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认识有机化合物 教学分析

一、教学内容概述

本章内容划分为四节。第一节为有机化合物的分类。在学习了甲烷、乙烯、苯、乙醇、乙酸等典型有机化合物代表物的结构与性质的基础上,本章一开始便引出官能团的概念,介绍有机化合物的分类方法,呈现给学生一个系统学习有机物的学科思维,使学生在高一掌握的一些零散的有机知识系统化和明朗化。在分类表中增加了卤代烃、酚、醚、醛、酮、酯等各类有机化合物的官能团及其代表物。其中,酮类化合物是课程标准不要求的内容,将其列入表中是为了在后续课程中理解酮糖──果糖的结构特点。

第二节是有机化合物的结构特点。围绕有机物的核心原子――碳原子的成键特点和成键方式展开逐层剖析,通过系统介绍同分异构现象,使学生明白有机物为什么种类繁多。本章学习碳链异构、位置异构及官能团异构。从复习烷烃的碳链异构开始,延伸出烯烃的碳链异构和官能团(双键)的位置异构,并以乙醇和二甲醚为例说明官能团异构的涵义。由此揭示出:同分异构现象是由于组成有机化合物分子中的原子具有不同的结合顺序和结合方式产生的,这也是有机化合物数量庞大的原因之一。除此之外的其他同分异构现象,如顺反异构、对映异构将分别在后续章节中介绍。

第三节是有机化合物的命名。在第二节的基础上,对数目庞大的有机化合物需要有专有的名称与之一一对应就顺理成章。所以,有机化合物的命名原则是学习、交流和研究有机化学必备的工具。通过本章的学习,应掌握有机化合物的习惯命名法(即普通命名法)与系统命名法。学会应用命名原则命名简单的烃类化合物──烷烃、烯烃、炔烃与芳香烃等,并了解烃类化合物的命名是有机化合物命名的基础。

第四节是研究有机化合物的一般步骤和方法。让学生初步了解分离提纯有机物的常用方法以及燃烧法测定有机物的元素组成和分析有机物结构的方法。

本章具体教学内容及其相互关系如下:

由此可见,本章以整体认识有机物和研究有机物为线索,将重要概念、具体手段方法与有机化学基本思维方法适时呈现、紧密结合。全章内容的设计,由浅入深,逐层推进,逻辑思维性强,符合学生的认知特点,注重了学生对知识和技能的形成过程。

二、本章教学内容在模块内容体系中的地位和作用

在必修阶段,学生已经具备了有机化学初步知识,掌握了典型有机化合物代表物如甲烷、乙烯、苯、乙醇、乙酸的结构与性质,但是此时学生对于有机物的认识是零散的,对官能团的性质尚缺乏认识,不能从类别上整体认识有机物,因此对于有机物结构与性质的相互关系也不能深入地进行研究。

本章正是在此基础上,把有机物的分类、结构特点、命名、研究有机物的步骤和方法等归纳为一个单元来介绍,是对中学有机化学的一个系统概述。它可以帮助学生概括、小结有机化合物的分类、同分异构现象与命名方法。进而,让学生初步了解研究有机化合物的步骤和方法,从中体验研究或生产有机化合物(药物、试剂、染料、食品添加剂等)的过程。

有机化合物的分类、结构特点和命名是学生学习后续章节的基础;研究有机化合物的一般步骤和方法可以对学生以后的探究性学习活动奠定一定的基础。

三、总体教学目标分析

教学目标制定的依据:

主题1 有机化合物的组成与结构

内容标准

学习要求

补充说明

1.通过对典型实例的分析,初步了解测定有机化合物元素含量、相对分子质量的一般方法,并能根据其确定有机化合物的分子式。

1.1初步了解测定有机化合物元素含量、相对分子质量的一般方法。

可介绍质谱法与李比希法相结合,确定有机物分子式的方法。

1.2能根据有机化合物元素含量、相对分子质量确定其分子式。

2.知道常见有机化合物的结构,了解有机物分子中的官能团,能正确地表示它们的结构。

2.1知道常见有机化合物中碳原子的成键方式及特点。

可引导学生结合分子中碳的骨架、官能团,推导有机化合物的通式。

2.2了解依据官能团对有机化合物进行分类的方法;认识有机化合物分子中主要的官能团及其结构特点,并能根据官能团的结构特点分析常见有机化合物主要的化学性质。

2.3能正确书写常见有机化合物分子的结构式和结构简式。

3.知道通过化学实验和某些物理方法可以确定有机化合物的结构。

3.1知道有机化合物某些物理性质(如溶解性、熔沸点等)与其结构的关系。

可引导学生观察同分异构体的红外光谱和核磁共振图谱。

关于质谱、红外光谱和核磁共振等图谱,只要求知道质谱图是实验测定相对分子质量的一种方法,不要求会读质谱图;只要求知道红外光谱图和核磁共振图谱可以确定有机化合物的官能团及某些特定原子的分布情况,不要求通过谱图写出相应的基团。

3.2知道可运用红外光谱、核磁共振氢谱以及化学实验方法确定有机化合物的分子结构。

4.通过对典型实例的分析,了解有机化合物存在异构现象,能判断简单有机化合物的同分异构体。

4.1通过对典型实例的分析,了解有机化合物存在同分异构现象,这是有机化合物种类繁多的原因之一。

可引导学生归纳同分异构体的书写方法。

可运用球棍模型、多媒体软件展示有机化合物的空间结构,帮助学生理解同分异构现象。

关于同分异构现象,只要求碳链异构、官能团异构、顺反异构三种异构,对于立体异构不作要求。

4.2能根据简单有机化合物的结构确定其同分异构体的种类,并能书写其结构简式。

5.能根据有机化合物命名规则命名简单的有机化合物。

5.1了解有机物分类的依据,知道有机物一般分类方法;能够举例说明一些常见的有机物类别。

引导学生注意简单的烷烃、烯烃、炔烃命名的相同点与不同点(烷烃命名限于5个碳原子之内)。

不要求掌握含多种官能团的复杂物质的命名。

注意习惯命名法与系统命名法的区别与联系。

5.2能根据有机化合物命名规则命名简单的烃类化合物、饱和一元醇、饱和一元醛和羧酸;知道同系物的含义。

5.3了解常见有机化合物的习惯名称。

6.能列举事实说明有机分子中基团之间存在相互影响。

6.1能以具体有机化合物为例,说明基团之间的相互影响。

通过苯、乙醇、苯酚性质的对比实验,说明有机化合物中基团之间存在相互影响。

6.2通过实例,体验化学实验在有机化合物结构、性质等方面研究的重要作用。

学生在前面的学习中已经具备了以下有机物的结构和性质:最简单的有机化合物—甲烷、来自石油和煤的两种基本化工原料---乙烯和苯、生活中两种常见的有机物---乙酸和乙醇以及一些基本的营养物质。可以说,学生已经具备了研究有机化合物的分类、每类有机物的结构特点、命名的基础,进而为学习研究有机化合物的一般步骤和方法奠定基础。在知识结构上本章可以充分利用化学2所学知识,如通过回忆甲烷、乙烯等的结构和性质特征,归纳出烷烃和烯烃的结构及性质等。另外从能力结构看,本章内容也可以体现学生对所学知识的归纳、演绎能力以及综合运用所学知识解决问题的能力。

基于以上分析,本章的教学目标确定为:

(一)知识与技能目标

1认识常见的官能团;了解有机化合物的分类方法。

2进一步认识有机化合物的成键特点;了解有机化合物常见的同分异构现象(碳链异构、位置异构、官能团异构)。

3初步学会应用系统命名法命名简单的烃类化合物(烷、烯、炔和苯的同系物)。

4初步了解研究有机化合物的一般步骤;初步学会分离、提纯有机物的常规方法(蒸馏法与重结晶法)。

5.知道现代物理方法在测定有机物的元素组成、相对分子质量和分子结构中的重要作用。

(二)过程与方法目标

1.通过有机物分类方法的学习,体会科学分类法在认识事物和科学研究中的作用。

2在学习同分异构现象过程中,体会物质结构的多样性决定物质性质的多样性。

3通过研究有机化合物的一般步骤和方法的学习,进一步掌握学习物质及其化学性质

的一般方法,提高自主学习能力。

(三)情感态度与价值观目标

1通过实例,体验化学实验在有机化合物结构、性质等方面研究的重要作用。

2.通过化学实验,培养学生求实、创新的良好品质。

3感受现代物理学及计算机技术对有机化学发展的推动作用,体验严谨、求实的有机

化合物研究过程。

4.通过研究有机物的一般步骤和方法的学习,进行科学方法教育,提高学生的科学素养。

5.通过对有机分子结构的认识,让学生知道对事物的认识是逐步深入的,只有不懈地探索,才能发现事物的奥秘。

四、重难点分析

学生已经学习了甲烷、乙烯、苯、乙醇、乙酸、糖类、油脂、蛋白质等典型的有机化合物,了解了它们的主要性质以及在人们生活、化工生产中的作用;重点学习了取代反应、加成反应的反应特点;初步了解了有机化合物分子结构对其性质的影响,认识了一些有机物对于人类日常生活、身体健康的重要性,初步形成了对有机化学的学习兴趣。但此时学生对机物的认识是零散的,这就需要将零散知识系统化,帮助学生认识重要的官能团,体会分类思想在有机物的研究中的重要作用。

学生虽然了解了有机化合物的概貌,知道了有机物分子中碳原子呈四价,碳原子既可以与其他原子形成共价键,又可以相互成键;碳原子之间可以形成碳碳单键、碳碳双键、碳碳三键等;有机物可以形成链状分子,也可以形成环状分子。但是还需要深化碳原子的成键特点和碳原子之间的结合方式,加深对饱和烃、不饱和烃、烷烃、烯烃等概念的理解。从而进一步认识有机物的成键特点,认识同分异构现象──碳链异构、位置异构、官能团异构,并对它们进行命名。

面对种类繁多的有机物,学生应该初步了解怎样研究有机化合物,应该采取什么步骤和常用方法等,从中体验研究一个有机化合物(药物、试剂、染料、食品添加剂等)的过程

和科学方法。

基于上述分析,本章教学的重点和难点确定如下:

本章教学重点:

1.了解有机化合物的分类方法,认识一些重要的官能团。

2.有机物的成键特点,同分异构现象。

3.有机物的系统命名法。

4.有机物的分离和提纯的一般方法,鉴定有机化合物结构的一般过程与方法;对学生进行科学方法教育,提高学生的科学素养。

本章教学难点:

1.鉴定有机化合物结构的物理方法的介绍。

2.分类思想在科学研究中的重要意义。

3.正确写出有机物的同分异构体。

4.系统命名法的几个原则(选主链、碳编号、写支链或取代基名称等)。

五、教学方式与教学方法分析

(一)采用多种直观教学手段强化学生的空间想象能力

在本章中,大量出现了有机化合物分子空间结构,需要学生具有较强的空间思维能力。学习本章时,学生有可能没有学习过物质结构与性质模块,也有可能在数学课程中没有学过相关的立体几何知识,因而在教学中需要多用直观手段让学生有直接的感受,其中最有效的手段和方法是采用各种直观教学手段。建议有条件的学校可采用小球和短棍搭建描述分子结构的球棍模型,也可采用计算机软件绘制有机化合物分子的三维结构图等。

(二)通过结构分析及实验事实,认识有机化合物的化学性质

有机化学知识庞杂,物质种类繁多,学生不易掌握,教学中要充分利用好“结构决定性质,性质反映结构”这一重要线索,教师可带领学生通过分析有机化合物的分子结构,尤其是主要官能团的结构,推导出在一定条件下可能断裂的化学键部位,并将该化学键的断裂与相应的化学反应联系,这样在理解结构的基础上,可以将某种物质繁杂的化学性质进行本质归类,便于理解掌握。在此基础上,再根据同类物质具有相同的官能团,从而可以轻松地掌握该类物质共同的化学通性,并可以将该通性演绎到具有该官能团的陌生物质的化学性质的预测中去。同样,我们也可以根据有机化学反应发生前后,价键变化情况去归纳总结有机化学反应规律,从而认识有机化学反应的本质。

(三)充分利用探究活动,有效地进行过程性教育,培养学生解决问题的能力

新课程倡导探究学习,落实课程标准中规定的过程与方法维度的目标。由于本模块属于学术性模块,主要是抽象的学术性内容,而本章又是开篇,在教学过程中特别容易将富含探究要素的实验,演变为验证性实验,尽管也能帮助学生形成鲜明而具体的直观形象,但却与新课程倡导的探究学习方式背道而驰。课程标准提供了较多的可供实验探究的活动建议,如“比较甲烷、乙烯、乙炔、苯的化学性质”,在教学过程中,不仅要充分利用教材提供的探究活动,还要根据教学内容的性质和教学目标的需求,尽可能多地采取探究性方式组织课堂教学,探究活动的开放程度应该取决于学生已有的知识和技能水平,必要时可以提供相关的知识技能和方法支持,协助学生完成探究活动。

(四)采用对比、联系、归纳的方法组织教学

教学过程中,要充分利用学生已有的知识基础,联系、对比化学2中学生所学习的有机化合物知识,找到各种有机物的相同点,进而总结归纳,得出某类有机物的结构和性质特征,这样可以顺利突破教学重点。

在有机物分类的教学中,可以带领学生通过比较、评价,分析何种分类方法更能体现有机物的结构与性质相似的关系,从而归纳出常见的两种分类的方法。应用分类方法对有机物进行分类练习,反思怎样进行分类能更好地体现出有机化合物结构与性质的关系。

(五)充分利用信息技术手段

对于本章中的某些重点内容,像同分异构现象等,因为教学内容较为抽象,教学难度大,如果条件允许,教学中可以利用网络资源,利用各种课件(如flash),给学生演示有机物的空间结构,以增强感性认识,可利用投影、动画、多媒体等教学手段,演示多种重要的有机化合物的结构简式或分子模型,让学生了解有机化合物结构的相似性。另外,限于条件,红外光谱等仪器有些学校没有,也可以利用媒体展示,使学生感受科学技术在有机学习中的重要作用。

对于教学难度不大的内容,如有机物的分类,教师也可以利用信息技术与化学教学整合的手段,在学校的校园网上,为学生设计提供可以自主学习的网页。学生在教师布置的自主学习任务的指导下,明确要完成的任务,进行自主学习。

(六)加强小组合作学习

本章教学内容较为抽象,建议加强小组合作学习,开展有效的研讨和交流或动。

例如,在同分异构现象的教学中,学生可以分小组依据碳价四面体理论,运用球棍模型制作有机化合物分子的结构。由两个碳原子开始逐渐递增,当尝试含四个碳原子有机化合物时,会遇到第四个碳原子连接在哪个碳原子上的问题。从C4H10存在着两种不同的空间结构中,理解同分异构现象,认识C4H10的两种同分异构体。通过练习制作C5H12的分子结构模型,进一步巩固同分异构体的概念。并在制作过程中小组内讨论书写同分异构体方法,重点讨论如何避免同分异构体的“重写”和“漏写”问题。由小组代表汇报本小组的讨论结果,并进行小组间的互相质疑、补充、完善,最终研究出大家认同的书写同分异构体的方法。在此基础上进一步练习书写C6H14的同分异构体。

(七)充分利用本地区有特色的社区资源

有条件的地区和学校,可结合研究有机物的一般步骤和方法的教学,参观大学或科研单位的实验室,或派遣学生实验小组将参观过程录制后回来观看。主要参观内容为质谱、红外光谱、核磁共振谱仪器及其实验操作过程。参观或观看实验录像后,学生分小组交流心得。在了解有机物的研究方法过程中,一方面可以激发学习化学的兴趣,另一方面可以顺利突破教学的重点和难点知识。

六、教学资源建议

(一)可利用大量的球棍模型和多媒体

例如,在同分异构教学中,可同构学生自己搭建球棍模型,了解有机物的结构特点,增强感性认识,进一步理解有机物种类繁多的原因。

在研究有机化合物的一般步骤和方法的教学中,可播放视频材料,让学生了解科学技术在有机化学中的重要作用。

(二)可充分利用教材中的栏目

例如,在研究有机化合物的一般步骤和方法的教学中,可组织学生阅读“科学视野”了解色谱法,并可组织学生进行实践活动,完成粉笔分离菠菜叶中的色素,以使学生了解有机分离方法在生活中的应用。

(三)可充分利用网络资源

可以利用校园网,将相关的学习资料放在网上,布置自主学习课题,让学生自行浏览学习。也可利用互联网,如K12网站、化学课程网、新思考网等,查找相关的flash课件及视频材料,以增强学生的感性认识。

七、学时建议

第一节 有机化合物的分类 1学时

第二节 有机化合物的结构特点 1学时

第三节 有机化合物的命名 1学时

第四节 研究有机化合物的一般步骤和方法 2学时

复习与机动 2学时

合计 7学时

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