有机探索之结构之美教学设计

有机探索之结构之美安徽省霍山中学荣涛一、课标呈现同分异构现象是《普通高中化学课程标准（2017版2020年修订）选修课程主题1“基础实验”的内容，能辨识同分异构现象，能写出符合特定条件的同分异构体，能举例说明立体异构现象，掌握同分异构体的概念，能准确判断有机物的同分异构体类型；会正确书写简单的有机物的同分异构体；了解并书写键线式。二、教学内容分析1、内容分析教材引入有机化合物的同分异构现象，目的是帮助学生进一步认识有机化合物结构的复杂性及其对化学性质的影响。有机化合物的同分异构现象与碳原子的连接顺序、成键方式和空间排布有关。教材在复习烷烃的碳架异构的基础上，帮助学生学会辨识烯烃和卤代烃的官能团位置异构，以及醇和醚的官能团异构。烯烃的顺反异构将在后续章节中学习。教材在“科学史话”栏目中对对映异构进行了简单介绍。“有机物的同分异构现象”是高中有机化学的重点教学内容，正因为有机物普遍存在异构体，所以这部分教学内容贯穿于整个有机化学的学习过程。同时，由于这部分内容不仅要求学生掌握一定的书写方法，也要求学生具备一定的思维能力，因此也是一个教学难点并且是历年高考中的热门考点。2、素养呈现①借助KingDraw软件及球棍模型，培养学生的空间想象能力；②从官能团的结构特点，去感知并掌握简单的同分异构体的书写方法，培养学生的证据推理与模型认知的能力；③通过有机物性质的对比，形成“结构决定性质”的观念，强化学生的宏观辨识和微观探析的意识；三、学情分析学生通过对必修二《有机化合物》的学习，对一些常见有机物的结构特点及重要性质已经有了一定的了解。另外，在选择性必修三第一章第一节第1课时中，学生对“有机物的分类”、“官能团”等内容已经有了一定的知识储备，这些都为学生学习“有机物的同分异构现象”打下了基础。但是，由于学习这部分的时候需要学生具备一定的空间想象能力和思维能力，所以在学习过程中会遇到一定的困难，因此，在教学过程中要注意思维的引导。为了让学生更好地理解同分异构现象，教材通过分子结构模型示意图直观地呈现微观结构。在教学中也可以采用搭建模型的活动方式帮助学生理解。四、教学目标1、强化概念、了解异构类别并掌握常见同分异构体的写法；2、提升空间想象能力，为后续核磁共振氢谱打下基础；3、从官能团的结构特点去感知各种类型的同分异构体的写法；4、培养物质结构和性质内在联系的科学思想。五、教学方法KingDraw软件及球棍模型搭建、问题驱动+合作探究教学用品球棍模型套装七、教学重点、难点1、强化概念、了解异构类别并掌握常见同分异构体的写法；2、从官能团的结构特点去感知各种类型的同分异构体的写法；3、异构类型和物质性质之间的关系。八、教学流程科学价值和社会责任科学价值和社会责任结构决定性质其他几种异构对性质上有如何影响呢几组物质性质上的对比初步了解三种异构性质上的差异情境问题/任务活动知识素养搭建模型碳架结构有哪些C4H10同分异构体了解碳架异构空间想象分析模型如何增加1个碳原子用KingDraw软件分析结构了解位置异构和官能团异构搭建模型反式脂肪酸和反应停事件搭建C4H8和CHClBrI的结构了解顺反异构和对映异构宏观辨识和微观探析证据推理与模型认知九、教学过程环节一：回顾同分异构现象及模型搭建【活动1-1】回顾概念：同分异构现象及同分异构体。关键词——相同分子式、结构不同【活动1-2】用球棍模型搭建C4H10同分异构体。学生展示：一位学生搭建了C4H10直链正丁烷另一位学生搭建带支链结构异丁烷【问题】碳链真的是直的吗？正丁烷和异丁烷空间结构是怎样的？设计意图：让学生直观感受碳架异构的存在，理解锯齿状空间形态。【活动1-3】增加氧原子的链接学生展示：与碳链接、插入碳中间【问题】现在搭建的还是烷烃吗？你们分别搭建的是什么类别？设计意图：让学生直观感受与碳架异构的不同，初步了解官能团异构的存在。【归纳1-3】碳架异构书写方法——减碳法环节二：球棍+KingDraw软件分析模型【情境】介绍+KingDraw软件的使用，演示软件使用的方法及3D模型转换。可以用键线式直接画图，键线式省略氢原子的连接只画出碳的骨架，线的起点、拐点、终点都表示一个碳原子。以正丁烷和异丁烷为例，演示键线式并转化为3D结构模型，可呈360°旋转，多角度多维度观察空间结构，为理解立体异构打下基础。【活动2-1】用球棍模型分析如何在C4H10基础上再接1个氧原子？软件展示：师生共同活动，用软件插入氧原子、寻找等效氢的原则，理解取代法、插入法同分异构体书写的方法。【活动2-2】结构对比碳架结构官能团类型一直链型羟基类型二支链型醚键【归纳2-2】常见同分异构体的书写方法：取代法、插入法书写要点：先写碳架异构，找出对称或等效，再写位置异构设计意图：通过官能团的结构特点，去感知并掌握取代法、插入法这两种同分异构体的写法，规范其书写步骤，提升学生的空间想象能力。【活动2-3】思考与讨论问题1：C4H10O属于醇的同分异构体共有4种，则C4H9Cl同分异构体共有种？问题2：C4H8O属于醛的同分异构体共有种？问题3：C5H10O属于醛的同分异构体共有种？问题4：C4H10O属于醚的同分异构体共有3种，则C5H10O属于酮的同分异构体共有种？设计意图：掌握其他官能团的同分异构体种类判断方法，培养学生的证据推理和模型认知能力。环节三：顺反异构和对映异构【活动3-1】搭建链状C4H8模型【问题】和C4H10相比少了2个H我们怎样把它搭成链状的？【归纳3-1】碳碳双键不可旋转导致立体异构之顺反异构。【问题】顺反异构的特点是什么？怎样识别顺反异构？设计意图：利用模型搭建让学生探究发现顺反异构的存在，掌握顺反异构特点能准确的识别出顺反异构体。资料科普：反式脂肪酸对人体的危害反式脂肪酸在自然食物中的含量几乎为零，很难被人体接受、消化，容易导致生理功能出现多重障碍，是一种完全由人类制造出来的食品添加剂，实际上，它也是人类健康的“杀手”。过量或不当摄入易导致以下七大危害：降低记忆力

研究认为，青壮年时期饮食习惯不好的人，老年时患老年痴呆症的比例更大。反式脂肪酸对可以促进人类记忆力的一种胆固醇具有抵制作用。容易发胖

反式脂肪酸不容易被人体消化，容易在腹部积累，导致肥胖。喜欢吃薯条等零食的人应提高警惕，油炸食品中的反式脂肪酸会造成明显的脂肪堆积。易引发冠心病

根据法国国家健康与医学研究所的一项最新研究成果表明，反式脂肪酸能使有效防止心脏病及其他心血管疾病的胆固醇的含量下降。容易形成血栓

反式脂肪酸会增加人体血液的黏稠度和凝聚力，容易导致血栓的形成，对于血管壁脆弱的老年人来说，危害尤为严重。怀孕期或哺乳期的妇女，过多摄入含有反式脂肪酸的食物会影响胎儿的健康

研究发现，胎儿或婴儿可以通过胎盘或乳汁被动摄入反式脂肪酸，他们比成人更容易患上必需脂肪酸缺乏症，影响生长发育。影响男性生育能力

反式脂肪酸会减少男性激素的分泌，对精子的活跃性产生负面影响，中断精子在身体内的反应过程。影响生长发育期的青少年对必需脂肪酸的吸收

反式脂肪酸还会对青少年中枢神经系统的生长发育造成不良影响。【情境】上世纪60年代前后，欧美至少15个国家的医生都在使用这种药治疗妇女妊娠反应，很多人吃了药后的确就不吐了，恶心的症状得到了明显的改善，于是它成了“孕妇的理想选择”（当时的广告用语）。于是，“反应停”被大量生产、销售，仅在联邦德国就有近100万人服用过“反应停”，“反应停”每月的销量达到了1吨的水平。在联邦德国的某些州，患者甚至不需要医生处方就能购买到“反应停”。但随即而来的是，许多出生的婴儿都是短肢畸形，形同海豹，被称为“海豹肢畸形”。1961年，这种症状终于被证实是孕妇服用“反应停”所导致的。于是，该药被禁用，然而，受其影响的婴儿已多达1.2万名。经过媒体的进一步披露，人们才发现，这起丑闻的产生是因为在“反应停”出售之前，有关机构并未仔细检验其可能产生的副作用。记者的发现震惊了世界，引起了公众的极大愤怒，并最终迫使沙立度胺的销售者支付了赔偿。【活动3-2】搭建CHFClBr模型及对比丙氨酸结构设计意图：利用模型搭建让学生探究发现手性异构的存在，掌握手性异构特点能准确的识别出手性异构体。【归纳3-2】手性碳原子及立体异构之对映异构。评价任务：环节四：结构决定性质【活动4-1】碳架异构物理性质的对比【问题】1、你能从上述表格中获得什么信息？2、哪些是同分异构体？物理性质有什么不同？你能得出什么规律？【归纳4-1】同类物质随碳原子数目增加，沸点升高；相同碳原子时，支链越多，沸点越低。【活动4-2】位置异构物理性质和化学性质的探究【情境】视频演示异丁醇能使酸性高锰酸钾褪色，叔丁醇不能使酸性高锰酸钾褪色。【问题】1、异丁醇与叔丁醇结构有哪些不同？2、酸性高锰酸钾氧化的是哪种官能团?你认为叔丁醇不反应的原因是什么？【归纳4-2】官能团位置不同，物理性质有差异，部分化学性质有差异。【活动4-3】官能团异构物理性质和化学性质的探究【归纳4-3】官能团不同，物理性质和化学性质上均有明显差异。设计意图：培养物质结构和性质内在联系的科学思想，强化学生的宏观辨识和微观探析的意识。【课堂小结】构造异构立体异构构造异构立体异构位置异构官能团异构顺反异构对映异构同分异构碳架异构1、分子式为C6H14的烷烃在结构式中含有3个甲基的同分异构体有（）A、2种B、3种C、4种D、5种2、分子式为C4H8BrCl的有机物共有（）A、8种B、10种C、12种D、14种板书设计有机物的同分异构现象一、相关概念关键词：相同分子式、结构不同二、异构类型碳架异构、位置异构、官能团异构、顺反异构、对映异构十、教学反思1、通过KingDraw软件和球棍模型的使用，提升学生的空间想象能力，利于认识有机物分子的空间结构，并为核磁共振氢谱的学习打下基础；2、从官能团的结构特点去理解同分异构体的写法，注重培养学生的模型认知能力；3、通过有机物性质的对比，形成“结构决定性质”的观念，强化学生的宏观辨识和微观探析的意识。十一、教学评价1、深入研究教材，合理重组内容教学过程中要深入研究教材的编排主线，挖掘知识的内在联系，结合学生的认知规律合理重组教材内容，突出“同分异构”这个主线，使知识体系更为清晰，在大单元教学背景下，教学中需对教材进行二次创作，根据课程标准和学生的学习需要，重组整合教学资源，灵活处理教材。充分融合实体模型和新技术，提高课堂效率科技的发展为新时代的教育供给了现代化的教育平台，为传统的教学注入了新鲜的血液，除了使用球棍模型搭建，让学生有直观上的感受，可以利用新的技术手段，增强对学生的吸引力，增强课堂的趣味性和视觉上的冲击，更重要的是在短时间内展示物质结构特点，突破传统教学手段在时间上、空间上的限制，对传统教学补充和延伸，两者协调配合，就能取得更好的教学效果。以科学探究为突破口，优化学习方式高中化学课程标准中提出，在课堂教学中引入科学探究来转变学生的学习方式，从而全面提高学生的科学素养，达到提高全体公民整体素质的目的。在教学策略上，教师经过创设情景，让学生发现问题，作出猜想并经过信息处理，最终经过表达与交流活动对探究过程进行反思和评价。4、立足情境，引发学生深度学习本节课遵循深度学习基本教学模式：情境—问题/任务—活动—知识—素养。真实、具体的问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要平台，为学生化学学科核心素养提供了真实的表现机会。深度学习也始于情境，教学中创设了多种形式的球棍模型搭建的实验情境，并立足于这些真实情境，设置进阶型问题启迪学生全身心的投入学习，引导学生深入思考，进行解释，促使学生反思，体现了深度学习的活动与体验、联想与结构、本质与变