基于条件探索和装置改进的甲烷氯代反应教学设计

【摘要】：本课题以高中化学课程改革为背景，针对新课程教科书高中化学必修模块内容中，需要进一步深化本质认识、改进实验装置、体现新理念的教学设计等问题，面向基础教育高中化学课堂教学，以必修1模块中“甲烷氯代反应”为中心内容，从案例分析、应用基础、装置改进、教学设计和实施策略等方面进行了研究，形成了①对“甲烷氯代反应”这一化学过程条件和结果的系统认识；②改进完成了新的“甲烷氯代反应”探究实验教学装置；③基于实验认识成果、改进后的新装置和新的教育心理学理论设计开发了该教学内容新的课堂教学案例。 首先，在“甲烷氯代反应实验条件探究”中，针对经常出现的该教学实验反应速度慢和成功率不高的问题，从应用基础研究的角度，以教科书中相关装置为手段，体现单变量因素的影响，研究了反应温度、光照条件和反应物比例等条件对该反应过程和结果的影响，以定量化结果揭示了该反应的过程规律，确定了温度为25℃以上、光照条件为太阳光或高压汞灯、甲烷和氯气的比例1:3为课堂该实验教学的适宜条件。研究结果深化了对这一反应本质和特征的系统认识，同时发现了新课程教科书中方法描述的局限，确定了提高该教学实验成功率的优化方法和技能要点，为“甲烷氯代反应”探究实验教学的设计提供了坚实的认识基础。 其次，在“甲烷氯代反应实验装置改进”中，通过案例分析，针对现行教科书中通用装置使用中的七种缺陷，经过新材料的选取、结构设计、完成制作、适用性反馈和作品评价等，实现了①减轻整体重量，方便移动携带；②控制有效空间，减少试剂用量；③杜绝空气混入，保证氯代质量；④系统封闭环保，避免气液外溢；⑤按需控制反应，适应课堂要求；⑥创设合理条件，提高成功机率；⑦适合学生制作，适应探究要求。基本弥补了原装置的几项不足，有利于提高装置的可操作性和教学演示效果，有利于开展学生为主体的实验探究活动，有利于提高学生的动手实践和创新能力。 最后，在人教版必修2《最简单的有机化合物—甲烷》单元的教学设计中，为落实新成果服务于新课程教学的要求，将第一阶段对“甲烷氯代反应实验条件探究”的研究结果、第二阶段的“甲烷氯代反应的改进装置”以及建构主义理论、人本主义学习理论、行为主义学习理论和多元智能理论应用于该教学单元的课程导入、问题聚焦、探究甲烷分子组成、认识甲烷空间结构、探究甲烷氯代实验条件、构建甲烷氯代反应整体认识、从实验现象推测过程机理以及多角度拓展STS教育等教学环节中，凸显教师指导下的学生小组合作探究的特征，并进一步根据研究结果和该专题课堂教学的实际探讨了保障条件和提高效果的实施策略。使新课程化学教学的推进建立在最新研究成果的基础上。 【关键词】：甲烷氯代反应 条件探究 装置改进 教学设计
【学位授予单位】：河北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：G633.8
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• 1 绪论11-16
• 1.1 研究的背景11
• 1.1.1 化学实验推进了化学科学的发展11
• 1.1.2 化学实验是新课程教学的重要内容11
• 1.1.3 化学实验教学面临着艰巨的改革任务11
• 1.2 问题的提出11-12
• 1.2.1 化学过程本质规律的认识是新课改的基本前提11-12
• 1.2.2 化学实验装置改进是实现新课改要求的有效保障12
• 1.2.3 化学实验新成果的运用是提升新课改水平的重要措施12
• 1.3 与课题相关的前期研究基础12-14
• 1.3.1 国内关于新课程化学实验教学改进的研究现状12-13
• 1.3.2 国内与本课题相关内容研究的现状13-14
• 1.4 本课题研究的取向与价值14-16
• 1.4.1 研究的取向14-15
• 1.4.2 研究的价值15-16
• 2 本课题的理论基础与指导价值16-19
• 2.1 建构主义理论16
• 2.2 人本主义学习理论16-17
• 2.3 行为主义学习理论17
• 2.4 多元智能理论17-19
• 3 甲烷氯代反应教学实验条件的探究19-30
• 3.1 教科书中甲烷氯代教学实验的表述比较与问题分析19-21
• 3.1.1 教科书中该教学实验过程方法的表述比较19-20
• 3.1.2 本实验结果表述与问题分析20-21
• 3.2 甲烷氯代反应条件研究基本设计思路与机理依据21-23
• 3.2.1 甲烷取代实验的研究方法21
• 3.2.2 反应物甲烷的制备方法21-22
• 3.2.3 反应物氯气的制备方法22
• 3.2.4 甲烷氯代反应机理与反应方程式22-23
• 3.3 甲烷氯代反应影响条件的研究结果与结论23-30
• 3.3.1 对实验条件的选择23-24
• 3.3.2 实验条件与结果讨论24
• 3.3.3 温度对该反应影响的研究24-25
• 3.3.4 光照条件对该反应影响的研究25-27
• 3.3.5 甲烷与氯气比例不同对该反应影响的研究27-28
• 3.3.6 阳光直射条件下甲烷氯代反应的探究28-29
• 3.3.7 实验研究结论29-30
• 4 甲烷氯代反应教学实验装置的改进30-37
• 4.1 教材中的原装置及问题评析30-31
• 4.2 实验装置的改进理念31-32
• 4.2.1 简易性原则31
• 4.2.2 直观性原则31
• 4.2.3 安全性、绿色化原则31
• 4.2.4 微型化原则31-32
• 4.2.5 主体性原则32
• 4.3 本实验装置的改进思路32-33
• 4.4 改进装置的制作与使用33-34
• 4.4.1 新装置结构组成及制作方法33-34
• 4.4.2 新装置使用方法及甲烷氯代反应的过程现象34
• 4.5 对新装置的评价34-37
• 4.5.1 新装置的科学性34-35
• 4.5.2 新装置的创新性35
• 4.5.3 新装置的实用性35-37
• 5 教学课例设计与实施策略37-51
• 5.1 教学设计依据37
• 5.1.1 体现课程标准的基本要求37
• 5.1.2 体现教学内容的个性要求37
• 5.1.3 体现前期的创新成果37
• 5.2 《最简单的有机化合物—甲烷》教学设计37-47
• 5.2.1 教材分析37-38
• 5.2.2 学情分析38
• 5.2.3 教学目标38-39
• 5.2.4 教学重点和难点39
• 5.2.5 教学的手段与方法39
• 5.2.6 课前教学准备39
• 5.2.7 教学过程设计39-45
• 5.2.8 板书设计45
• 5.2.9 课后作业45-46
• 5.2.10 教学反思46-47
• 5.3 甲烷氯代反应实验教学实施策略47-51
• 5.3.1 前期教学资源的开发策略47-48
• 5.3.2 教学设计的实施策略48-49
• 5.3.3 探究过程与结果的评价策略49
• 5.3.4 课外实验活动的开发策略49-51
• 6 论文研究的阶段成果与未来展望51-53
• 6.1 论文研究的阶段成果51-52
• 6.2 论文研究的局限与未来展望52-53
• 参考文献53-55
• 致谢55

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