中学化学教学设计：物质化学学习的有效方法

化学是一门以物质为研究对象的自然科学，物质是支撑化学学科的重要基础。例如，世间万物都是由元素组成的，以元素论为核心概念的合成化学、成分分析、化学修饰、化学结构以及材料改性等，构成了化学研究的主要内容；化学的研究对象——物质，不仅包括已经存在于自然界中的化学物质，还包括自然界中不存在的、由化学家以现有物质为原料制造出来（或未来可能制造出来）的新物质，后者的数量和所能体现的功能将远远超过前者，化学研究不仅在于发现，还在于创造。唐有祺院士曾多次指出“化学家的工作主要是耕耘元素周期系”，元素化学的重要性和发展前景是不言而喻的。^[18]

物质化学是人类数千年来在实际生活和生产活动中积累的对物质世界的认识以及化学学科历时数百年发展所获得的成就的集中反映，丰富具体的物质化学是中学化学的重要基础知识，是学生学习其他化学知识的基础，也是与他们的生活、所处社会的发展联系最紧密的化学知识。学习物质化学有助于学生科学认识物质世界，形成重要的化学基本观念；学习从化学学科的视角观察和思维的方法并逐步获得探究能力；能安全使用日益深入生活的新材料和由它们制造的商品；能与相关政策、法规具有共同语言，达成基本共识……

在中学化学课程中，物质化学涉及的有典型的元素及其化合物（氯、硫、氮、硅、钠、铝、铁、铜）、典型的有机化合物（烃及其衍生物、糖类、氨基酸、蛋白质等），内容包含物质的结构、性质、制法、用途和存在等多个方面。物质的结构决定其性质、性质决定其制法和用途，这是学习物质化学最基本的化学学科思想。在九年级化学启蒙教育中，只有当学生积累一定量化学知识后才开始从浅显的物质组成的角度涉及物质的结构。

一、物质化学学习的特点

物质化学内容主要是化学事实性知识——反映物质的性质、存在、制法和用途等的知识以及化学与社会、生产和生活实际联系的知识，属于陈述性知识。学习陈述性知识要求的心理过程主要是记忆——将陈述性知识作为意义保存在记忆系统中，而意义又是以命题的形式储存的。用信息加工的观点分析，人类的学习经历注意、知觉、编码、储存和提取等过程。美国心理学家安德森（J.R.Anderson）的ACT理论推测陈述性知识运行的基本过程为：学习者在工作记忆中将新的信息转换成一个或多个命题，同时提示长时记忆中的相关命题，再通过激活、扩散过程，新的命题与工作记忆中的有关命题便建立了联系；随着这个过程的发生，学习者会衍生出另外的命题；最后所有的命题（呈现的和学习者衍生的）一起储存在长时记忆中。在这个过程中，如果材料能够组织成按照一定的层次排列，就为长时记忆准备好了一个易被接受的结构。^[19]

在五彩缤纷的物质世界里，有的简单，有的复杂，有的天然存在，有的是人类创造的。物质化学呈现的是物质及其变化的宏观表现，生动具体，形象直观，学生容易学懂。但是，近乎天文数字研究对象的组成结构和性质都存在差异，要从中探索具有普适性的客观规律，至今仍是一项正在进行且远未完成的艰巨任务；中学生学习物质化学，虽然涉及的物质并不很多，却因无法像数学、物理学那样依据为数不多的基本定律来认识并探究大量相关的问题。教材以及传统教学一般是以罗列各种事实和相关化学实验的方式呈现其丰富内容的。学生普遍反映学习内容数量多、分布广、材料琐碎、知识繁杂、容易混淆、系统性不强，“一听就懂，一学就会，一放就忘，一用就懵”。物质化学被历届中学生视为化学学习中“易学但不易学好”的内容，不少人由此误认为化学是“靠背诵记忆的科学”，部分学生甚至因此而不喜欢学习化学。

20世纪中期以来，随着现代物理学、生物学和数学的发展，许多新的科技研究领域相继产生，带来化学学科的快速发展和变化。全球中学化学教学的内容先后出现了一些共同的变化：物质化学由“系统”转向“少而精”。这是因为部分先进的理论和实验技术需要融入基础化学教材中，然而中学化学毕竟学时有限。我国现行中学化学课程标准中物质化学所占的比例也明显减少，如在《上海市中学化学课程标准（试行稿）》的高中基础型课程中，元素化学部分只有氯、硫、氮、铝、铁元素以及它们的几个重要化合物；有机化学部分主要介绍的是几种典型的有机物——甲烷、乙烯、乙炔、苯、乙醇、乙醛和乙酸以及烷烃。物质化学内容减少，显得更“碎”，但是课标中的学习水平要求却仍是以“理解”为主的，即要求学生通过对少量元素、物质的学习，理解物质知识，把握认识、研究物质的主要规律，其实是对物质化学的学习提出了更高的要求。

二、物质化学的教学设计策略

综上所述，物质化学的学习需要解决的突出问题有两个，一是让学生不仅学得会而且要记得住、用得上；二是在物质化学内容不多、课时有限的情况下，在“少而精”中实现物质化学的教育价值。教学实践证明，引领学生开展以科学探究为主的多样化的学习，使学生通过深层次的认知参与和积极的情感体验，获得深刻印象和深入理解是解决问题的关键所在，与之相应的教学策略有：

1.关注基础，注重方法

陈述性知识的学习过程是把新知识纳入原有认知网络中进行储存的过程，其核心是建立联系。怎样引导学生有效建立新知识内部的联系，新旧知识之间的联系，新知识与生活、社会的联系，并转化为自觉的学习行为呢？教学的重心不应放在学生对物质知识的记忆上，而应通过教学分析让学生从生活经验或相关学科学习中明了已有的知识，把教学重心放在让学生体验探究物质的乐趣、掌握正确的学习方法上。

在九年级化学教学中，要让初学化学的学生从学习身边的物质开始，感悟并逐步学会“从生活走进化学，从化学走向社会”，学会多看、多想、多动手的学习方法，不断激发学习兴趣和探究热情，认识科学探究在研究身边物质中的核心作用，培养化学实验技能，感受探究的乐趣，构建化学基本观念。同时，逐步学会聚焦物质的组成、性质、制法和用途，展开学习和探究。

2.多感官协同，优化学习方式

物质化学的学习一定发生在获得充分化学信息的基础上，物质化学知识的习得关键在于理解基础上的记忆。心理学实验证明，人们接受外界信息所参与的感觉器官不同，其记忆的保持率就有差异。运用多种感官进行学习，能加深大脑的印象，可以更多地在大脑中留下回忆的线索，从而提高记忆的效率。^[20]德国著名心理学家艾宾浩斯（H.Ebbinghaus）说过：“保持和复现，在很大程度上依赖于心理活动的第一次。”人们对首先呈现的资料印象较深，较易回忆且遗忘较少。因此，在学习物质化学知识时，应充分调动学生的各种感觉器官，对物质及其变化进行全面观察和体验，先入为主，提高首次感知的效果，可以增进学生对物质知识的理解和掌握程度。

以科学探究为主的学习方式是十分有效的。机械接受学习、意义接受学习、机械发现学习、意义发现学习，奥苏贝尔提出的四种学习方式所反映的学生学习的主动程度以及学习效果是不同的。例如，学生理解过氧化钠与水的反应，在课堂上可以看到下列四种学习方式：

方式1：学生阅读教材内容或听教师讲授，记住教材中有关化学反应的实验描述、实验结论和化学方程式。

方式2：学生观看教师的演示实验或实验的视频录像，在教师的引导下分析实验现象，得出实验结论，写出反应的化学方程式。

方式3：学生自己完成过氧化钠与水反应的实验，通过动手操作、观察思考和交流互动，获得实验结论，写出反应的化学方程式。

方式4：学生观察过氧化钠与水反应的实验现象，根据实验现象猜测反应的可能产物，然后运用已有知识设计实验方案、动手实验、搜集证据、验证假设，获得正确的实验结论，写出反应的化学方程式。

方式1是典型的机械接受式学习，学生的学习活动只有听讲和看文本，获得信息的途径单一，只能被动地接受所学知识，对反应的现象和结论难以留下深刻的印象。在方式2中，学生通过观察具体实验，获得生动、鲜明的印象，有利于激发学习兴趣，加深对化学方程式的记忆，但学习的主动权和学习过程基本上为教师所掌控。在方式3中，学生自己动手完成实验，手脑并用，多种感官参与，调动参与学习的积极性，获得的知识既鲜活又深刻，但学生一般是按照教师给定的实验步骤“照方抓药”，“机械”的成分较高。在方式4中，学生亲身经历对过氧化钠与水反应的探究过程，提取已有的知识与技能，自主发现并获得新的知识，思维更积极、更活跃，在体验中增进对知识理解的深刻性，必然会带来印象深刻、层次较高的记忆。

因此，教师要努力创造条件增加学生通过实验探究进行学习的机会；对必要的演示实验，要利用现代信息技术增强实验的可视性；积极利用多媒体的交互性和图文声像并茂等特点，将与物质化学紧密联系的化学史、新原理、新技术和新材料等以图片、动画、影视等形式向学生展示……使物质知识变得生动、直观、引人入胜、值得“咀嚼”。教师还要帮助学生养成勤动手、善观察、积极动脑、多与他人交流的好习惯，使相同时间内的学习变得更加深刻。

3.及时梳理，让知识结构化

掌握一定量的物质化学知识是具备解决化学问题能力的保证。“掌握”不是通过背诵达成的机械记忆，不是简单的知识量的累积。美国教育心理学家布鲁纳认为，人类记忆的首要问题不是储存而是检索，而检索的关键在于结构组织。^[21]如果知识只是零散、孤立地在头脑中堆积，不但遇到实际问题时检索、提取发生困难，而且较易遗忘。这样的知识在头脑中堆积越多，越不利于提取，久而久之演变成僵化的、无价值的知识，无法用于问题解决，这才是造成学生学习物质化学产生困难的一个主要原因。如果能把零散的知识及时组织成结构整体，将大大增强记忆的效果、提高检索提取的效率、激起学生深度的学习兴趣。

针对物质化学知识的特点，教师要注重引导学生摒弃简单机械的记忆方式，及时将物质知识按照一定的线索进行归类、整理，使看似独立的知识成为彼此相互联系的整体，内化成植根于脑海中的、不断扩充的、系统化的知识网络结构（如案例1），学生头脑中的信息组织方式得到改善，有助于陈述性知识进入长时记忆，检索和提取时更为容易。同时训练学生能用简明扼要的方式表达经过结构化、网络化的知识，使知识间的内在联系一目了然。

要鼓励学生通过梳理发现知识结构，至少要积极参与；要与同伴就各自的知识结构图展开讨论和相互评价，借此澄清尚存的模糊观念，弥补不足，让正确的、结构化的知识储存于头脑中，犹如图书馆经过编码的书，可以“信手拿来”，提高解决问题的效率和能力。

4.迁移应用，提升学习品质

物质化学知识的习得必然落脚于化学问题的解决，体现学生对所学知识的理解、掌握程度，对物质世界的态度、观念和思想方法。

注重运用已有的化学理论等知识克服思维障碍，有利于从多角度深入理解物质，达成问题解决。与学习内容相关的问题情境，特别是那些与人类生活和社会发展密切相关的真问题，有助于促进学生基于物质化学知识进行综合思维，实现知识迁移，在解决实际问题的同时深化对知识的理解与记忆，逐步具有一定的、符合时代要求的化学视野，形成科学的生活方式和社会责任感，提升化学学习的品质。

三、物质化学的课堂习得方式

物质化学的学习属于陈述性知识的学习。安德森的ACT理论说明，陈述性知识的编码决定陈述性知识的有效储存、激活与提取。在教学活动中，教学逻辑是知识编码的首要环节，是教师根据教学的内在规律对知识呈现的层次、次序的合理安排。^[22]化学学科知识具有严密、系统的内在规律，学生的认知也有思维发展规律，只有当学科知识逻辑与学生思维认知逻辑相一致时，教学逻辑才能达到有效编码的目的。

物质化学的核心知识内容是物质的性质，尤其是化学性质。在课堂上具有良好教学逻辑的习得方式主要有两种，一种是归纳法，另一种是演绎法。一种教学思路的核心在于“归纳”：列举事实→归纳性质→反思结构→尝试应用→小结提炼，从具体到抽象；或从学习特殊物质开始，再推向对一类物质的认识，这种教学思路的核心在于“归纳”。使用求同法归纳获得物质性质的教学中包括四个教学环节：（1）促进学生尽可能完整地收集该物质或该类物质发生变化的实例信息；（2）帮助学生从若干变化实例中识别共性，并据此将物质变化的实例进行分类；（3）帮助学生在各类变化中识别引起变化的多个因素中的共同因素；（4）帮助学生形成结论（含关注物质变化的规律性和差异性或共性和特性）。

另一种教学思路的核心在于“演绎”：分析结构→推测性质→验证性质→尝试应用→小结提炼。在使用演绎法习得物质性质的教学中，必然包括如下主要过程：（1）帮助学生认识微粒结构（或组成）的关键特点；（2）引导学生全面推测物质的性质；（3）帮助学生设计并完成实验或采用其他手段寻找证据；（4）使学生自我形成结论。

综上所述，获得物质性质的习得方式不同，教学过程也就不同。在教学设计中要根据不同年段学生的认知特点和学习能力，选用适切的习得方式，形成相应的教学思路。如果能对中学生的物质化学学习进行整体设计——提出逐步递进的学习要求，教学效果会更好。例如，初中物质化学教学一般采用归纳法，结合联想类比，教学效果不错。当学生进入有机化学的学习时，已经具备相当的化学理论知识，演绎法往往能够更好地促进学生对知识的研究、认识的深化。

四、物质化学的教学设计案例

【案例1】

氢氧化铝的弱酸性和弱碱性实录（课堂教学实录）

教材：《化学　高中二年级第一学期（试用本）》第八章第二节（第二课时），上海科学技术出版社

执教者：晋元高级中学　陈晶君

一、教学目标

（一）知识与技能

1.理解氢氧化铝的弱酸性与弱碱性。

2.理解铝盐、偏铝酸盐及氢氧化铝之间的转化关系。

3.学会相关离子方程式的书写。

（二）过程与方法

1.以实验室中氢氧化铝的制备实验为载体，经历从发现问题到解决问题的学习过程，感受从定性到定量认识物质的化学方法。

2.通过对氢氧化铝在强碱、弱碱溶液中不同化学行为的合作探究，学习运用平衡移动原理等理论知识深化认识物质性质的方法。

3.通过自行小结本节课的学习收获，巩固化学学习中的重要方法——归纳法。

（三）情感态度与价值观

1.通过分析氢氧化铝与酸、碱反应的条件与原理，进一步认识内因与外因影响物质性质和变化的辩证观点，以及“结构决定性质”的化学核心观念。

2.在归纳Al3+、、Al（OH）3相互转化关系的过程中，感悟量变引起质变的辩证唯物主义思想。

二、教学过程

【引入】（PPT展示图片）

随着科技的发展，“人造”这个词越来越多地出现在我们的生活中，为我们的生活带来更多的便捷。那么，大家是否知道“人造石”呢？整体橱柜中明亮、时尚的石材台面用到的就是它。高质量的人造石正是以氢氧化铝为唯一填充料加工制成的。除此以外，氢氧化铝还有其他用途，然而自然界中却很少有纯净的氢氧化铝，所以如何制备氢氧化铝就成为一个关键问题。

环节一　初识氢氧化铝

【教师】课前我们进行了一次课外主题活动：探究氢氧化铝的实验室制备方法。感谢几位同学为那天活动摄录了精彩的影像资料。

【播放录像】学生分组实验、讨论、填写实验报告的场景，同时再现活动任务。

【教师】同学们的实验主要有以下四种方案。

图3-16　AlCl3溶液与NaOH溶液反应

四种设计有一个共同之处：立足于氢氧化铝是一种碱，采用了盐和碱的复分解反应来制备。实验室提供的盐只有氯化铝，提供的碱有两种，分别是氢氧化钠和氨水。四种方案的区别是加入的碱不同、试剂加入的顺序不同，那么实验的结果会相同吗？

【学生】向氢氧化钠溶液中滴加氯化铝溶液：一开始有白色浑浊物产生，振荡后消失。加到一定程度后，白色沉淀产生后即使振荡也不消失，且随着加入氯化铝量的增多而增多。

向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液，先出现白色沉淀，后又逐渐减少直至消失。

【教师】展示上述两种方案的实验影像资料。

反应物相同，只是滴加试剂顺序不同却产生不同的实验现象。是什么因素起了作用呢？

【学生】反应物的相对用量。

【教师】你能用离子方程式表达方案1中发生的变化吗？

【学生】书写离子方程式（教师巡视）。

【投影展示】学生书写的离子方程式：

【教师】我们可以看到随着氢氧化钠溶液加入量的增加，引起了质变。同时这也体现氢氧化铝具有一定的酸性，所以氢氧化铝是一种典型的两性氢氧化物。

【板书】氢氧化铝——两性氢氧化物

【教师】这是实验中得不到氢氧化铝的内因，而氢氧化钠溶液的用量是决定能否得到氢氧化铝的外因。我们再来看采用氯化铝溶液与氨水的制备效果：方案3和4都能得到氢氧化铝。（展示相关影像资料）

环节二　进一步认识氢氧化铝的两性

通过这次主题活动，有25位学生产生疑问。其中，许多学生都提出这样的问题：

【PPT】问题一　为什么氢氧化铝能溶于氢氧化钠溶液而难溶于氨水？

【学生】氨水的碱性不够强，即使氢氧化铝具有酸性也不能与它反应。但是，氨水能与盐酸等酸反应。

【教师】引导学生达成共识：主要是氢氧化铝的酸性太弱，电离产生的氢离子浓度太小。同时，氢氧化铝的碱性也很弱，我们生活中常用的一种胃药——胃舒平其实就是应用了它的这种性质。

【板书】弱酸性与弱碱性

【教师】你能用简明的化学用语（电离方程式）把这种性质特点表示出来吗？

【学生】书写氢氧化铝的电离方程式（教师巡视）。

【投影】展示学生书写的电离方程式，作出评价。

【板书】

[介绍：氢氧化铝的碱式电离程度略大于酸式电离，其弱碱性比弱酸性略强，所以书写化学式时采用Al（OH）3，但无法用酸碱指示剂测知它的酸碱性。]

【教师】电离平衡是一种化学平衡，你能否用平衡移动原理分析：为什么氢氧化铝能溶于氢氧化钠溶液而难溶于氨水？

【学生】分组讨论，全班交流，配合PPT动画展示：

氢氧化铝本身的碱性和酸性都很弱，水溶液中的OH-和H+浓度都非常小。当加入氢氧化钠溶液时，大量的OH-能有效降低溶液中的氢离子浓度，使平衡向逆反应方向移动，氢氧化铝表现为溶解。而氨水电离产生的OH-浓度很小，不足以使溶液中氢离子浓度显著减小，所以氢氧化铝很难溶解。

可见，氢氧化铝能溶于氢氧化钠溶液而难溶于氨水，其实质是内因（即氢氧化铝的弱酸性）和外因（即碱的强弱）共同影响的结果。

【教师】再回到我们的课题——制备氢氧化铝，如果要用铝盐与碱的反应来制备，一般常用弱碱；如果采用强碱，则需要适量使用。

如果没有铝盐，只有偏铝酸盐，能不能制得氢氧化铝呢？怎样制备？

环节三　深入认识氢氧化铝的弱酸性与弱碱性

【PPT】问题二　怎样用偏铝酸盐获取氢氧化铝？

【学生】向偏铝酸盐溶液中加入强酸可以使上述平衡向正反应方向移动，生成氢氧化铝，但加入强酸过量，会使生成的氢氧化铝溶解，甚至得不到氢氧化铝。如果加入弱酸，可以使平衡向正反应方向移动，得到氢氧化铝。

【教师】这是我们理论分析的结果。下面就让我们一起用实验来验证吧。

【PPT】合作实验（两人一组）

1.制备偏铝酸钠溶液：取1mL AlCl3溶液于试管中，向其中逐滴滴加氢氧化钠溶液，边滴边振荡，直至沉淀刚好消失为止。

2.向上述试管中逐滴加入盐酸，边滴边振荡，直至没有明显变化。

【学生】分组完成上述实验，交流结果：与预测完全相同。

【教师】演示：用简易启普发生器制备二氧化碳，将其持续通入偏铝酸钠溶液中。（投影放大）

【学生】（边观察边记录实验现象）有白色沉淀产生，且不消失。

【教师】再选一个大家熟悉的弱酸——醋酸，看看氢氧化铝能否溶于醋酸。

演示：向氯化铝溶液中滴加氨水，制备少量氢氧化铝；加入过量醋酸。

学生边观察边记录实验现象：沉淀溶解。

【学生】（质疑）氢氧化铝为什么会溶解在弱酸——醋酸中呢？

【PPT】问题三　为什么氢氧化铝会溶于醋酸而不溶于二氧化碳水溶液呢？

【学生】（分组议论，交流）醋酸的电离程度比碳酸大。

【教师】电离程度大意味着什么？是不是氢离子浓度大小的问题呢？

同属弱酸，哪些酸与碳酸相似，哪些酸与醋酸相似呢？通过一个个实验去验证？有没有更好的方法呢？酸的共性是电离产生氢离子，看来还要对溶液中氢离子浓度进行研究，这就是定量研究法，而我们前面的讨论只是定性研究。

【板书】定量；定性。

【教师】现在让我们先加入醋酸，氢氧化铝刚好溶解时，测定所得溶液的pH。

演示：测得溶液的pH约为2.5。

【PPT】资料库：在自然条件下，CO2溶于水达到饱和，pH约为5.6。

【教师】氢氧化铝能不能在这两种酸中溶解确实与溶液的pH有关。

查阅文献，我们可以看到这样一张图（PPT展示图3-17）。它的横坐标是溶液pH的变化，纵坐标是离子浓度。在曲线的左边铝元素是以铝离子形式存在的，在曲线的右边铝元素是以氢氧化铝形式存在的，曲线上任何一点两者共存。请大家找一找，什么情况下铝元素主要以氢氧化铝形式存在？

【学生】pH大于4。

图3-17　Al（OH）3的c-pH图（酸性环境）

图3-18　Al（OH）3的 c-pH图（碱性环境）

【教师】换句话说，在酸性条件下，氢氧化铝只有在pH＞4的情况下才能稳定存在。所以当加入醋酸至pH约为2.5时，看到氢氧化铝溶解；而在pH为5.6的饱和二氧化碳水溶液中，氢氧化铝不会溶解。

我们再来看这张图（PPT展示图3-18），这是在碱性环境中。曲线左边铝元素以氢氧化铝形式存在，曲线右边以偏铝酸根离子[准确地说是Al（OH）4-]的形式存在，曲线上任意点均表示两者共存。那么，碱性环境中，氢氧化铝何时可以稳定存在？

【学生】pH＜11。

【PPT】资料库：饱和氨水pH为12。

【教师】若我们使用的氨水浓度较稀，pH更小，所以氢氧化铝能够稳定存在于氨水中，却会溶解在氢氧化钠等强碱溶液中。

【教师】现在让我们把两张图合起来（动画展示图3-19），大家能否更加清晰地认识氢氧化铝与酸或碱发生反应的条件。

图3-19　Al（OH）3的c-pH图

【学生小议】溶液的酸碱性。在强酸性环境中，铝元素主要以Al3+形态存在；在强碱性环境中，主要以AlO-2[Al（OH）-4]形态存在；而在中性或弱酸、弱碱性环境中，主要以氢氧化铝形态存在。换句话说，氢氧化铝只能稳定存在于一定的pH范围内。

【教师】氢氧化铝能否溶解并不能简单地分析酸或碱的相对强弱，其实质在于溶液中H+浓度或OH-浓度的大小，也就是溶液的pH。

中学化学实验室中常用试剂的一般浓度为0.1 mol/L，在这样的浓度条件下氢氧化铝能溶于强酸或强碱溶液中，而在弱酸、弱碱溶液中，其酸性或碱性往往不是很强，氢氧化铝在其中一般不会溶解。其实今天所用的醋酸，是较浓的醋酸。

【PPT】展示：部分醋酸、氨水的pH。

表3-15　醋酸、氨水pH

环节四　小结归纳

【教师】通过今天的学习，对氢氧化铝的两性是否有了更深入的认识呢？

【PPT】请小结归纳今天的学习收获。

1.实验室中有哪些获取氢氧化铝的途径？（用图示方法表达。）

【学生】自己画图，相互交流。部分学生通过实物投影仪向全班学生展示自己的作品；大家一起评价、优化。

【PPT】2.和Al（OH）3之间存在怎样的转化关系？（用图示方法表达。）

【学生】自己画图，小组交流。

【教师】投影展示部分学生的作品，组织评价、优化活动。

【PPT】归纳展示：

【教师】今天我们找到的这一系列转化关系能够发生的根本原因是氢氧化铝的弱酸性和弱碱性。为什么氢氧化铝会具有这种性质呢？

【PPT】3.氢氧化铝具有弱酸性和弱碱性的根本原因是什么？

【学生】议论。

【教师】性质由什么决定？结构。铝原子的结构特点是什么？（展示铝原子的结构示意图）这个结构特点使它在元素周期表中处于什么位置？（展示元素周期表）位于金属和非金属元素的分界线附近。因此，铝是具有一定非金属性的金属元素，它的氧化物和氢氧化物都是典型的两性物质。

化学在不断发展，不断创造新物质造福人类。我们还将在学习化学的过程中不断遇到新物质，在化学理论知识的指导下，运用一定的科学探究方法，相信每位同学都能成为自己的老师，体会收获的快乐。

【评析】

这是深入学习物质重要化学性质的一个典型案例。陈晶君老师没有把教学定位于让学生记住氢氧化铝的弱酸性和弱碱性，仅会用于解题，而是把它定位于运用实验手段、化学理论以及内因与外因、结构与性质、从量变到质变等观念，展开步步深入的研究来认识氢氧化铝的两性的内涵，感受物质及其变化既奥妙无穷又有规律，学习化学特有的探究方法和搜集实证的有效手段，课的立意颇高。

本节课的内容处于这套必修教材无机化学学习的尾部，学生已经具备比较丰富的化学知识、相当的实验技能以及较强的学习能力。氢氧化铝的制备实验看似简单，但是动手一做，问题随之而来。陈老师基于学情，放手让学生在尝试用不同方案制备氢氧化铝的实验过程中，不断发现问题，解决问题，理解氢氧化铝的两性，建构精准的、结构化的知识。

课堂上学生的习得方式主要是归纳法，她和学生把Al（OH）3作为知识关键的联结点，分析它与其他知识之间的内在逻辑联系，利用这些相互联系，将知识串成“线”，连成“网”，形成知识的网络结构。在“怎样用偏铝酸盐获取氢氧化铝”这个教学环节中又采用演绎法，创造条件让学生应用所学，实现知识迁移，深化对氢氧化铝的认识。在这些过程中，学生从不同角度对自己的学习活动进行反思，对知识和方法进行再认知，认知结构获得进一步优化。

本节课条理清晰，结构严谨，高潮迭起，互动充分，十分流畅。简明的教学思维结构已在第二章第八节的案例二中介绍。

【案例2】

苯　酚

教材：《高中化学选修5　有机化学基础》第三章第一节，人民教育出版社

执教者：上海市松江二中　余方喜（在山东省高唐二中借班上课）

一、教学目标

（一）知识与技能

1.理解苯酚的结构，掌握苯酚的主要性质。

2.掌握苯酚的检验方法。

（二）过程与方法

1.通过苯酚性质的研究，提高对比分析、实验设计、逻辑推理能力。

2.进一步体会从结构入手认识物质性质的有机化学学习方法。

（三）情感态度与价值观

1.深化结构决定性质的学科思想，感悟事物之间相互联系、相互影响的观点。

2.进一步正确认识化学物质，体会化学物质认识过程的复杂性。

二、教学过程

【引入】走进任何一家医院，我们就能闻到一种特有的气味，这是医院用于器械和环境消毒的消毒剂“来苏尔”（lysol甲酚皂）散发的气味。其中起消毒与杀菌作用的是称为甲酚的酚类物质。今天，我们就一起来认识这类物质。

酚和醇，两者均为含有羟基的烃的衍生物，两者的不同在于羟基是否直接取代了芳香烃环上的氢。

【设问】能否根据酚的概念写出最简单的酚的分子式和结构简式？

【生写，展示】苯酚，分子式：C6H6O，结构简式：或C6H5OH。

【展示】苯酚的比例模型、球棍模型。

【讨论】苯酚分子的结构特征：（1）有羟基；（2）有苯环结构；（3）羟基跟苯环直接连接。

【活动1】分组观察苯酚样品的颜色、状态并嗅闻气味。分别试验苯酚在水、有机溶剂乙醇中的溶解性。

友情提示：苯酚有毒，有强烈的腐蚀性，使用时应特别小心。其中：

【小结】苯酚的物理性质。

【讲述】苯酚置于空气中因被氧化变红而发生性状改变。人们也常根据酚类易被氧化的性质，开发天然酚类抗氧化剂，如茶多酚。

苯酚部分溶于水形成的浊液，实际上是乳浊液，不是沉淀。实验中有无苯酚生成，可以通过溶液是否变浑浊加以判断。

友情提示：皮肤上不慎沽上苯酚，要立即用酒精洗涤。

【设问】前面我们已经学习了乙醇、醇，现在又初识苯酚。基于苯酚和乙醇分子结构上共同的特征，苯酚可能具有哪些化学性质呢？

【回答】能与活泼金属反应……

【讲述】今天我们就抓住羟基，运用对比思路，结合实验讨论几个问题，看看它们之间究竟有何不同。

【活动2】羟基上氢原子的活泼性研究。

问题1　怎样通过化学实验比较苯酚羟基上氢原子与乙醇羟基上氢原子的活泼性？（请设计实验方案）

【讨论、交流】学生提出方案：①将金属钠分别投入乙醇和苯酚的水溶液中；②分别加热苯酚和乙醇，再和钠反应；③将苯酚和乙醇分别溶于苯或四氯化碳后，再和钠反应；④将苯酚和乙醇同时水浴加热到60℃左右，再和钠反应等。

交流后否定了方案①和②，指出④的弊病。

【实验】演示：将金属钠分别投入无水乙醇和苯酚的无水乙醇溶液中，比较反应速率（用实物投影仪放大实验现象）。

【结论】苯酚羟基上的氢原子较醇羟基上的氢原子活泼。

【过渡】苯酚羟基上的氢原子更活泼，即O—H更容易断裂，那么苯酚有没有酸性呢？

问题2 苯酚酸性的研究。

【设问】如何设计实验证明苯酚是否有酸性？

【讨论、交流】从酸的通性出发，用实验验证苯酚与酸碱指示剂、活泼金属、碱性氧化物、碱、盐等能否反应。

【实验】各组根据实验盒中提供的条件，完成下列若干实验，观察现象，分析讨论，得出相应结论：

向苯酚浊液中分别滴加氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液，向苯酚水溶液中滴入紫色石蕊试液。

【交流、讨论】苯酚有没有酸性？苯酚的酸性强弱如何？写出有关反应的化学方程式。

【结论】苯酚有弱酸性，但不能使酸碱指示剂变色。苯酚的酸性介于H2CO3与之间——弱酸性。

【讲述】苯酚有酸性，苯酚最早是从煤焦油中提取的，中国和日本都曾把煤称为石炭，所以苯酚俗称石炭酸。

【设问】向苯酚钠溶液中分别加入盐酸或通入CO2，会有什么现象？推测发生的反应化学，并用化学方程式表示。

【自主回答】

【实验】演示并投影放大：向苯酚钠溶液中分别加入盐酸或通入CO2，观察现象，写出所发生反应的化学方程式。

现象：均出现白色浑浊。

【讲述】苯酚能溶于碱，又可用酸将它从碱溶液中游离出来，工业上常利用这种性质来回收和处理含酚的废水。

【设问】乙醇和苯酚分子中都有—OH，为什么乙醇不显酸性而苯酚显酸性？

【讨论、交流】苯酚分子中的苯环对羟基产生影响，使羟基上氢原子的活性增强，在水溶液中能电离出H+。

【过渡】既然苯环对羟基有影响，那么羟基对苯环有没有影响呢？

【活动3】羟基对苯环的影响研究。

【实验】向浓溴水中逐渐滴加苯酚稀溶液，并不断振荡，有白色沉淀生成。

【设问】该反应是取代反应还是加成反应？简述你推测的依据，并设计实验方案证明你的推测。

【讨论、交流】若为加成反应，只得到有机物；若是取代反应，则得到有机物和HBr。通过测定反应前后溶液导电性变化或溶液的酸度变化等可以作出判断。

【实验】演示并投影放大：在溴的苯溶液中加入苯酚的苯溶液，振荡试管；将湿润的pH试纸放在试管口检验试管中冒出的白雾。

【结论并板书】

【讲述】苯酚与溴的反应很灵敏，并定量进行、无副反应，常用于苯酚的定性检验和定量测定。测定废水中苯酚含量的国家标准就是根据这一反应确立的。

【设问】大家还有问题或发现吗？

【讨论、交流】同是发生在苯环上的取代反应，苯酚与溴和苯与溴的取代反应差异较大。比较：

表3-16　苯、苯酚与溴的取代反应

【设问】是什么原因造成的呢？

【交流】羟基对苯环产生影响，使苯环上处在羟基邻、对位上的氢原子活性增强，容易发生取代反应。

【实验】分组实验：在盛有苯酚稀溶液的试管中滴入1～2滴氯化铁溶液，观察现象。

【讲述】由苯环与羟基直接相连而成的苯酚显示自己的特性：与氯化铁发生显色反应，使溶液呈紫色。这个反应可用于苯酚的检验，也可用于检验Fe3+的存在。

【小结】醇和酚都是含有羟基的化合物，看似相似，实则不同。正如《晏子春秋》所言：“橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳。叶徒相似，其实味不同。”“所以然者何？水土异也。”

学习烃的衍生物时，抓住官能团是对的，但我们又不能孤立、静止地看待官能团，还要考虑基团之间的相互影响。带着这样的结构观去认识有机物，你将会收获更多！

【作业】1.请自行小结关于苯酚的知识……

【评析】

各种版本的高中选修教材，或把醇和酚置于同一节中，或以一前一后两节的形式呈现。学生学了醇以后紧接着学习苯酚，新知识——苯酚的学习与学生已有知识经验——醇的性质具有共同的关键特征——分子结构中都有羟基，因而呈并列关系，这种学习在奥苏贝尔意义学习分类中属于并列结合学习。在此类学习中，学生通过类比的方法使新知识与认知结构中原有的知识经验联系起来，才能更有效地获得意义；所提供的联系和线索越多，越容易同化新知识。余方喜老师这节课从一开始就带领学生“抓住羟基，运用对比思路”，激活已有的知识经验，进入对新知识的认识和理解，符合学生的认知规律。

本节课内容丰富，思维容量大。在课堂上对苯酚性质的三大探究活动中，余老师通过精心设计富有逻辑、结构严谨的问题启发学生积极思考，让学生始终在问题的引领下动脑、动手、动口，获取大量的信息、提取原有知识经验、合作完成思维加工，学得主动，学得深入，并在理解新知识的同时，习得“聚焦官能团以及官能团之间的相互影响”来认识有机化合物的方法，感悟结构观的新内涵。

本节课学生的习得方式主要为演绎法。例如，由苯酚分子中含有羟基和苯环，推测它应有的化学性质；接着通过实验搜集证据；再经分析，完成对苯酚具有弱酸性、易取代性质的认识。又如，由新习得的苯酚的弱酸性推测苯酚钠溶液与强酸及碳酸（二氧化碳水溶液）反应的结果，再进行实验探究获得结论，加深对苯酚的酸性弱，且酸性弱于碳酸的认识。

我们还可以看到，余老师在课堂上是学生学习的引领者、点拨者、示范者和指导者。他的“金属钠置换苯酚以及乙醇羟基上氢的速率比较”“苯酚与溴的反应”以及“探究该反应是取代反应还是加成反应”等实验设计科学、操作简便、富有创意。他还不失时机地联系生活、科技实际，介绍苯酚的发现、应用等实例，课的“信息量大，且很有意思”是学生的评价。

本节课的结尾环节也很有特色。余老师巧用古人名句，话语不多，寓意深刻，使学生对化学知识、思想方法的认识获得了十分贴切的升华，这其实是在积极促进学生科学素养的提高！