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認識有機化合物 教學分析

一、教學內容概述

本章內容劃分為四節。第一節為有機化合物的分類。在學習了甲烷、乙烯、苯、乙醇、乙酸等典型有機化合物代表物的結構與性質的基礎上,本章一開始便引出官能團的概念,介紹有機化合物的分類方法,呈現給學生一個系統學習有機物的學科思維,使學生在高一掌握的一些零散的有機知識系統化和明朗化。在分類表中增加了鹵代烴、酚、醚、醛、酮、酯等各類有機化合物的官能團及其代表物。其中,酮類化合物是課程標準不要求的內容,將其列入表中是為了在后續課程中理解酮糖──果糖的結構特點。

第二節是有機化合物的結構特點。圍繞有機物的核心原子――碳原子的成鍵特點和成鍵方式展開逐層剖析,通過系統介紹同分異構現象,使學生明白有機物為什么種類繁多。本章學習碳鏈異構、位置異構及官能團異構。從復習烷烴的碳鏈異構開始,延伸出烯烴的碳鏈異構和官能團(雙鍵)的位置異構,并以乙醇和二甲醚為例說明官能團異構的涵義。由此揭示出:同分異構現象是由于組成有機化合物分子中的原子具有不同的結合順序和結合方式產生的,這也是有機化合物數量龐大的原因之一。除此之外的其他同分異構現象,如順反異構、對映異構將分別在后續章節中介紹。

第三節是有機化合物的命名。在第二節的基礎上,對數目龐大的有機化合物需要有專有的名稱與之一一對應就順理成章。所以,有機化合物的命名原則是學習、交流和研究有機化學必備的工具。通過本章的學習,應掌握有機化合物的習慣命名法(即普通命名法)與系統命名法。學會應用命名原則命名簡單的烴類化合物──烷烴、烯烴、炔烴與芳香烴等,并了解烴類化合物的命名是有機化合物命名的基礎。

第四節是研究有機化合物的一般步驟和方法。讓學生初步了解分離提純有機物的常用方法以及燃燒法測定有機物的元素組成和分析有機物結構的方法。

本章具體教學內容及其相互關系如下:

由此可見,本章以整體認識有機物和研究有機物為線索,將重要概念、具體手段方法與有機化學基本思維方法適時呈現、緊密結合。全章內容的設計,由淺入深,逐層推進,邏輯思維性強,符合學生的認知特點,注重了學生對知識和技能的形成過程。

二、本章教學內容在模塊內容體系中的地位和作用

在必修階段,學生已經具備了有機化學初步知識,掌握了典型有機化合物代表物如甲烷、乙烯、苯、乙醇、乙酸的結構與性質,但是此時學生對于有機物的認識是零散的,對官能團的性質尚缺乏認識,不能從類別上整體認識有機物,因此對于有機物結構與性質的相互關系也不能深入地進行研究。

本章正是在此基礎上,把有機物的分類、結構特點、命名、研究有機物的步驟和方法等歸納為一個單元來介紹,是對中學有機化學的一個系統概述。它可以幫助學生概括、小結有機化合物的分類、同分異構現象與命名方法。進而,讓學生初步了解研究有機化合物的步驟和方法,從中體驗研究或生產有機化合物(藥物、試劑、染料、食品添加劑等)的過程。

有機化合物的分類、結構特點和命名是學生學習后續章節的基礎;研究有機化合物的一般步驟和方法可以對學生以后的探究性學習活動奠定一定的基礎。

三、總體教學目標分析

教學目標制定的依據:

主題1 有機化合物的組成與結構

內容標準

學習要求

補充說明

1.通過對典型實例的分析,初步了解測定有機化合物元素含量、相對分子質量的一般方法,并能根據其確定有機化合物的分子式。

1.1初步了解測定有機化合物元素含量、相對分子質量的一般方法。

可介紹質譜法與李比希法相結合,確定有機物分子式的方法。

1.2能根據有機化合物元素含量、相對分子質量確定其分子式。

2.知道常見有機化合物的結構,了解有機物分子中的官能團,能正確地表示它們的結構。

2.1知道常見有機化合物中碳原子的成鍵方式及特點。

可引導學生結合分子中碳的骨架、官能團,推導有機化合物的通式。

2.2了解依據官能團對有機化合物進行分類的方法;認識有機化合物分子中主要的官能團及其結構特點,并能根據官能團的結構特點分析常見有機化合物主要的化學性質。

2.3能正確書寫常見有機化合物分子的結構式和結構簡式。

3.知道通過化學實驗和某些物理方法可以確定有機化合物的結構。

3.1知道有機化合物某些物理性質(如溶解性、熔沸點等)與其結構的關系。

可引導學生觀察同分異構體的紅外光譜和核磁共振圖譜。

關于質譜、紅外光譜和核磁共振等圖譜,只要求知道質譜圖是實驗測定相對分子質量的一種方法,不要求會讀質譜圖;只要求知道紅外光譜圖和核磁共振圖譜可以確定有機化合物的官能團及某些特定原子的分布情況,不要求通過譜圖寫出相應的基團。

3.2知道可運用紅外光譜、核磁共振氫譜以及化學實驗方法確定有機化合物的分子結構。

4.通過對典型實例的分析,了解有機化合物存在異構現象,能判斷簡單有機化合物的同分異構體。

4.1通過對典型實例的分析,了解有機化合物存在同分異構現象,這是有機化合物種類繁多的原因之一。

可引導學生歸納同分異構體的書寫方法。

可運用球棍模型、多媒體軟件展示有機化合物的空間結構,幫助學生理解同分異構現象。

關于同分異構現象,只要求碳鏈異構、官能團異構、順反異構三種異構,對于立體異構不作要求。

4.2能根據簡單有機化合物的結構確定其同分異構體的種類,并能書寫其結構簡式。

5.能根據有機化合物命名規則命名簡單的有機化合物。

5.1了解有機物分類的依據,知道有機物一般分類方法;能夠舉例說明一些常見的有機物類別。

引導學生注意簡單的烷烴、烯烴、炔烴命名的相同點與不同點(烷烴命名限于5個碳原子之內)。

不要求掌握含多種官能團的復雜物質的命名。

注意習慣命名法與系統命名法的區別與聯系。

5.2能根據有機化合物命名規則命名簡單的烴類化合物、飽和一元醇、飽和一元醛和羧酸;知道同系物的含義。

5.3了解常見有機化合物的習慣名稱。

6.能列舉事實說明有機分子中基團之間存在相互影響。

6.1能以具體有機化合物為例,說明基團之間的相互影響。

通過苯、乙醇、苯酚性質的對比實驗,說明有機化合物中基團之間存在相互影響。

6.2通過實例,體驗化學實驗在有機化合物結構、性質等方面研究的重要作用。

學生在前面的學習中已經具備了以下有機物的結構和性質:最簡單的有機化合物—甲烷、來自石油和煤的兩種基本化工原料---乙烯和苯、生活中兩種常見的有機物---乙酸和乙醇以及一些基本的營養物質。可以說,學生已經具備了研究有機化合物的分類、每類有機物的結構特點、命名的基礎,進而為學習研究有機化合物的一般步驟和方法奠定基礎。在知識結構上本章可以充分利用化學2所學知識,如通過回憶甲烷、乙烯等的結構和性質特征,歸納出烷烴和烯烴的結構及性質等。另外從能力結構看,本章內容也可以體現學生對所學知識的歸納、演繹能力以及綜合運用所學知識解決問題的能力。

基于以上分析,本章的教學目標確定為:

(一)知識與技能目標

1認識常見的官能團;了解有機化合物的分類方法。

2進一步認識有機化合物的成鍵特點;了解有機化合物常見的同分異構現象(碳鏈異構、位置異構、官能團異構)。

3初步學會應用系統命名法命名簡單的烴類化合物(烷、烯、炔和苯的同系物)。

4初步了解研究有機化合物的一般步驟;初步學會分離、提純有機物的常規方法(蒸餾法與重結晶法)。

5.知道現代物理方法在測定有機物的元素組成、相對分子質量和分子結構中的重要作用。

(二)過程與方法目標

1.通過有機物分類方法的學習,體會科學分類法在認識事物和科學研究中的作用。

2在學習同分異構現象過程中,體會物質結構的多樣性決定物質性質的多樣性。

3通過研究有機化合物的一般步驟和方法的學習,進一步掌握學習物質及其化學性質

的一般方法,提高自主學習能力。

(三)情感態度與價值觀目標

1通過實例,體驗化學實驗在有機化合物結構、性質等方面研究的重要作用。

2.通過化學實驗,培養學生求實、創新的良好品質。

3感受現代物理學及計算機技術對有機化學發展的推動作用,體驗嚴謹、求實的有機

化合物研究過程。

4.通過研究有機物的一般步驟和方法的學習,進行科學方法教育,提高學生的科學素養。

5.通過對有機分子結構的認識,讓學生知道對事物的認識是逐步深入的,只有不懈地探索,才能發現事物的奧秘。

四、重難點分析

學生已經學習了甲烷、乙烯、苯、乙醇、乙酸、糖類、油脂、蛋白質等典型的有機化合物,了解了它們的主要性質以及在人們生活、化工生產中的作用;重點學習了取代反應、加成反應的反應特點;初步了解了有機化合物分子結構對其性質的影響,認識了一些有機物對于人類日常生活、身體健康的重要性,初步形成了對有機化學的學習興趣。但此時學生對機物的認識是零散的,這就需要將零散知識系統化,幫助學生認識重要的官能團,體會分類思想在有機物的研究中的重要作用。

學生雖然了解了有機化合物的概貌,知道了有機物分子中碳原子呈四價,碳原子既可以與其他原子形成共價鍵,又可以相互成鍵;碳原子之間可以形成碳碳單鍵、碳碳雙鍵、碳碳三鍵等;有機物可以形成鏈狀分子,也可以形成環狀分子。但是還需要深化碳原子的成鍵特點和碳原子之間的結合方式,加深對飽和烴、不飽和烴、烷烴、烯烴等概念的理解。從而進一步認識有機物的成鍵特點,認識同分異構現象──碳鏈異構、位置異構、官能團異構,并對它們進行命名。

面對種類繁多的有機物,學生應該初步了解怎樣研究有機化合物,應該采取什么步驟和常用方法等,從中體驗研究一個有機化合物(藥物、試劑、染料、食品添加劑等)的過程

和科學方法。

基于上述分析,本章教學的重點和難點確定如下:

本章教學重點:

1.了解有機化合物的分類方法,認識一些重要的官能團。

2.有機物的成鍵特點,同分異構現象。

3.有機物的系統命名法。

4.有機物的分離和提純的一般方法,鑒定有機化合物結構的一般過程與方法;對學生進行科學方法教育,提高學生的科學素養。

本章教學難點:

1.鑒定有機化合物結構的物理方法的介紹。

2.分類思想在科學研究中的重要意義。

3.正確寫出有機物的同分異構體。

4.系統命名法的幾個原則(選主鏈、碳編號、寫支鏈或取代基名稱等)。

五、教學方式與教學方法分析

(一)采用多種直觀教學手段強化學生的空間想象能力

在本章中,大量出現了有機化合物分子空間結構,需要學生具有較強的空間思維能力。學習本章時,學生有可能沒有學習過物質結構與性質模塊,也有可能在數學課程中沒有學過相關的立體幾何知識,因而在教學中需要多用直觀手段讓學生有直接的感受,其中最有效的手段和方法是采用各種直觀教學手段。建議有條件的學校可采用小球和短棍搭建描述分子結構的球棍模型,也可采用計算機軟件繪制有機化合物分子的三維結構圖等。

(二)通過結構分析及實驗事實,認識有機化合物的化學性質

有機化學知識龐雜,物質種類繁多,學生不易掌握,教學中要充分利用好“結構決定性質,性質反映結構”這一重要線索,教師可帶領學生通過分析有機化合物的分子結構,尤其是主要官能團的結構,推導出在一定條件下可能斷裂的化學鍵部位,并將該化學鍵的斷裂與相應的化學反應聯系,這樣在理解結構的基礎上,可以將某種物質繁雜的化學性質進行本質歸類,便于理解掌握。在此基礎上,再根據同類物質具有相同的官能團,從而可以輕松地掌握該類物質共同的化學通性,并可以將該通性演繹到具有該官能團的陌生物質的化學性質的預測中去。同樣,我們也可以根據有機化學反應發生前后,價鍵變化情況去歸納總結有機化學反應規律,從而認識有機化學反應的本質。

(三)充分利用探究活動,有效地進行過程性教育,培養學生解決問題的能力

新課程倡導探究學習,落實課程標準中規定的過程與方法維度的目標。由于本模塊屬于學術性模塊,主要是抽象的學術性內容,而本章又是開篇,在教學過程中特別容易將富含探究要素的實驗,演變為驗證性實驗,盡管也能幫助學生形成鮮明而具體的直觀形象,但卻與新課程倡導的探究學習方式背道而馳。課程標準提供了較多的可供實驗探究的活動建議,如“比較甲烷、乙烯、乙炔、苯的化學性質”,在教學過程中,不僅要充分利用教材提供的探究活動,還要根據教學內容的性質和教學目標的需求,盡可能多地采取探究性方式組織課堂教學,探究活動的開放程度應該取決于學生已有的知識和技能水平,必要時可以提供相關的知識技能和方法支持,協助學生完成探究活動。

(四)采用對比、聯系、歸納的方法組織教學

教學過程中,要充分利用學生已有的知識基礎,聯系、對比化學2中學生所學習的有機化合物知識,找到各種有機物的相同點,進而總結歸納,得出某類有機物的結構和性質特征,這樣可以順利突破教學重點。

在有機物分類的教學中,可以帶領學生通過比較、評價,分析何種分類方法更能體現有機物的結構與性質相似的關系,從而歸納出常見的兩種分類的方法。應用分類方法對有機物進行分類練習,反思怎樣進行分類能更好地體現出有機化合物結構與性質的關系。

(五)充分利用信息技術手段

對于本章中的某些重點內容,像同分異構現象等,因為教學內容較為抽象,教學難度大,如果條件允許,教學中可以利用網絡資源,利用各種課件(如flash),給學生演示有機物的空間結構,以增強感性認識,可利用投影、動畫、多媒體等教學手段,演示多種重要的有機化合物的結構簡式或分子模型,讓學生了解有機化合物結構的相似性。另外,限于條件,紅外光譜等儀器有些學校沒有,也可以利用媒體展示,使學生感受科學技術在有機學習中的重要作用。

對于教學難度不大的內容,如有機物的分類,教師也可以利用信息技術與化學教學整合的手段,在學校的校園網上,為學生設計提供可以自主學習的網頁。學生在教師布置的自主學習任務的指導下,明確要完成的任務,進行自主學習。

(六)加強小組合作學習

本章教學內容較為抽象,建議加強小組合作學習,開展有效的研討和交流或動。

例如,在同分異構現象的教學中,學生可以分小組依據碳價四面體理論,運用球棍模型制作有機化合物分子的結構。由兩個碳原子開始逐漸遞增,當嘗試含四個碳原子有機化合物時,會遇到第四個碳原子連接在哪個碳原子上的問題。從C4H10存在著兩種不同的空間結構中,理解同分異構現象,認識C4H10的兩種同分異構體。通過練習制作C5H12的分子結構模型,進一步鞏固同分異構體的概念。并在制作過程中小組內討論書寫同分異構體方法,重點討論如何避免同分異構體的“重寫”和“漏寫”問題。由小組代表匯報本小組的討論結果,并進行小組間的互相質疑、補充、完善,最終研究出大家認同的書寫同分異構體的方法。在此基礎上進一步練習書寫C6H14的同分異構體。

(七)充分利用本地區有特色的社區資源

有條件的地區和學校,可結合研究有機物的一般步驟和方法的教學,參觀大學或科研單位的實驗室,或派遣學生實驗小組將參觀過程錄制后回來觀看。主要參觀內容為質譜、紅外光譜、核磁共振譜儀器及其實驗操作過程。參觀或觀看實驗錄像后,學生分小組交流心得。在了解有機物的研究方法過程中,一方面可以激發學習化學的興趣,另一方面可以順利突破教學的重點和難點知識。

六、教學資源建議

(一)可利用大量的球棍模型和多媒體

例如,在同分異構教學中,可同構學生自己搭建球棍模型,了解有機物的結構特點,增強感性認識,進一步理解有機物種類繁多的原因。

在研究有機化合物的一般步驟和方法的教學中,可播放視頻材料,讓學生了解科學技術在有機化學中的重要作用。

(二)可充分利用教材中的欄目

例如,在研究有機化合物的一般步驟和方法的教學中,可組織學生閱讀“科學視野”了解色譜法,并可組織學生進行實踐活動,完成粉筆分離菠菜葉中的色素,以使學生了解有機分離方法在生活中的應用。

(三)可充分利用網絡資源

可以利用校園網,將相關的學習資料放在網上,布置自主學習課題,讓學生自行瀏覽學習。也可利用互聯網,如K12網站、化學課程網、新思考網等,查找相關的flash課件及視頻材料,以增強學生的感性認識。

七、學時建議

第一節 有機化合物的分類 1學時

第二節 有機化合物的結構特點 1學時

第三節 有機化合物的命名 1學時

第四節 研究有機化合物的一般步驟和方法 2學時

復習與機動 2學時

合計 7學時

中考 高考名著

常用成語

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