“科學視界+”雜環(huán)化合物簡介教學設(shè)計

“科學視界+”雜環(huán)化合物簡介教學設(shè)計科目授課時間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導教師授課班級、授課課時授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）“科學視界+”雜環(huán)化合物簡介教學設(shè)計課程基本信息1.課程名稱：《“科學視界+”雜環(huán)化合物簡介》

2.教學年級和班級：高中二年級，化學學科，2班

3.授課時間：2023年3月15日星期三第2節(jié)課

4.教學時數(shù)：1課時核心素養(yǎng)目標培養(yǎng)學生對化學知識的深入理解和應用能力，提高學生的科學探究精神、批判性思維和創(chuàng)新意識。通過本節(jié)課的學習，學生能夠識別雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)特征，理解其在有機化學中的重要性和應用，增強化學符號理解和化學方程式的書寫能力，同時提升解決實際問題的能力。教學難點與重點1.教學重點，

①雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)特征及其與平面結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)；

②雜環(huán)化合物中π電子的共軛體系及其對化合物性質(zhì)的影響；

③雜環(huán)化合物在有機合成中的應用實例，如菲的合成過程。

2.教學難點，

①理解雜環(huán)化合物中環(huán)狀結(jié)構(gòu)與平面結(jié)構(gòu)的異同，包括空間構(gòu)型的分析；

②掌握雜環(huán)化合物中π電子的共軛體系如何影響化合物的穩(wěn)定性和反應活性；

③分析復雜有機反應中雜環(huán)化合物的作用，如中間體的形成和反應路徑的預測。教學方法與策略1.采用講授與討論相結(jié)合的教學方法，通過講解雜環(huán)化合物的基本概念和結(jié)構(gòu)特點，引導學生思考。

2.設(shè)計小組討論活動，讓學生分析雜環(huán)化合物在有機合成中的應用案例，提高分析問題和解決問題的能力。

3.利用多媒體展示雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)模型和反應機理動畫，幫助學生直觀理解復雜概念。

4.安排實驗操作環(huán)節(jié)，讓學生親自動手合成簡單的雜環(huán)化合物，加深對理論知識的實踐應用。教學實施過程1.課前自主探索

教師活動：

發(fā)布預習任務：通過在線平臺或班級微信群，發(fā)布預習資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預習目標和要求。

設(shè)計預習問題：圍繞雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)特點和應用，設(shè)計一系列具有啟發(fā)性和探究性的問題，如“什么是雜環(huán)化合物？它們在有機化學中有哪些重要作用？”

監(jiān)控預習進度：利用平臺功能或?qū)W生反饋，監(jiān)控學生的預習進度，確保預習效果。

學生活動：

自主閱讀預習資料：按照預習要求，自主閱讀預習資料，理解雜環(huán)化合物的基本概念和結(jié)構(gòu)。

思考預習問題：針對預習問題，進行獨立思考，記錄自己的理解和疑問。

提交預習成果：將預習成果（如筆記、思維導圖、問題等）提交至平臺或老師處。

教學方法/手段/資源：

自主學習法：引導學生自主思考，培養(yǎng)自主學習能力。

信息技術(shù)手段：利用在線平臺、微信群等，實現(xiàn)預習資源的共享和監(jiān)控。

作用與目的：

幫助學生提前了解雜環(huán)化合物的相關(guān)知識，為課堂學習做好準備。

培養(yǎng)學生的自主學習能力和獨立思考能力。

2.課中強化技能

教師活動：

導入新課：通過展示含有雜環(huán)化合物的實際產(chǎn)品圖片，如藥物分子結(jié)構(gòu)，引出雜環(huán)化合物的話題，激發(fā)學生的學習興趣。

講解知識點：詳細講解雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)特征、共軛體系和反應活性，結(jié)合實例如苯并[a]芘的致癌性來幫助學生理解。

組織課堂活動：設(shè)計小組討論，讓學生分析雜環(huán)化合物在藥物合成中的應用，如如何通過雜環(huán)化合物構(gòu)建藥物分子。

解答疑問：針對學生在學習中產(chǎn)生的疑問，如“為什么雜環(huán)化合物具有獨特的化學性質(zhì)？”進行及時解答和指導。

學生活動：

聽講并思考：認真聽講，積極思考老師提出的問題。

參與課堂活動：積極參與小組討論，體驗雜環(huán)化合物在有機合成中的應用。

提問與討論：針對不懂的問題或新的想法，勇敢提問并參與討論。

教學方法/手段/資源：

講授法：通過詳細講解，幫助學生理解雜環(huán)化合物的化學性質(zhì)。

實踐活動法：設(shè)計實踐活動，讓學生通過小組合作分析實際案例。

合作學習法：通過小組討論等活動，培養(yǎng)學生的團隊合作意識和溝通能力。

作用與目的：

幫助學生深入理解雜環(huán)化合物的知識點，掌握其在有機化學中的應用。

通過實踐活動，培養(yǎng)學生的動手能力和解決問題的能力。

通過合作學習，培養(yǎng)學生的團隊合作意識和溝通能力。

3.課后拓展應用

教師活動：

布置作業(yè)：根據(jù)本節(jié)課內(nèi)容，布置設(shè)計雜環(huán)化合物的合成路線的作業(yè)，鞏固學生對有機反應的理解。

提供拓展資源：提供與雜環(huán)化合物相關(guān)的拓展資源，如相關(guān)的科研論文、在線課程等，供學生進一步學習。

反饋作業(yè)情況：及時批改作業(yè)，給予學生反饋和指導，指出他們在設(shè)計合成路線時的錯誤和改進方向。

學生活動：

完成作業(yè)：認真完成老師布置的課后作業(yè)，鞏固學習效果。

拓展學習：利用老師提供的拓展資源，進行進一步的學習和思考，如閱讀相關(guān)論文，了解雜環(huán)化合物的最新研究進展。

反思總結(jié)：對自己的學習過程和成果進行反思和總結(jié)，提出改進建議，如如何更好地應用雜環(huán)化合物知識解決實際問題。

教學方法/手段/資源：

自主學習法：引導學生自主完成作業(yè)和拓展學習。

反思總結(jié)法：引導學生對自己的學習過程和成果進行反思和總結(jié)。

作用與目的：

鞏固學生在課堂上學到的雜環(huán)化合物知識點和技能。

通過拓展學習，拓寬學生的知識視野和思維方式。

通過反思總結(jié)，幫助學生發(fā)現(xiàn)自己的不足并提出改進建議，促進自我提升。學生學習效果六、學生學習效果

學生在完成《“科學視界+”雜環(huán)化合物簡介》這一章節(jié)的學習后，預期將達到以下學習效果：

1.知識掌握方面：

-學生能夠識別和描述雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)，包括五元環(huán)和六元環(huán)的典型例子。

-學生理解雜環(huán)化合物中π電子共軛體系的形成及其對化合物性質(zhì)的影響。

-學生能夠列舉并解釋雜環(huán)化合物在有機合成中的應用實例，如菲的合成過程。

-學生能夠識別和解釋雜環(huán)化合物中的取代反應、加成反應和消除反應。

2.技能提升方面：

-學生能夠運用化學知識分析復雜有機分子的結(jié)構(gòu)，并預測其化學性質(zhì)。

-學生能夠設(shè)計簡單的有機合成路線，使用雜環(huán)化合物作為關(guān)鍵中間體。

-學生能夠通過實驗操作合成簡單的雜環(huán)化合物，如苯并呋喃。

-學生能夠使用化學軟件進行雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)模擬和反應路徑預測。

3.思維發(fā)展方面：

-學生能夠通過案例研究，理解雜環(huán)化合物在藥物設(shè)計中的重要性。

-學生能夠批判性地分析雜環(huán)化合物的毒性和環(huán)境影響，培養(yǎng)環(huán)境意識。

-學生能夠通過小組討論，學會從不同角度審視問題，提高辯證思維能力。

-學生能夠?qū)⑺鶎W知識應用于解決實際問題，如設(shè)計具有特定功能的雜環(huán)化合物。

4.學習態(tài)度和方法方面：

-學生能夠表現(xiàn)出對化學學習的興趣和積極性，愿意主動探索新知識。

-學生能夠運用自主學習法，通過閱讀和研究材料提高自己的理解能力。

-學生能夠通過反思總結(jié)，識別自己的學習差距，并制定改進計劃。

-學生能夠在合作學習中，與他人分享知識和經(jīng)驗，提高溝通和團隊合作能力。

5.綜合應用能力方面：

-學生能夠?qū)㈦s環(huán)化合物的知識應用于實際問題解決，如設(shè)計新型藥物分子。

-學生能夠利用所學知識，分析現(xiàn)實生活中的化學問題，如食品添加劑中的雜環(huán)化合物。

-學生能夠在科學探究活動中，運用雜環(huán)化合物的相關(guān)知識進行實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析。

-學生能夠通過跨學科學習，將化學知識與其他學科（如生物學、物理學）相結(jié)合，解決綜合性問題。內(nèi)容邏輯關(guān)系1.雜環(huán)化合物的定義與結(jié)構(gòu)特點

①雜環(huán)化合物的定義：包含兩個或多個不同類型的原子（如碳和氮）形成的閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

②雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)特點：五元雜環(huán)和六元雜環(huán)是典型的雜環(huán)結(jié)構(gòu)，具有獨特的共軛體系。

③雜環(huán)化合物的命名規(guī)則：根據(jù)組成原子的種類和數(shù)量，以及環(huán)的大小和形狀進行命名。

2.雜環(huán)化合物的電子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

①雜環(huán)化合物的π電子共軛體系：π電子在雜環(huán)中的離域現(xiàn)象，影響化合物的穩(wěn)定性。

②雜環(huán)化合物的物理性質(zhì)：雜環(huán)化合物的熔點、沸點和溶解性等性質(zhì)與共軛體系有關(guān)。

③雜環(huán)化合物的化學性質(zhì)：雜環(huán)化合物的反應活性，如親電取代反應和親核加成反應。

3.雜環(huán)化合物的應用與合成

①雜環(huán)化合物在有機合成中的應用：作為合成中間體或反應物，構(gòu)建復雜有機分子。

②雜環(huán)化合物的合成方法：包括直接合成和間接合成方法，如環(huán)化反應和分子內(nèi)反應。

③雜環(huán)化合物的應用實例：如菲的合成、藥物分子設(shè)計和農(nóng)業(yè)化學品開發(fā)。課后作業(yè)1.設(shè)計題

作業(yè)內(nèi)容：設(shè)計一個可能的合成路線，將苯通過一系列反應轉(zhuǎn)化為苯并[a]芘。

答案：苯→苯乙烯→苯乙炔→苯并[a]芘

2.應用題

作業(yè)內(nèi)容：解釋為什么苯并[a]芘被列為強致癌物質(zhì)，并討論其可能的毒性機制。

答案：苯并[a]芘是一種多環(huán)芳烴，其結(jié)構(gòu)中含有多個共軛的π電子體系，能夠形成強致癌的自由基，破壞DNA，導致基因突變。

3.分析題

作業(yè)內(nèi)容：分析雜環(huán)化合物在藥物分子設(shè)計中的作用，并舉例說明。

答案：雜環(huán)化合物可以作為藥物分子中的核心結(jié)構(gòu)，增加分子的穩(wěn)定性和選擇性。例如，喹諾酮類抗生素中的喹啉環(huán)結(jié)構(gòu)增強了藥物對細菌DNA回旋酶的抑制作用。

4.創(chuàng)新題

作業(yè)內(nèi)容：假設(shè)你是一個藥物化學家，設(shè)計一個具有抗病毒活性的雜環(huán)化合物，并簡要說明你的設(shè)計思路。

答案：設(shè)計思路可能包括選擇具有抗病毒活性的雜環(huán)母核，通過引入特定的官能團來增強其與病毒蛋白的結(jié)合能力，同時考慮化合物的生物相容性和口服生物利用度。

5.綜合題

作業(yè)內(nèi)容：結(jié)合所學知識，討論雜環(huán)化合物在綠色化學中的應用，并舉例說明。

答案：綠色化學中，雜環(huán)化合物的合成和改造注重原子經(jīng)濟性、反應條件和產(chǎn)物的環(huán)境影響。例如，使用生物催化劑和酶促反應來合成雜環(huán)化合物，減少使用有毒的化學試劑。

6.實驗題

作業(yè)內(nèi)容：描述實驗步驟，合成一個簡單的雜環(huán)化合物，如苯并呋喃。

答案：實驗步驟可能包括以下步驟：

-將苯與苯甲酸在催化劑存在下進行環(huán)化反應。

-加熱反應混合物，直至反應完成。

-通過柱層析或其他分離技術(shù)純化產(chǎn)物。

-對產(chǎn)物進行表征，如紅外光譜、核磁共振等。

7.比較題

作業(yè)內(nèi)容：比較五元雜環(huán)和六元雜環(huán)在物理性質(zhì)和化學性質(zhì)上的差異，并舉例說明。

答案：五元雜環(huán)通常比六元雜環(huán)具有更高的反應活性和更低的熔點、沸點。例如，吡咯（五元雜環(huán)）比吡啶（六元雜環(huán)）更容易發(fā)生親電取代反應。

8.反思題

作業(yè)內(nèi)容：反思雜環(huán)化合物在化學研究和工業(yè)應用中的重要性，并討論未來研究方向。

答案：雜環(huán)化合物在化學研究和工業(yè)應用中扮演著重要角色，它們不僅豐富了有機化學的結(jié)構(gòu)多樣性，還在藥物、農(nóng)業(yè)、材料等領(lǐng)域有著廣泛的應用。未來研究方向可能包括新型雜環(huán)化合物的設(shè)計、合成和生物活性研究。作業(yè)布置與反饋作業(yè)布置：

1.復習本節(jié)課所學的雜環(huán)化合物的基本概念和結(jié)構(gòu)特點，總結(jié)五元雜環(huán)和六元雜環(huán)的主要區(qū)別，并撰寫一篇簡短的總結(jié)報告。

2.分析以下雜環(huán)化合物的共軛體系，并解釋其對化合物性質(zhì)的影響：

-吡啶

-喹啉

-吡咯

3.設(shè)計一個合成路線，將苯通過一系列反應轉(zhuǎn)化為苯并[a]芘，并標注每一步反應的類型和可能的催化劑。

4.閱讀一篇關(guān)于雜環(huán)化合物在藥物設(shè)計中的應用的文獻，總結(jié)其關(guān)鍵信息，并討論該雜環(huán)化合物在藥物分子中的作用。

5.完成以下實驗報告，描述實驗步驟、觀察到的現(xiàn)象和結(jié)果分析：

-合成苯并呋喃的實驗

-通過核磁共振氫譜和碳譜對產(chǎn)物進行表征

作業(yè)反饋：

1.對于總結(jié)報告，教師將檢查學生對雜環(huán)化合物基本概念和結(jié)構(gòu)特點的理解程度，以及對五元雜環(huán)和六元雜環(huán)區(qū)別的掌握情況。反饋將包括對總結(jié)報告的準確性、完整性和清晰度的評價，并可能提供額外的學習資源或建議。

2.對于雜環(huán)化合物的共軛體系分析，教師將評估學生對共軛體系對化合物性質(zhì)影響的理解，以及對不同雜環(huán)化合物共軛體系的識別能力。反饋將指出學生在分析中的錯誤，并提供正確的解釋和進一步的指導。

3.對于合成路線的設(shè)計，教師將檢查學生是否能正確應用有機合成原理，設(shè)計出合理的反應步驟。反饋將包括對設(shè)計合理性的評價，以及對可能存在的反應問題的討論和建議。

4.對于文獻閱讀和總結(jié)，教師將評估