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摘要：作者参加了2014年度“一师一优课、一课一名师”优课活动，获得“部级”优课“天然气的利用甲烷”，文章从课题选择、教学设计、实验准备和课堂实录和后期整理等方面对环节进行梳理，同时比较一师一优课和常规评优课的异同，并结合参评过程中的收获和不足进行反思和总结，探讨参加“一师一优课”的注意事项。
关键词：一师一优课；甲烷；氯代反应；爆炸极限
文章编号：1008—0546（2016）07—0053—04
中图分类号：G633.8
文献标识码：B
doi：10.3969/i.issn.1008—0546.2016.07.019
教育部从2014年度开始推出的“一师一优课，一课一名师”活动在教学一线得到了教师的热烈响应，截止2016年3月10日，全国共有34754节参加高中化学优课评比，部优课率3.86%，江苏省共有2079节参加高中化学优课评比，共12节部级优课（优课率5.77%0），仅次于北京（13节），列全国第二。一线教师参与此项活动的热情很高，也体现了较高的教育教学水准。
“一师一优课”优课评比与评优课、公开课相似，主要是要在课堂上呈现自己的教学特色、教学能力，特别是对教学的把控能力：与各地每两年一次的评优课相比，“一师一优课，一课一名师”提供了更多的教师展现的机会，鼓励教师充分发挥信息技术手段，展现自己的优秀的教育教学能力，应该说这也是广大一线教师踊跃参与的原因之一。“一师一优课”突出了教师的自主选择性，可以自主选择课题，可以选择自己熟悉的课题，也可以是比较有挑战性的课题：可以自主选择学生，可以借班上课、也可以是自己任教班级的学生（与学生的磨合度可以很高）；可以根据教学进度自主选择授课时间；甚至课堂教学组织形式，上课地点等等，都可以自主选择。后期的处理、制作可以进行剪辑进而优化。本文结合笔者参加2014年度“一师一优课、一课一名师”优课活动中获得“部级”优课《天然气的利用甲烷》，反思得失，以供同行参考。
一、清楚教学特质。明确课题选择方向
“一师一优课”与评优课、公开课最大的区别就是可以自主选择课题和自主调节教学进度，可以选择相对熟悉的课题或关注度不高的课题，减少和其他老师“撞衫”的可能。选择课题时要充分挖掘课堂的学科意义和社会意义，不仅关注知识的建构，更关注学科素养的养成。
基于以上考虑，笔者选择的课题是苏教版（必修2）专题3有机化合物的获得与应用部分第一单元《天然气的利用甲烷》。烃是有机化合物的基础，而甲烷又是最简单的烃，通过甲烷的学习，尝试从结构角度认识有机物，从化学键角度理解有机反应，可以说这是学习有机化学的开山之作，是学生第一次从科学角度零距离接触有机物，是学生在化学学科“物质观”中涉及的一大类物质。
甲烷作为一种重要的化石燃料，正逐渐受到各国关注，可燃冰、页岩气也逐渐走进人们的视角，可燃冰大量存在于海底和永久冻土中，我国南海拥有丰富的可燃冰资源，这些不仅可以引起学生的学习兴趣，更能激发学生的强烈的爱国主义精神，培养学生海洋大国情怀。
二、研读学习目标，突出核心素养培养
学习的最终目标指向学习者具有自主学习的愿望和能力，成为主动、积极的终身学习者，教与学是学生在学习过程中即以活动为载体，引导学生在活动中探索，在活动中构建自己的知识体系，获得或提高相关技能，提升学生沟通互助力、社会参与力和自主行动力。
科学认识和观念、科学思维与方法、科学探究与实践，科学态度与价值观是化学学科核心素养，“甲烷”涉及了甲烷的性质、结构和用途，同时，尽管甲烷是最简单的有机物，其它有机物可以看做是在甲烷的基础上衍生而得到的，所以从知识上看，甲烷的学习还肩负着传递有机物结构和性质学习的一般方法的功能。从社会功能上看，通过甲烷的学习培养学生对社会事务的主动参与意识和能力。结合学习目标，对教学目标进行分解，详见表1。
三、精心设计活动。厘清课堂教学主线
建构主义学习观提倡学生以生活经验为基础主动建构学科知识（或知识体系），学习过程即知识建构的过程，学生在体验中进行学习、在体验中获取经验并进行知识的建构。用建构主义的学习观来指导课堂教学的主线设计，就是要让课堂教学的五条基本线索围绕学生知识基础、参与和体验活动、获取知识、形成能力和价值观进行设计和展开，充分体现新课程理念，强化课堂教学的有效生成，促进学生的认知发展，培养学科核心素养。基于教学目标和以上设想，设计本课题的教学基本线索（详见表2）。
四、深度打磨细节，培养学生学科素养
本节课设计了三个探究活动：甲烷空间结构模型、甲烷和氧气反应，甲烷的氯代反应，海底可燃冰开采的可行性分析。
1.搭建模型探结构——培养学生合作推理能力
甲烷的正四面体空间结构，由于高一学生还没有学习立体几何，对甲烷的结构的认识更多的要建立在实物模型上，起先设想采用四个同等大小的气球自由捆绑，自然伸展得到正四面体（用气球表示氢原子电子云，连接点表示碳原子），但是实际课堂教学中，由于操作的不恰当，容易导致气球的破裂而使得活动无法顺利进行：改用球棍模型又只能得到固定的空间结构：最后改为采用橡皮泥和牙签搭建模型（根据碳的四价原则），学生主要得到正四面体、四棱锥和正方形三种模型，再结合空间对称性和最小位阻（电子对之间的排斥作用），得出甲烷的空间结构是正四面体。
同时，教师演示四个大小相等的气球捆绑，自然伸展得到的空间形状，进一步解释空间位阻，与学生搭建的模型相互印证。以上实际操作能够使学生直观感受到甲烷的结构，但是如果增加甲烷的共价键参数（键长和键角），在甲烷氯代反应后利用二氯甲烷只有一种结构可以排除正四棱锥和正方形（如果是正四棱锥和正方形，那么有两种二氯甲烷），理论联系实际，可以使探究活动更完美。 2.预料之中的意外——培养学生风险判断意识
“西气东输”的主角——甲烷不远万里来到，体现了甲烷的稳定性，天然气也逐渐成为了家用燃气，但是天然气爆炸时有发生，需要提高学生的风险防范意识。不纯的可燃性气体燃烧容易发生爆炸，这是常识，但是教师一般课堂上会回避爆炸，学生对这种“意外”也仅仅是耳闻，难以目睹，缺乏感性认识。
教学中选择了欧洲牛棚发生爆炸的视频，由于牛群排泄出来的甲烷聚集，达到爆炸极限而引发火灾（在相对开放的环境中），如果在相对封闭的环境中极易引发爆炸。课堂中模拟真实的爆炸实验，可以让学生置身于比较真实的场景，可能会对隐含的风险有切身的体会。当然，考虑到安全性，实验的爆炸的强度和使用的材料要严格控制和筛选。
（1）结合安全性，为了较为明显的实验现象，实验中采用纸质茶叶桶（高度l0cm，直径8cm），上下开口（上口用脱脂棉封住）；
（2）从下口伸入导管接近上部，通人甲烷（课前用储气袋收集甲烷），利用向下排空气法收集较纯净的甲烷：
（3）取走脱脂棉，点燃，可以看到淡蓝色火焰（同时把茶叶桶置于讲台边缘，有利于空气从底部进入桶内）；燃烧大约两分钟后，发出较大的“噗”声，同时茶叶桶向上弹起。
实验中，随着甲烷的燃烧，空气从底部开口处进入到茶叶桶中，形成甲烷和空气的混合气体，在点燃情况下发生爆炸。学生通过这种非破坏性的爆炸实验，能够较好地接近生活，更真实地理解爆炸原理，从而逐渐形成风险意识，并运用到生活实际中，同时可以使具有的学科知识更具生活价值。
3.放大细节得真谛——培养学生科学思维能力
按照教学进度，苏教版必修二专题3第一单元“天然气的利用甲烷”教学在4月初进行，4月的江南春寒料峭，气温较低（一般低于10℃），在室内自然光照射条件下，甲烷和氯气的氯代反应很难进行：采用太阳光直射反应较快，但是由于日光强度难控制，反应速率过快容易出现安全事故。
实验中采用甲烷气体适当过量，用排饱和食盐水的方法向50mL量筒先后通入42mL氯气和8mL甲烷（甲烷密度小于氯气，先通氯气后通甲烷有利于两种气体充分混合）。
在医用反射灯配上150w白炽灯近距离照射（其中的不锈钢反射可以得到更多能量，使得温度上升更为明显）。使用摄像头取像投影，可以清晰地观察到1min左右出现液面上升，2min明显上升，在3min瞬间液面略有下降，然后较为迅速地上升，经过6min左右反应终止，液体几乎充满量筒。
从反应机理角度分析，甲烷氯代反应有链引发、链增长和链终止三个阶段。
链引发时，由光照提供能量氯气分子离解为氯原子，需要吸收能量，所以开始阶段（前2 min）较慢。
链增长过程中，反应①甲烷和氯原子反应生成甲基自由基和氯化氢，活化能较小，反应放出少量热量，气体体积略有膨胀，所以在反应瞬间出现液面下降现象。
反应②中甲基自由基和氯气反应生成一氯甲烷和氯原子活化能（Ea）小，但是放热较多，能够持续提供链增长需要的能量，反应能够较快进行，所以在3min后反应迅速进行。
4.开采海底可燃冰——培养学生权衡决策能力
可燃冰是甲烷水合物，全球海底天然气水合物中的甲烷总量约为地球大气中甲烷总量的3000倍，而且可燃冰燃烧生成二氧化碳和水，没有污染，是极具开发前景的清洁能源，一旦开采技术获得突破性进展，那么可燃冰必然会成为21世纪的主要能源。可燃冰主要存在于海底等高压、低温处，我国仅南海就有194亿立方米（储量足够我国使用100年），页岩气是甲烷在自然界中的又一存在形式，储量丰富，我国储量极为丰富，可采储量占已经发现的36%，位居世界第一。但是，与日本的可燃冰开采技术、美国的页岩气开采技术有较大的差距，开发利用的形势不容乐观。
但是，盲目开采可燃冰会带来极其严重的后果，等量甲烷引发的温室效应为CO2的20倍，可燃冰存在于海底高压、低温处，大规模开采时如若不慎让甲烷逸散到空气中，后果不堪设想。可燃冰以固体形式存在于海底，大规模开采必然会影响到海底的地质结构，如果处理不当，可能会引起地质灾害。在可燃冰的开采中要涉及开采、保存和运输方式。
基于以上考虑，设置了交流讨论环节：请从可燃冰的存在条件分析，可燃冰需要的开采条件和可能带来的风险（温室效应、海底坍塌、可燃冰极易气化、导致不安全因素）。尽管囿于知识面和社会阅历，学生对此问题的回答不尽完善，但是能够引导学生关注社会，关注能源问题，培养风险意识和权衡决策能力，不就是我们教育的成功之处吗？
五、熟悉授课场景。力求全面展现活动
一师一优课常用录像的方式，不同于一般的评优课，评委是在现场的，所以除去教学环节外，还需要注意录像环节，需要摄像机及时捕捉课堂之美。所以熟悉场地，电脑的操作系统的匹配、视频播放软件是否安装到位，包括环境温度（由于需要录像，照明设备的使用可能会使得室内温度升高）；了解摄像头的视角，了解摄像盲点，摄像头一般是声控的，随着声音的转向，可能没有连续性。
与相关工作人员沟通，让工作人员了解课堂的关键节点、注意重点。比如课堂投影实验时，没有发出声响，但是需要在画面上完整地显示出来，这样录像才能体现教学过程；再如，甲烷点燃后爆炸实验，燃烧一段时间后会突然爆炸，所以需要摄像镜头提前对准目标；学生讨论时不同地点、多角度发出声音，摄像头可能转动比较频繁，得到的画面不是很连贯，没有重点，这也需要工作人员重点控制，保证画面的连贯性。
一师一优课为基层教师提供了展现自我的舞台，我们一线教师要能够在这个舞台上充分展现教学水平、教学能力，贡献最灿烂的教学艺术。
关键词：一师一优课；甲烷；氯代反应；爆炸极限
文章编号：1008—0546（2016）07—0053—04
中图分类号：G633.8
文献标识码：B
doi：10.3969/i.issn.1008—0546.2016.07.019
教育部从2014年度开始推出的“一师一优课，一课一名师”活动在教学一线得到了教师的热烈响应，截止2016年3月10日，全国共有34754节参加高中化学优课评比，部优课率3.86%，江苏省共有2079节参加高中化学优课评比，共12节部级优课（优课率5.77%0），仅次于北京（13节），列全国第二。一线教师参与此项活动的热情很高，也体现了较高的教育教学水准。
“一师一优课”优课评比与评优课、公开课相似，主要是要在课堂上呈现自己的教学特色、教学能力，特别是对教学的把控能力：与各地每两年一次的评优课相比，“一师一优课，一课一名师”提供了更多的教师展现的机会，鼓励教师充分发挥信息技术手段，展现自己的优秀的教育教学能力，应该说这也是广大一线教师踊跃参与的原因之一。“一师一优课”突出了教师的自主选择性，可以自主选择课题，可以选择自己熟悉的课题，也可以是比较有挑战性的课题：可以自主选择学生，可以借班上课、也可以是自己任教班级的学生（与学生的磨合度可以很高）；可以根据教学进度自主选择授课时间；甚至课堂教学组织形式，上课地点等等，都可以自主选择。后期的处理、制作可以进行剪辑进而优化。本文结合笔者参加2014年度“一师一优课、一课一名师”优课活动中获得“部级”优课《天然气的利用甲烷》，反思得失，以供同行参考。
一、清楚教学特质。明确课题选择方向
“一师一优课”与评优课、公开课最大的区别就是可以自主选择课题和自主调节教学进度，可以选择相对熟悉的课题或关注度不高的课题，减少和其他老师“撞衫”的可能。选择课题时要充分挖掘课堂的学科意义和社会意义，不仅关注知识的建构，更关注学科素养的养成。
基于以上考虑，笔者选择的课题是苏教版（必修2）专题3有机化合物的获得与应用部分第一单元《天然气的利用甲烷》。烃是有机化合物的基础，而甲烷又是最简单的烃，通过甲烷的学习，尝试从结构角度认识有机物，从化学键角度理解有机反应，可以说这是学习有机化学的开山之作，是学生第一次从科学角度零距离接触有机物，是学生在化学学科“物质观”中涉及的一大类物质。
甲烷作为一种重要的化石燃料，正逐渐受到各国关注，可燃冰、页岩气也逐渐走进人们的视角，可燃冰大量存在于海底和永久冻土中，我国南海拥有丰富的可燃冰资源，这些不仅可以引起学生的学习兴趣，更能激发学生的强烈的爱国主义精神，培养学生海洋大国情怀。
二、研读学习目标，突出核心素养培养
学习的最终目标指向学习者具有自主学习的愿望和能力，成为主动、积极的终身学习者，教与学是学生在学习过程中即以活动为载体，引导学生在活动中探索，在活动中构建自己的知识体系，获得或提高相关技能，提升学生沟通互助力、社会参与力和自主行动力。
科学认识和观念、科学思维与方法、科学探究与实践，科学态度与价值观是化学学科核心素养，“甲烷”涉及了甲烷的性质、结构和用途，同时，尽管甲烷是最简单的有机物，其它有机物可以看做是在甲烷的基础上衍生而得到的，所以从知识上看，甲烷的学习还肩负着传递有机物结构和性质学习的一般方法的功能。从社会功能上看，通过甲烷的学习培养学生对社会事务的主动参与意识和能力。结合学习目标，对教学目标进行分解，详见表1。
三、精心设计活动。厘清课堂教学主线
建构主义学习观提倡学生以生活经验为基础主动建构学科知识（或知识体系），学习过程即知识建构的过程，学生在体验中进行学习、在体验中获取经验并进行知识的建构。用建构主义的学习观来指导课堂教学的主线设计，就是要让课堂教学的五条基本线索围绕学生知识基础、参与和体验活动、获取知识、形成能力和价值观进行设计和展开，充分体现新课程理念，强化课堂教学的有效生成，促进学生的认知发展，培养学科核心素养。基于教学目标和以上设想，设计本课题的教学基本线索（详见表2）。
四、深度打磨细节，培养学生学科素养
本节课设计了三个探究活动：甲烷空间结构模型、甲烷和氧气反应，甲烷的氯代反应，海底可燃冰开采的可行性分析。
1.搭建模型探结构——培养学生合作推理能力
甲烷的正四面体空间结构，由于高一学生还没有学习立体几何，对甲烷的结构的认识更多的要建立在实物模型上，起先设想采用四个同等大小的气球自由捆绑，自然伸展得到正四面体（用气球表示氢原子电子云，连接点表示碳原子），但是实际课堂教学中，由于操作的不恰当，容易导致气球的破裂而使得活动无法顺利进行：改用球棍模型又只能得到固定的空间结构：最后改为采用橡皮泥和牙签搭建模型（根据碳的四价原则），学生主要得到正四面体、四棱锥和正方形三种模型，再结合空间对称性和最小位阻（电子对之间的排斥作用），得出甲烷的空间结构是正四面体。
同时，教师演示四个大小相等的气球捆绑，自然伸展得到的空间形状，进一步解释空间位阻，与学生搭建的模型相互印证。以上实际操作能够使学生直观感受到甲烷的结构，但是如果增加甲烷的共价键参数（键长和键角），在甲烷氯代反应后利用二氯甲烷只有一种结构可以排除正四棱锥和正方形（如果是正四棱锥和正方形，那么有两种二氯甲烷），理论联系实际，可以使探究活动更完美。 2.预料之中的意外——培养学生风险判断意识
“西气东输”的主角——甲烷不远万里来到，体现了甲烷的稳定性，天然气也逐渐成为了家用燃气，但是天然气爆炸时有发生，需要提高学生的风险防范意识。不纯的可燃性气体燃烧容易发生爆炸，这是常识，但是教师一般课堂上会回避爆炸，学生对这种“意外”也仅仅是耳闻，难以目睹，缺乏感性认识。
教学中选择了欧洲牛棚发生爆炸的视频，由于牛群排泄出来的甲烷聚集，达到爆炸极限而引发火灾（在相对开放的环境中），如果在相对封闭的环境中极易引发爆炸。课堂中模拟真实的爆炸实验，可以让学生置身于比较真实的场景，可能会对隐含的风险有切身的体会。当然，考虑到安全性，实验的爆炸的强度和使用的材料要严格控制和筛选。
（1）结合安全性，为了较为明显的实验现象，实验中采用纸质茶叶桶（高度l0cm，直径8cm），上下开口（上口用脱脂棉封住）；
（2）从下口伸入导管接近上部，通人甲烷（课前用储气袋收集甲烷），利用向下排空气法收集较纯净的甲烷：
（3）取走脱脂棉，点燃，可以看到淡蓝色火焰（同时把茶叶桶置于讲台边缘，有利于空气从底部进入桶内）；燃烧大约两分钟后，发出较大的“噗”声，同时茶叶桶向上弹起。
实验中，随着甲烷的燃烧，空气从底部开口处进入到茶叶桶中，形成甲烷和空气的混合气体，在点燃情况下发生爆炸。学生通过这种非破坏性的爆炸实验，能够较好地接近生活，更真实地理解爆炸原理，从而逐渐形成风险意识，并运用到生活实际中，同时可以使具有的学科知识更具生活价值。
3.放大细节得真谛——培养学生科学思维能力
按照教学进度，苏教版必修二专题3第一单元“天然气的利用甲烷”教学在4月初进行，4月的江南春寒料峭，气温较低（一般低于10℃），在室内自然光照射条件下，甲烷和氯气的氯代反应很难进行：采用太阳光直射反应较快，但是由于日光强度难控制，反应速率过快容易出现安全事故。
实验中采用甲烷气体适当过量，用排饱和食盐水的方法向50mL量筒先后通入42mL氯气和8mL甲烷（甲烷密度小于氯气，先通氯气后通甲烷有利于两种气体充分混合）。
在医用反射灯配上150w白炽灯近距离照射（其中的不锈钢反射可以得到更多能量，使得温度上升更为明显）。使用摄像头取像投影，可以清晰地观察到1min左右出现液面上升，2min明显上升，在3min瞬间液面略有下降，然后较为迅速地上升，经过6min左右反应终止，液体几乎充满量筒。
从反应机理角度分析，甲烷氯代反应有链引发、链增长和链终止三个阶段。
链引发时，由光照提供能量氯气分子离解为氯原子，需要吸收能量，所以开始阶段（前2 min）较慢。
链增长过程中，反应①甲烷和氯原子反应生成甲基自由基和氯化氢，活化能较小，反应放出少量热量，气体体积略有膨胀，所以在反应瞬间出现液面下降现象。
反应②中甲基自由基和氯气反应生成一氯甲烷和氯原子活化能（Ea）小，但是放热较多，能够持续提供链增长需要的能量，反应能够较快进行，所以在3min后反应迅速进行。
4.开采海底可燃冰——培养学生权衡决策能力
可燃冰是甲烷水合物，全球海底天然气水合物中的甲烷总量约为地球大气中甲烷总量的3000倍，而且可燃冰燃烧生成二氧化碳和水，没有污染，是极具开发前景的清洁能源，一旦开采技术获得突破性进展，那么可燃冰必然会成为21世纪的主要能源。可燃冰主要存在于海底等高压、低温处，我国仅南海就有194亿立方米（储量足够我国使用100年），页岩气是甲烷在自然界中的又一存在形式，储量丰富，我国储量极为丰富，可采储量占已经发现的36%，位居世界第一。但是，与日本的可燃冰开采技术、美国的页岩气开采技术有较大的差距，开发利用的形势不容乐观。
但是，盲目开采可燃冰会带来极其严重的后果，等量甲烷引发的温室效应为CO2的20倍，可燃冰存在于海底高压、低温处，大规模开采时如若不慎让甲烷逸散到空气中，后果不堪设想。可燃冰以固体形式存在于海底，大规模开采必然会影响到海底的地质结构，如果处理不当，可能会引起地质灾害。在可燃冰的开采中要涉及开采、保存和运输方式。
基于以上考虑，设置了交流讨论环节：请从可燃冰的存在条件分析，可燃冰需要的开采条件和可能带来的风险（温室效应、海底坍塌、可燃冰极易气化、导致不安全因素）。尽管囿于知识面和社会阅历，学生对此问题的回答不尽完善，但是能够引导学生关注社会，关注能源问题，培养风险意识和权衡决策能力，不就是我们教育的成功之处吗？
五、熟悉授课场景。力求全面展现活动
一师一优课常用录像的方式，不同于一般的评优课，评委是在现场的，所以除去教学环节外，还需要注意录像环节，需要摄像机及时捕捉课堂之美。所以熟悉场地，电脑的操作系统的匹配、视频播放软件是否安装到位，包括环境温度（由于需要录像，照明设备的使用可能会使得室内温度升高）；了解摄像头的视角，了解摄像盲点，摄像头一般是声控的，随着声音的转向，可能没有连续性。
与相关工作人员沟通，让工作人员了解课堂的关键节点、注意重点。比如课堂投影实验时，没有发出声响，但是需要在画面上完整地显示出来，这样录像才能体现教学过程；再如，甲烷点燃后爆炸实验，燃烧一段时间后会突然爆炸，所以需要摄像镜头提前对准目标；学生讨论时不同地点、多角度发出声音，摄像头可能转动比较频繁，得到的画面不是很连贯，没有重点，这也需要工作人员重点控制，保证画面的连贯性。
一师一优课为基层教师提供了展现自我的舞台，我们一线教师要能够在这个舞台上充分展现教学水平、教学能力，贡献最灿烂的教学艺术。