微项目 青蒿素分子的结构测定-晶体在分子结构测定中的应用说课稿2025学年高中化学鲁科版2019选择性必修2 物质结构与性质-鲁科版2019

微项目青蒿素分子的结构测定——晶体在分子结构测定中的应用说课稿2025学年高中化学鲁科版2019选择性必修2物质结构与性质-鲁科版2019课题：XX科目：XX班级：XX年级课时：计划1课时教师：XX老师单位：XX一、课程基本信息1.课程名称：微项目青蒿素分子的结构测定——晶体在分子结构测定中的应用

2.教学年级和班级：高二年级（1）班

3.授课时间：2025年X月X日第2节课

4.教学时数：1课时（45分钟）二、核心素养目标二、核心素养目标1.宏观辨识与微观探析：从晶体微观结构特征探析青蒿素分子的空间构型。2.证据推理与模型认知：基于晶体衍射数据推理分子结构，建立结构测定模型。3.科学探究与创新意识：体验晶体X射线衍射测定分子结构的探究过程，提升科学探究能力。4.科学态度与社会责任：感悟青蒿素结构测定的科学价值，体会化学对人类健康的贡献。三、教学难点与重点1.教学重点，①晶体X射线衍射原理在分子结构测定中的应用；②青蒿素分子结构测定的科学探究过程与结论分析。

2.教学难点，①衍射数据与分子空间构型的逻辑推理；②从晶体微观结构特征推断分子结构模型的思维转换。四、教学资源准备1.教材：鲁科版2019选择性必修2《物质结构与性质》教材。

2.辅助材料：晶体结构模型、青蒿素分子模型、X射线衍射示意图、青蒿素结构测定案例视频。

3.实验器材：虚拟X射线衍射实验软件、分子结构模拟软件。

4.教室布置：分组讨论区、多媒体投影设备、分子结构展示板。五、教学过程1.导入（约5分钟）：激发兴趣：展示屠呦呦因青蒿素获诺贝尔奖的图片，提问“青蒿素这种复杂分子，科学家是如何确定其精确结构的？”，引发学生对分子结构测定方法的好奇。回顾旧知：回顾必修中学习的晶体概念（具有规则几何外形、各向异性）、选修2中晶胞的结构特征（晶胞参数a、b、c，α、β、γ），以及X射线衍射的基本原理（X射线照射晶体产生衍射，衍射图包含分子结构信息）。

2.新课呈现（约30分钟）：讲解新知：①晶体在分子结构测定中的优势：晶体中分子排列有序，X射线衍射数据可反映分子内原子间距离、键角等结构信息；②X射线衍射原理深化：结合布拉格方程2dsinθ=nλ，说明d（晶面间距）与θ（衍射角）的关系，强调衍射强度与原子种类、位置的相关性；③青蒿素结构测定步骤：单晶培养（青蒿素溶解、缓慢挥发获得单晶）、衍射数据收集（X射线衍射仪记录衍射点位置和强度）、数据处理（计算机解析衍射图）、结构修正（优化原子坐标）。举例说明：以NaCl晶体为例，展示其衍射图，说明如何通过衍射点间距确定晶胞参数，通过衍射强度确定Na+、Cl-位置，类比青蒿素中C、H、O原子的确定过程。互动探究：将学生分为4组，每组发放模拟的青蒿素晶体衍射数据（部分衍射角θ和相对强度I），引导学生结合布拉格方程计算晶面间距d，讨论“强度较大的衍射点可能对应哪些原子间距？”，尝试构建青蒿素分子中六元环和过氧桥的初步模型，教师巡视指导，强调“衍射数据是结构测定的直接证据”。

3.巩固练习（约10分钟）：学生活动：发放青蒿素分子结构测定的案例分析材料，包含“某衍射实验测得青蒿素分子中C-O键键长为0.142nm，C-C键键长为0.154nm，O-O键键长为0.148nm”，要求学生根据数据绘制青蒿素分子中过氧桥和六元环的片段结构简图，并标注键长数据；教师指导：针对学生绘制的结构图，重点点评“键长数据与分子空间构型的对应关系”，例如过氧键（O-O）键长较长，说明该键易断裂，解释青蒿素的抗疟活性与过氧结构的关系，强化“结构决定性质”的核心观念。六、拓展与延伸1.拓展阅读材料

（1）《物质结构与性质》教师教学用书第三章“晶体结构与性质”中的“晶体结构测定技术发展史”专栏，介绍从劳厄发现X射线衍射到现代同步辐射光源的技术突破。

（2）诺贝尔奖官网发布的屠呦呦获奖演讲节选，重点阅读“青蒿素结构测定”部分，理解科研团队如何通过晶体学方法解决复杂天然产物结构解析难题。

（3）《化学教育》期刊2023年第5期《晶体X射线衍射在药物分子结构解析中的应用》一文，分析阿托伐他汀等药物的结构测定案例。

（4）鲁科版教材配套资源《化学与生活》中“青蒿素的人工全合成”章节，关联晶体结构测定与药物合成工艺设计的关系。

2.课后自主探究任务

（1）资料调研：查阅《化学学报》中“青蒿素类似物晶体结构研究”论文，对比不同衍生物的晶胞参数变化，分析分子结构修饰对晶体堆积方式的影响。

（2）模型制作：使用分子结构模拟软件（如Avogadro）重现青蒿素分子在晶胞中的排列方式，计算其晶胞体积与分子体积的比值，理解空间占有率概念。

（3）实验设计：基于教材“实践活动”栏目，设计简易晶体培养方案（如用蔗糖模拟青蒿素单晶制备），观察晶体生长过程与形态差异。

（4）问题探究：思考“为何青蒿素分子含有过氧键却能在常温下稳定存在？”，结合晶体结构中的分子间作用力（如氢键网络）进行解释。

（5）社会议题：调查我国自主研发的新型抗疟药物青蒿素衍生物（如蒿甲醚）的结构测定技术，撰写“结构创新推动药物升级”的小论文。七、教学评价1.课堂评价：通过提问检测学生对布拉格方程（2dsinθ=nλ）的推导过程理解；观察学生在分组讨论中对衍射数据与分子空间构型对应关系的分析逻辑；设计即时小测，要求学生根据模拟衍射数据计算晶面间距并初步推断原子排列方向。

2.作业评价：批改学生绘制的青蒿素分子结构片段图时，重点标注键长数据的准确性及空间构型合理性；点评晶体模型制作作业中晶胞参数计算与空间占有率分析的严谨性；对“过氧键稳定性”探究报告给予针对性反馈，强化结构-性质关联的论证深度。八、板书设计①晶体X射线衍射核心原理

布拉格方程：2dsinθ=nλ（d：晶面间距；θ：衍射角；λ：X射线波长；n：衍射级数）

衍射数据意义：衍射点位置→晶胞参数；衍射强度→原子种类与位置

②青蒿素分子结构测定步骤

单晶培养：青蒿素溶解→缓慢挥发→获得规则单晶

数据收集：X射线衍射仪记录衍射点（θ、I）

数据处理：计算机解析衍射图→初建分子模型

结构修正：优化原子坐标→确定空间构型

③结构测定与性质应用

结构决定性质：过氧键（O-O）键长0.148nm→易断裂→抗疟活性

晶体学价值：精准解析复杂分子结构→指导药物设计与优化课后作业1.题型：计算题。已知X射线波长为0.154nm，衍射角θ为30°，求晶面间距d。答案：根据布拉格方程2dsinθ=nλ，代入数据得d=0.154nm。

2.题型：简答题。简述青蒿素分子结构测定的关键步骤。答案：单晶培养、衍射数据收集、数据处理、结构修正。

3.题型：分析题。分析衍射强度数据如何确定原子位置。答案：衍射强度与原子种类和