。而间氯苯胺就是医药利尿降压药双氢氯噻嗪的中间体。
  任务4:请以苯为有机原料,设计合成间氯苯胺的合成路线。已知:
  学生根据目标产物不难想到,通过氯气的取代引入氯原子,通过硝化反应引入硝基,再利用已知信息迁移,将硝基还原成氨基。但是到底先引入氯原子还是先引入硝基呢?这是学生容易忽略的一个问题,这时候需要考虑基团的定位效应。因此通过此题,引导学生在设计合成路线时不仅要善于应用已知信息来解决问题,还需要从官能团的性质来考虑引入或转化官能团的先后顺序。
  情境4:一种合成囧烷(E)的路线如下图所示:
  任务5:请参照题中的合成路线,以  和  为主要原料,设计合成重要的有机合成原料1,2-环己二醇的合成路线(其他试剂任选)。
  这个有机合成路线设计题也是一个信息题,但它的已知信息隐含在给出的有机流程中,需要学生自己去探寻,相比情境3的任务增加了难度。但当学生看到目标产物囧烷时,都笑出声了,高三一轮复习的压力在这一刻得到片刻的释放。通过趣味性的有机物合成缓解了学生的部分学习紧张情绪,有利于降低学生的认知负荷。学生在笑过之余通过已知流程与目标产物设计流程一对比,可以得知利用的是C→D的反应机理,只要解析这一步的断键成键原理,即可模仿设计出新的合成路线,发展了学生类比的思维能力。
  本节课通过情境创设,将合成分析方法、官能团的引入、转化方法及先后顺序考虑、已知信息的应用、合成方案的设计与优化等几个方面进行了系统的复习,学生在解决问题情境的过程中,不知不觉巩固了相关的知识点,相比单纯的知识罗列回顾,课堂不再枯燥,降低了学生的认知负荷,学生接受程度更高,同时也发展了学生应用所学知识解决实际问题的能力。
  责任编辑 韦英哲
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