一、问题的提出

　　乙醇相关内容被安排在《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》必修课程主题4：简单的有机化合物及其应用部分[1]。本课所涉及的教学内容为：以乙醇为例认识有机化合物中的官能团，认识乙醇的结构及其主要性质与应用，结合典型实例认识官能团与性质的关系。这其中包含两个学生必做实验：搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点;乙醇的主要性质[1]。

　　乙醇的催化氧化是乙醇的重要化学性质，对学生认识乙醇的官能团，了解化学反应过程中乙醇分子的断键和成键方式有着重要意义。人教版《高中化学(必修2)》(2019年版)在介绍乙醇的催化氧化反应时，通过分析实验现象，让学生认识到乙醇可以被加热，在有催化剂存在的条件下可被氧化为乙醛。通过书写化学方程式对比乙醇和乙醛的分子结构，可引导学生思考乙醇在反应过程中旧化学键断裂的位置和新键形成的方式，从而了解反应原理，深刻认识官能团对有机物性质的影响。

　　但是，按照教材内容组织教学存在一定不足：一是仅通过书写化学方程式和书面比较分子结构，不利于学生深刻理解乙醇和乙醛结构的差异和乙醇催化氧化反应原理;二是在通过搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点和乙醇的主要性质时，没有明确给出合适的教学用具。

　　二、研究现状

　　三、设计思路与理念

　　四、自制教具设计

　　1.教具用品

　　超轻黏土、木棒、玩具聪明棒(多规格、多颜色、直线形)。

　　2.教具创新要点

　　(1)模型在化学教学中的应用

　　在化学教学中，主要有三种模型：物质模型、想象模型和符号模型，有机分子中的球棍模型就属于物质模型。物质模型生动直观，学生不仅能够看到、摸到，还可以亲自动手做分子结构模型，这不仅能加深学生对知识的理解，还能有效地培养学生的学习兴趣和动手操作能力。在教学中，教师尝试让学生以自己动手的方式学习化学反应中乙醇分子模型的断键位置和成键方式，通过拼插球棍模型等活动引导学生认识有机化合物中碳原子(C)的成键特点、价键类型及简单分子的空间结构。

　　用超轻黏土揉搓成小球模拟乙醇分子中的原子。这样有助于学生更直观地理解分子结构，也培养了动手能力。此举可以使微观粒子宏观化，便于后续的演示操作。

　　(2)乙醇分子的物质模型基础

　　乙醇的某些醇类通性在本质上与羟基有关：从结构上看，C=O键和O—H键是醇容易发生反应的两个部位，O—H键具有极性，可与活泼金属反应，醇的α—H键也有一定的活性，可以发生氧化反应[9]。在乙醇的催化氧化反应中，羟基上的H、羟基所连C上的H脱落，与氧气分子中的O重新结合形成水分子，同时乙醇分子余下的结构形成C=O，乙醇的羟基变为乙醛的醛基。

　　用两根聪明棒拼接在一起可模拟乙醇分子中的化学键。从整体上看乙醇分子结构，化学键的断裂和形成主要发生在O—H键、C—H键和O=O键上，利用聪明棒模拟这三个化学键，可增强探究过程的趣味性，突出化学键变化。

　　3.教具制作

　　如图1所示，用蓝色、红色、黑色的超轻黏土分别揉搓成直径2 cm，3 cm，4 cm的小球，分别代表H、O和C;用10根、4种颜色(黄色×2、蓝色×2、粉色×2、绿色×4)的聪明棒，两两拼接，表示乙醇分子中的C—H键、C—O键、O—H键和氧气分子中的O=O键，乙醇分子中其他位置的化学键在反应过程没有变化，简便起见，可用一根木棒表示。根据乙醇分子和氧气分子的成键特点，组装教具。

　　4.操作过程

　　(1)组装教具

　　教师按图1组装好教具，得到乙醇分子和氧气分子的球棍模型。

　　(2)用教具外显乙醇催化氧化反应中分子的断键过程

　　乙醇发生催化氧化反应后，旧化学键断裂：学生书写反应方程式后，通过对比乙醇分子和乙醛分子的结构，分析得出乙醇分子中O—H键断裂，即粉色聪明棒断开，得到带粉色半键的O和带粉色半键的H;C—H键断裂，即黄色聪明棒断开，得到带黄色半键的C和带黄色半键的H;O=O键断裂，即绿色聪明棒断开，得到两个带绿色半键的O。

　　(3)用教具外显乙醇催化氧化反应中分子的成键过程

　　新化学键形成：带粉色半键的O和带黄色半键的C形成新的C=O键，带粉色半键的H和带黄色半键的H与一个带绿色半键的O结合形成水分子。

　　5.装置改进及教学效果

　　一是利用超轻黏土制成原子模型。超轻黏土具有很好的可塑性，用直径不同的球状超轻黏土表示不同种类的原子，可使球棍模型的设计更具有科学性。其附着力强，能很好地固定住聪明棒;最重要的是，超轻黏土质地柔软，对于高中生而言无毒无害，经济易得。

　　二是利用聪明棒制成化学键模型。物美价廉的聪明棒具有可重复拼接拆卸的特点，能很好地表示化学键的断裂和形成，且这样制作出的化学键能够重复折断、拼接，避免了其他代替品的浪费，具有很好的推广价值。另外，用不同颜色的聪明棒表示三处化学键更为科学，学生通过对比反应前后聪明棒的颜色，可以复现化学键断裂的位置和形成的方式，外显思维过程，有利于活跃课堂气氛，激发学生的学习兴趣，促进理解。

　　6.教学案例

　　在学习乙醇的性质探究过程中，学生首先进行乙醇的催化氧化实验，结合教师的介绍，知道反应生成的一种有特殊气味的物质是乙醛，并了解了乙醛的分子结构。那么在乙醇的催化氧化过程中，分子结构发生了怎样的变化?

　　学生通过拼插自制乙醇分子和氧气分子的球棍模型，模拟乙醇的催化氧化过程(见图4)。通过对比乙醇和乙醛的分子结构，学生可发现结构发生变化的位置集中在O—H键、C—H键处，折断和拼接聪明棒，可得到C=O键;结合反应实际和原子守恒定律，将脱落下的H与O进行拼接。

　　在这个过程中，学生以小组为单位，合作探究乙醇分子的变化，调动了学习化学的积极性。原本肉眼不可见的微观变化在学生动手的过程中外显，对教具的操作使学生的思维可视化，更有利于教师对学生进行学习评价。

　　参考文献

　　[1] 教育部.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[S].北京:人民教育出版社,2020:21-23.

　　[2] 孙红霞,张雨强.“乙醇”的教学情境设计[J].化学教育,2011(12):85-86.

　　[3] 张锦集,张云青.“乙醇”教学设计[J].化学教育,2010(S2):19-24.

　　[4] 陈烨,沈颖.指向化学核心素养的高阶课堂初探—以“乙醇”教学为例[J].化学教与学,2021(3):73-76.

　　[5] 刘宝强,张贤金.基于学科关键能力培育的高中化学教学设计—以“饮食中的有机化合物”为例[J].中小学教学研究,2021(4):74-78.

　　[6] 北京数字学校“空中课堂”点播课程.高一化学(人教版)第七章第一节 认识有机化合物(1)[EB/OL].https://cache.bdschool.cn/public/bdschool/index/static/migu/weike/b7af411bc561c0025f74b5e2c6e233bc.html?grade_id=10&subject_id=9&_d=2021/10/16.

　　[7] National Research Council. A framework for K-12 science education: practices, crosscutting concepts, and core ideas[M]. Washington, D.C, The National Academies Press:2012.

　　[8] 普通高中教科书化学(必修2)[M].北京:人民教育出版社,2019:95.

　　[9] 李景宁.有机化学(第5版)：上册[M].北京:高等教育出版社,2011:286.

罗萍丽 吴妍洁　北京市顺义区牛栏山第一中学