1、苯教学设计必修模块2第三章有机化合物，是以典型有机物的学习为切入点，让学生在初中有机物常识的基础上，能进一步从结构的角度，加深对有机物和有机化学的整体认识。选取的代表物都与生活联系密切，是学生每天都能看到的、听到的和摸到的，使学生感到熟悉、亲切，可以增加学习的兴趣与热情。必修模块的有机化学具有双重功能，一方面为满足公民基本科学素养的要求，提供有机化学中最基本的核心知识，使学生从熟悉的有机化合物入手，了解有机化学研究的对象、目的、内容和方法，认识到有机化学已经渗透到生活的各个方面，能用所学知识解释和说明一些常见的生活现象和物质用途；另一方面为进一步学习有机化学的学生，打好最基本知识基础、帮助他们
2、了解有机化学的概况和主要研究方法，激发他们深入学习的欲望。苯就是几种典型代表物之一，在高中化学教学中占有重要地位被列为必修内容。本节课主要介绍苯的物理性质、分子结构、化学性质，以及在生产、生活中的应用，从结构角度适当深化对学生苯的认识，建立有机物“（组成）结构性质用途”的认识关系，使学生了解学习和研究有机物的一般方法，形成一定的分析和解决问题能力。苯分子结构中特殊的化学键决定了苯的化学性质。它是对中学阶段烃类成键知识以及性质的总结与拓展。学好苯的知识对后续有机物的学习具有指导作用。通过这节课，学生基本掌握了有机化学的学习方法，能利用物质的结构推断物质的性质，利用物质的性质来推断物质的结构。【学
3、情分析】高一学生已经具备了一定的逻辑推理能力、观察能力和实验操作能力。在学习苯的知识之前，学生已经学习过甲烷和烷烃、乙烯，初步掌握了碳碳单键、碳碳双键的结构特征和特征反应。根据奥苏贝尔的有意义学习理论，这些知识就是学生学习新知识之前已经具备的“先行组织者”，苯有关知识的学习要以此为基础，注意新知识和“先行组织者”之间的联系。学生运用“先行组织者”对苯分子的结构进行推测，继而根据分子结构推测苯的化学性质。【教学目标】知识与技能：了解苯的组成和结构特点。过程与方法：（1）通过阅读化学史料，获取有用信息，培养信息提取、总结归纳能力；（2）通过对苯分子组成及结构的分析探究，进一步掌握研究物质组成和性质
4、的方法，提高逻辑推理、多向思维、发散思维等能力。情感态度价值观：（1）通过阅读苯的发现化学史，感悟以事实为依据，严谨求实的科学态度及创新精神。（2）体会想象力、创造力在科学研究中的重要意义。（3）认识技术的更新对科学发展的推动作用。【教学重点及难点】教学重点：引导学生以假说的方法研究苯的结构，掌握苯的化学性质。教学难点：苯分子的结构特点和苯的化学性质【教学方法】以化学史为载体的科学探究法、实验探究法【教学过程】教学环节教师活动学生活动设计意图引入“有人说我笨，其实并不笨，脱去竹笠换草帽，化工生产逞英豪”，猜一字。它拥有美丽的外表和响亮的名字，但它的毒性、以及在建筑装潢材料中广泛使用却让人谈之色
5、变。投影 2005年吉林双苯厂爆炸苯类物质泄漏致使松花江水体污染。2019年江苏盐城市响水县陈家港镇天嘉宜化工有限公司化学储罐发生苯爆炸事故。同学们想想一下苯的危害看似这么大，为什么不停止生产苯？我们今天要研究的物质苯，它是一种重要的有机化工原料和有机溶剂，其产品在今天的生活中可以说是无处不在，作为制取塑料、橡胶、纤维、染料、去污剂、杀虫剂等的原料，应用广泛，国内年需求量就达300万吨以上，且以年均5%的增长率在增长。苯的发现距今近200 年，这期间，科学家们花了漫长的时间、设计了许多巧妙的实验、利用众多的科学仪器才研究出苯分子的结构，而苯分子完美的结构引起了有机化学理论上的重大飞跃。今天就让
6、我们一同穿越时空，重温苯分子结构的发现历程。感受苯的危害与苯在生活中的用途，思考如何正确看待苯。紧密联系化学与生活，激发学生学习苯的兴趣。树立正确的科学价值观，客观看待事物的两面性，科学技术是一把双刃剑，培养发挥化学物质、技术作用，规避风险，掌握实验室安全要领的意识。化学史料119 世纪初，英国和其他欧洲国家一样，城市的照明已普遍使用煤气。从生产煤气的原料中制备出煤气之后，剩下一种油状的液体长期无人问津。法拉第是第一位对这种油状液体感兴趣的科学家。他花了五年的时间将剩余的油状液体蒸馏，最后在80左右时分离得到了一种新的液体物质。1825 年6 月1 日，他向伦敦皇家学会报告，发现一种新的碳氢化
7、合物。当时，法拉第将这种无色的液体称之为“氢的重碳化合物”。请大家阅读史料1，搜索关键信息，寻找苯的性质。循着历史的脉络，感受科学家发现并研究苯的艰辛。继续激发学生的兴趣，让学生踏上“苯的发现之旅”，融入课堂学习之中。苯的物理性质的实验探究展示一瓶苯，这就是法拉第千辛万苦才分离出的物质，请大家通过观察和实验来推测苯的物理性质。交流讨论小结苯的物理性质苯和水混合会出现分层现象，苯在上层，说明苯不溶于水，密度比水小。苯在常温下是液体，而在较低的温度下凝结成冰一样的晶体。透过现象看本质，培养归纳总结能力演示实验 实验1：向试管中滴入3-5 滴苯，观察苯的颜色与状态。再向试管中加入少量水，振荡后静置，
8、观察发生的现象。实验2：向试管中滴入3-5 滴苯，再向试管中加入少量植物有，振荡后静置，观察发生的现象。实验3：向试管中加入5 mL苯，然后将试管放入冰水混合物中。苯分子式的确定法拉第发现苯以后，科学家们对苯的探索才刚刚开始。请大家阅读史料2，科学家又对苯有了哪些新认识？化学史料21834 年，德国科学家米希尔里希通过蒸馏苯甲酸和石灰的混合物，得到了与法拉第所制液体相同的一种液体，并命名为苯。待有机化学中的分子概念和原子价概念建立以后，法国化学家日拉尔等人又确定了苯的相对分子质量为78，仅有碳、氢两种元素组成。阅读史料2，根据史料2信息提示推导苯分子式，并根据苯的碳的质量分数预测苯在空气中燃烧
9、的现象。交流讨论（1）苯在常温下是液体，因此分子中碳原子个数应大于4，如果碳原子数为5 的话，则氢原子数为18，超过饱和时所需的12。所以苯的分子式应为C6H6。（2）苯分子中碳的质量分数大于乙烯，因此其在空气中燃烧时黑烟应该更浓。由乙烯燃烧现象推测苯燃烧现象，进行知识迁移。苯燃烧黑烟现象明显，引燃课堂气氛，激发学生思考苯含碳量之高下的苯结构探索的兴趣。问题探究（1）根据苯的相对分子质量和组成元素推测苯的分子式。（2）通过比较苯和乙烯的分子式中碳元素的质量分数，预测苯在空气中燃烧的现象。苯燃烧的实验探究法拉第称苯为“氢的重碳化合物”的原因是什么吗？我们通过实验来感受一下。演示实验 实验3：苯的
10、燃烧用玻璃棒蘸一些苯，在酒精灯上点燃。请同学们解释现象背后的原因，并书写苯燃烧的方程式。现象：明亮火焰，浓烈黑烟。原因：苯的含碳量高达92.3%，不充分燃烧产生黑烟。过渡苯分子中碳含量之高使化学家为之惊讶。C6H6 与同碳原子数的烷烃C6H14 相比，少了8 个氢原子。苯分子的结构到底是怎样的呢？从此科学家踏上了探求苯分子结构的漫漫征途。聆听，思考引起学生注意，激发学生的求知欲。苯分子结构探究当时的科学家已经对苯的化学性质有了一定的研究。化学史料31860年左右，科学家发现苯与液溴在铁粉存在时发生取代反应：C6H6+Br2 C6H5Br+HBr，得到的苯的一溴取代物只有一种结构。提问苯的一溴取
11、代物只有一种结构，说明什么问题？苯分子中六个氢等效，苯分子结构高度对称。在阅读中了解科学的探究方法，感受科学家的科学精神。凯库勒之梦当时的科学家对苯分子结构有很多推测，但都被种种实验事实所推翻。苯的结构在19世纪一直是个谜。斗转星移，整整40余个春秋，苯分子的结构终于浮出水面。化学史料4德国科学家凯库勒是一位极富想象力的学者，曾提出碳四价学说和碳链学说等重要学说，但即使是这样一位想象力丰富的学者也为定势思维所约束，一直认为苯分子为链状结构，因而苦思冥想不得其解。（为了探求谜底，他每天只睡三四个小时，工作起来就忘记了休息，黑板、地板、笔记本，甚至是墙壁上，到处都是他写下的化学结构式，但一直没有什
12、么结果。）1865年，一天夜晚，他在书房中打起了瞌睡，眼前又出现了旋转的碳原子。碳原子的长链像蛇一样盘绕卷曲，忽见一蛇衔住了自己的尾巴，并旋转不停。他像触电般地猛然醒来，心领神会中一下悟到了苯的结构式，接着整理苯环结构的假说，又忙了一夜。在德国化学会成立25周年庆祝大会上，凯库勒报告了自己发现的经过，开玩笑地对人们说：“我们应该学会做梦那么我们就可以发现真理但不要在清醒的理智检验之前，就宣布我们的梦。”你知道凯库勒是怎样确定苯的结构式的吗？聆听，思考学生感悟：凯库勒能够从梦中得到启发,成功地提出重要的结构学说,并不是偶然的。这是由于他善于独立思考,平时总是冥思苦想有关的原子、分子、结构等问题,
13、才会梦其所思；更重要的是,他懂得化合价的真正意义,善于捕捉直觉形象；加之以事实为依据,以严肃的科学态度进行多方面的分析和探讨,这一切都为他取得成功奠定了基础。在苯分子的高不饱和度与其化学性质的认知冲突中，激起学生的求知热情，提供多种论证素材，反复论证，逐步揭示苯的真实结构，建立科学结论通过多角度论证的实证意识。通过凯库勒对苯的研究，使学生体会到科学研究中不迷信权威、敢于质疑、善于假设、不断检验的科学精神。凯库勒关于苯的三点假设 六个碳原子形成平面六边形环 每个碳原子均连接一个氢原子 环内碳碳单、双键交替形式连接提问同学们可否根据凯库勒的三点假设尝试写出凯库勒认为的苯分子的结构式和结构简式？结构
14、式 结构简式体会想象力、创造力在科学研究中的重要意义。验证苯分子是否含有双键的实验探究思考从凯库勒式中，我们看到苯分子存在碳碳双键，这种假设是否符合客观事实呢？同学们思考一下怎么检验碳碳双键？思考，做出实验设计。与学生的已有认知产生冲突，激发学生探索苯分子真实结构的欲望。演示实验实验4：在两支试管中各加入少量苯，再分别加入酸性高锰酸钾溶液和溴水，振荡后，观察现象。观察现象，分析原因。追问可由此得到什么结论？现象：溴水和酸性KMnO4溶液均未褪色。结论：苯分子中不含C=C双键。现代技术测定苯的结构到这里，凯库勒的假设已经被推翻，那么，我们要拿出更强有力的证据来找苯分子的真实结构。进入21 世纪以
15、来，理论物理和实验技术的快速发展为人类认识物质结构提供了基础。化学史料51935年詹斯用X射线衍射证实苯分子结构，最终得以窥见苯环真容，果为六角环结构，是平面正六边形，并测得苯分子中的碳碳键的键长介于碳碳单键和碳碳双键之间。1988年，美国IBM公司的科学团队利用扫描隧道显微镜第一次拍摄到了苯的单个环状影像。进入21世纪，科学家分别用原子力显微镜拍摄了含有苯环结构的物质。2009年IBM 科学家团队用原子力显微镜给单个并五苯分子拍照（如图1所示）。2013年著名的science杂志刊登了加州大学化学家Fischer等通过原子力显微镜给亚苯基-1,2-次乙炔基低聚物拍照的照片（如图2所示），让我
16、们直观和清晰地看到了苯环平面正六边形的结构。阅读，思考认识技术的更新对科学发展的推动作用。凯库勒假设修正思考苯应该具有什么样的结构呢？实验表明板书苯分子的结构特点： a、平面结构；b、碳碳键是介于单键和双键之间的一种特殊的键。从苯环结构的照片我们可以看到，苯环果然为平面正六边形的结构，6 个碳碳键完全相同，它是一种介于单键和双键之间的独特的键，所以我们用圆圈来表示6个键完全相同。苯分子中十二个原子共平面，键与键之间的夹角为120。书写苯分子结构式、结构简式苯分子的结构式：苯分子的结构简式：考察学生是否真正理解苯分子的真实结构。苯结构理解应用提问下图所示的两个结构简式所表示的有机化合物是同一种物
17、质还是同分异构体？请说明你的判断理由？回答：属于同一种物质反思从今天这节课上，你收获些什么？有什么感悟？ 同学们可能会想如果我们在19 世纪就有X 射线衍射、原子力显微镜这样的实验技术和仪器，人类对苯分子结构的研究就不需要经历这么漫长的时间，由此我们可以看出技术的发展能够推动科学的进步。恩格斯在致施塔尔肯堡的信中指出：“如果说技术在很大程度上是依赖于科学状况，那么科学状况却在更大的程度上是依赖于技术的状况和需要了。”另外，即使在19 世纪没有原子力显微镜这样的实验仪器，科学家在有限的理论及实验水平条件下，借助于结构与性质的相互关系，设计了许多巧妙的实验，利用出色的想象能力，根据实验事实，经过严
18、密逻辑推理，不断地思考、分析、综合、再实践、再认识，仍然得出了苯的环状结构，这充分说明从事科学研究的艰辛和科学家对人类作出的伟大贡献。学生思考回答引导学生透过现象看事物的本质，提高学生的思维层次 板书设计：苯一、 物理性质二、 分子式C6H6 8H C6H6 一种氢，高度对称三、 结构式 结构简式 或教学反思：本课教学设计通过使学生置身于历史情境探究科学的方式避开了单纯的学科知识讲授，也通过强调科学方法的运用而避免了化学史沦为以逸闻趣事点缀课堂教学的结果。“如果你所追求的知识那种表面的显而易见的刺激，以引起学生对学习和上课的兴趣，那你就永远不能培养起学生对脑力劳动的真正的热爱。你应当努力使学生自己去发现兴趣的源泉，让他们在这个发现过程中体验到自己的劳动和成就，这件事本身就是兴趣的最重要的源泉之一。”正是在苏霍姆林斯基的启发下，设计了苯的教学过程。在进行由观测描述困惑质疑问题争论方案的教学过程中，使所有的学生有效地全程参与各个环节，保障学生的意义建构。建立多向互动：师生互动，生生互动，创设了和谐民主的教学氛围，给予学生充分的思维活动空间、时间和参与实践的机会，学生能感受到技术手段的更新对科学的发展起到了极大的推动作用。在教师的指导下，学生进行的是类创造活动。对于学生而言，这种发现的思维成品和发现的思维过程同科学家的发明创造过程在本质上是相同的，同样具有创造性。
