巧设探究情境建构学科观念
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摘要：文章以人教版《化学2》第四章第三节“生活中两种常见有机物（课题2 乙酸）”为例，阐述了巧妙挖掘“探究元素”，让学生在探究过程中建构化学学科观念。
文章编号：1008-0546（2016）12-0054-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.12.019
美国教育家H.Lynn Erickon倡导围绕学科基本观念进行教学设计，他认为学科基本观念“具有超越事实的持久价值和迁移价值”[1]。化学学科观念不是具体的化学知识，而是指导揭示某些知识规律的重要工具，是人们在解决化学问题时自觉运用的基本思想和方法，如能量观、微粒观、元素观、变化观、守恒观、平衡观、价值观、比较、分类、假说、模型化等。学生化学学科观念的建构主要表现为学生从化学的视角，运用化学思想和方法认识身边事物和处理问题的自觉意识或思维习惯。它的形成需要学生在积极主动的探究活动中掌握有关化学知识，并在对知识的理解和应用中不断概括提炼。所以在教学设计时，教师要有意识地挖掘“探究元素”，设计尽可能多的活动让学生进行探究，这样不仅能激发学生的学习兴趣，让学生更好地积累体验，建构学科观念，还能培养学生分析问题、解决问题的能力和创新思维能力。下面以人教版《化学2》第四章第三节“生活中两种常见有机物（课题2 乙酸）”为例加以说明，不当之处敬请批评指正。
一、情境1：探究“神奇药水”
课堂一开始播放电影《天下无贼》中剥鸡蛋片断，“他们的技法令人折服，不过，单说去蛋壳一事，老师也有妙招，请看……”然后教师演示：向置于烧杯的鸡蛋中加入“神奇药水”。观察到鸡蛋壳表面产生大量气泡，再让学生结合鸡蛋壳的主要成分进行猜想：产生的气体是什么？“神奇药水”可能是什么？通过闻气味学生猜想到是醋酸溶液，进而得出醋酸的酸性强于碳酸的结论。再联系初中化学知识，回忆乙酸的俗名和化学式，结合乙酸的球棍模型写出结构式，并找出其中的官能团。
这样设计可以一下子将学生吸引过来，并对老师妙招中使用的“神奇药水”产生极大兴趣。通过对神奇药水进一步的研究，学生有一种回家后就要亲自一试的冲动，再结合形象的球棍模型，让学生了解乙酸的结构及官能团，建构微粒观、变化观和模型化的学科观念，并体验到结构决定性质的科学素养。
二、情境2：鉴别乙醇和乙酸
乙醇中的官能团是什么？不同的官能团决定了它们有不同的性质。在实验桌的标签上有标有1和2的两瓶试剂，分别是乙醇和乙酸中的一种，你能用尽可能多的方法将其鉴别出来吗？请设计实验方案并进行探究，探究结束时请在标签上写上对应的名称。（提供的实验试剂有：石蕊试液、镁条、NaHCO3溶液、Na2SO3溶液）
学生通过闻气味感知到乙醇有特殊的香味而乙酸有强烈的刺激性气味；通过滴入石蕊试液，知道乙醇呈中性而乙酸显酸性；通过NaHCO3溶液知道乙醇不反应而乙酸反应产生大量气泡；通过加镁条知道在常温下镁条在乙醇中无明显现象而镁条在乙酸中产生明显的气泡；通过加入NaHCO3溶液知道加乙醇无明显现象而加乙酸则产生大量气泡；通过加入Na2SO3溶液知道两者均无明显现象，进一步知道乙酸的酸性弱于H2SO3。然后教师再引导学生分析，还可通过比较密度大小或熔沸点高低等方法进行鉴别，并演示：将加有乙醇和乙酸的两支试管置于冰水中静置（试管内放置温度计），并轻轻地摇晃（防止乙酸形成过冰溶液），可以观察到一段时间后，乙酸凝结成像冰一样的晶体，而乙醇中无明显现象。再将乙酸晶体取出，当有乙酸晶体开始熔化时观察温度计的温度约为16.6℃。这样设计的目的是让学生在实验探究中对比掌握乙醇和乙酸的性质，体验到学习化学的乐趣，并建构实验观、探究观、比较等学科观念。
三、情境3：探究酯化反应
1. 实验探究
步骤1：向具支试管中依次加入2药匙NaHSO4固体[2]、4mL无水乙醇、2mL乙酸，塞好橡皮塞。或向具支试管中加入4mL无水乙醇，然后边振荡边慢慢加入2mL浓硫酸（用手触摸试管外壁，感知温度的变化），再加入2mL冰醋酸，塞好橡皮塞。步骤2：小试管内加入3mL试剂X的饱和水溶液后，滴入3滴酚酞试液，将其置于试管架上。按图中装置小火加热（导管不插入液面以下，让产生的蒸气经导管在空气的冷凝下通到液面上），观察小试管中的现象，闻一闻小试管内液体的气味。
步骤1中是两种实验方案，在实验时，学习小组内4人分工，同时做两组实验，这样设计的意图是让学生尽可能多地参与实验，体验到实验成功的喜悦。向无水乙醇中加入浓硫酸时放出大量热量，学生就能理解在液体混合时类似于浓硫酸的稀释，不能反过来操作。通过亲身对比体验浓硫酸和NaHSO4固体两种不同催化剂的实验操作、实验效果、环境污染、后续回收等问题，学生觉得用NaHSO4固体作酯化反应的催化剂更好，操作方便、无污染、实验效果更显著，进而让学生建构实验观、变化观、环境观、发展观等学科观念。
2. 理论探究
写出乙酸与乙醇的酯化反应方程式后，引导学生分析：[CH3C―O―C2H5] [O]中[CH3C―] [O]源自乙酸，―C2H5源自乙醇，那么中间的O原子源自谁？你能想到什么科学方法来研究这个O原子的来源吗？可以使用高科技手段。
这时学生可以想到同位素标记法，甚至想到用18O，教师再因势利导在乙醇中引入18O，结果只有在乙酸乙酯中测得18O，即[CH3C―18O―C2H5] [O]，进而得出酯化反应的原理。这样设计的意图是培养学生的发散思维能力和猜想能力，让学生建构假说观、元素观和微粒观。
四、情境4：探究试剂X
试剂X的饱和水溶液既可以减小乙酸乙酯在水中的溶解度，又能溶解蒸馏出来的乙酸和乙醇，并与乙酸反应生成乙酸钠，这样可以更好地闻到乙酸乙酯的香味。试猜想试剂X可能是什么物质？请设计实验进行探究。
由于在酯化反应实验中，向试剂X中加入酚酞，溶液呈红色，所以学生能想到是碱性物质，而所给信息中“与乙酸反应生成乙酸钠”，可知其中含钠元素，于是多数学生猜想到是NaOH。教师启发学生思考，呈碱性的一定是NaOH吗？这样学生立即想到还有Na2CO3和NaHCO3。如何判断是NaOH，还是Na2CO3或NaHCO3？可以加酸，发现加入乙酸后产生大量气泡，说明不是NaOH，产生了无色无味的气体说明可能是Na2CO3或NaHCO3，再引导学生分析，从“与乙酸反应”的角度来看用哪个更合理？学生自然而然想到是Na2CO3。这样设计的意图是让学生结合已有经验进行猜想，并通过实验方法进行探究，更好地培养了学生分析问题、解决问题的能力、实验探究能力和信息处理等能力，进一步建构变化观、实验观、元素观和分类观等学科观念。
本节课通过视频让学生快速进入情境，充分调动学生参与问题研究的热情和求知欲，在四次探究活动中让学生较好地建构了元素观、微粒观、分类观、实验观、变化观、价值观和比较、分类、假说、模型化等化学学科观念。乙酸是一种弱酸，具有酸的通性，而这一点又是由于其结构中存在羧基所导致的，进一步让学生体验结构决定性质、性质决定用途等学科素养。教学中让学生自主学习与小组合作学习相结合，在酯化反应中让学生体会到团队协作的重要性，并通过多个实验探究，培养学生的实验操作能力和探究能力，在问题讨论的过程中培养学生科学思维的方式和发现、解决问题的能力。最后通过醋在日常生活中的妙用让学生体会到化学在日常生活生产中的重要性，认识到化学的实用性和重要地位。
当然，学科观念的形成需要一个长期持续的过程，不是通过几节课就能形成的，所以教师首先要深刻理解化学学科观念的内涵，并时刻有培养学生学科观念的意识，这样在教学设计时就会自觉认真钻研教材，尽可能多地巧妙挖掘“探究元素”、精心设计，这样才能让学生学科观念的形成不断螺旋式上升，最终达到迁移应用的目的。
参考文献
[1] 庄德刚.基于基本观念构建的元素化合物教学――以“硝酸的性质”教学设计为例[J].中学化学教学参考，2015（5）：25-28
[2] 贾智若.乙酸乙酯半微量制备实验的改进[J].广州化工，2013（9）：124-125