基于模型认知与建构的有机化学教学探究

    李灵敏

    

    

    

    [摘? ?要]以一道有机化学选考试题为例，对其进行反复分析研究，以深化知识理解、领会教学重点、优化教学策略，从而促进教师的专业成长。

    [关键词]真题;模型认知;建构;有机化学

    [中图分类号]? ?G633.8? ? ? ? [文献标识码]? ?A? ? ? ? [文章编号]? ?1674-6058（2019）29-0068-02

    高考试题对一线教学有很大的示范效应，有的试题突出学科价值，有的试题彰显课改成果，有的试题紧跟前沿科技，给一线教师提供了教学思考的方向。通过对试题的研究，教师不仅可以深化知识理解、领会教学重点，还能发现自己教学中的不足，优化教学策略，从而促进自身的专业成长。本文以2019年4月浙江选考第32题为例，谈谈如何在有机化学教学中实现认知模型的建构与完善。

    一、试题预览

    二、试题评价

    本试题以合成除草剂苯达松和染料中间体为背景，围绕从甲苯到苯达松制备过程中的关键环节，创设了真实、有意义的测试情境。要求学生结合已学知识、题给信息，灵活运用正向思维与逆向思维相结合的方法进行推断，并在此基础上设计出该试题的五个测试任务，涉及反应类型的判断、分子组成的确定、结构的推断、反应方程式的书写、合成路径的设计和同分异构体的书写等方面。整道试题综合性强，不仅有利于促进学生思考、推理和判断，诊断学生“宏观辨识与微观探析”化学学科核心素养[2]的程度，也有利于培养学生的科学态度与社会责任，促进学生体会化学对社会的贡献。

    三、试题启示

    虽然这次有机附加试题的命题风格和问题呈现方式基本延续了前6次选考试题的特点，坚持基础与能力考查并重，难度适中，考查有机化学的主干知识和核心素养，然而考生的答题情况却不够理想，平均得分较低。

    究其原因，一是考生对有机物的推断习惯于正向思维，不善于逆向思维，习惯从结构出发得组成、推性质，不善于从组成和性质出发推结构;二是考生不会灵活运用试题提供的已知信息。追根溯源是考生不能很好地理解并运用“结构决定性质”，没有形成系统分析与认知模型，不会运用“结构决定性质”的学科核心知识解决有机化学的实际问题。

    那么，解答此题所需的逻辑思维与学科素养是如何获得的呢？是靠刷题刷出来的吗？答案显然是否定的，课堂教学才是核心素养培养的主阵地。但在实际教学中，往往存在过度关注单类有机物结构的情况，虽然也强调结构决定性质，但缺乏系統认知。学生通常记背大量孤立的知识点，不能形成系统完整的有机化学认知结构。鉴于此，笔者开展了《高中化学模型认知与建构的教学实践与研究》（慈溪市2018年教育科学规划研究课题，编号为CX18002）这一课题的研究，现谈谈基于模型认知与建构的有机化学教学策略。

    1.遵循认知规律

    以苏教版教材为例，有机化学知识点主要集中在必修《化学2》专题3与选修《有机化学基础》两个模块上。根据人对事物的认识都是“螺旋式”上升发展的这一规律，教学中教师不可操之过急，要循序渐进地推进教学任务，遵循学生的认知发展规律，逐步实现教学目标，发展学生的化学学科核心素养，逐步实现教学目标。

    例如，在《化学2》专题3第二单元《食品中的有机化合物——乙醇》的教学中，要求学生掌握乙醇的分子组成、主要性质（跟活泼金属的反应、氧化反应），并以乙醇作为起点，建立官能团与有机化合物分类的初步认识。对学生而言，继烃之后学习烃的衍生物才刚刚开始，由于固有思维模式的影响，对有机反应尚未完全适应，而且醇的氧化反应机理本身又是一个教学难点，如果此时步子迈得过大，有机化学将会成为学生学习化学的拐点。因此，在该节教学中不宜将醇在不同温度下的脱水反应（消去、成醚）、醇与HX的取代反应、多元醇的性质等选修模块的教学内容提前，而应遵循学生的认知规律，浅台阶、重基础，在学生原有认知的基础上逐步发展学生新层次的知识与技能，一步一个脚印“螺旋式”地引领学生不断攀登化学的高峰。

    2.构建认知模型

    模型认知是指能依据事实，分析研究对象的构成要素和各要素的关系，建立实验模型、认知模型和数学模型，反映研究对象的本质特征，揭示规律;能正确认知模型和事物原型的关系，能应用模型解释说明物质的组成、结构、性质和变化。已有研究表明，有了“模型”，人们就能更好地“认知”新事物，如认知原子时建立了“原子模型”，认知分子时建立了“分子模型”;而且建模学习的思维过程非常贴近科学家的思维过程，要求学生必须经历观察、提问、猜想、表征、求证、论证、应用等过程，并因此获得学科核心素养。此外，有机化学教学中还可以建立“结构分析模型”，帮助学生深入理解“结构决定性质”的学科核心思想。

    例如，在有机化学选修模块专题2第一单元《有机化合物的结构》教学中可以进行如下教学设计：

    从必修《化学2》专题3所学的熟悉的有机物入手，引导学生思考有机物内部结构与性质的关系，学习新知有机物中碳原子的成键特点，并从价键角度再次分析甲烷、乙烯、乙醇、乙酸的结构，联系性质差异，建立结构分析性质模型。随后给出陌生有机物CH2=CHCH2OH，让学生自主应用、分析和讨论，并设计实验验证自己的推测，在体会探究成功的喜悦之际，感受结构分析性质模型的魅力与构建思路。

    3.完善认知结构

    如果只是将一堆碎片化的知识呈现在学生面前，尽管它们正确且详细，也是没有价值的，因为碎片化的知识难以被运用，无法指向能力的提升。尤其是当前考试模式下有机化学基础知识的考查主要以一道附加试题的形式呈现，需要学生对大量碎片化的有机知识点进行整合处理与运用。因此在有机化学教学过程中，一方面要加强知识的整合，在学生熟悉的单类有机物性质的基础上，帮助学生建构各类有机物之间的相互转化关系知识结构图。

    例如，在有机化学复习课中，可以借助“官能团的引入和转化”进行教学设计，引导学生自主构建有机转化模型（如下图所示），逐步完善认知结构，提升对有机知识的系统整合。

    另一方面，整合之后要注重应用，可以通过有机合成设计训练，强化学生对有机知识结构图的深度理解。学生在有机合成设计过程中，利用已有原料、信息，在官能团引入、转化、保护的过程中，暴露思维的不足，激发创新的动力，在逐步改善设计方案的过程中，培养与提升逻辑思维能力。

    综上，纯粹靠刷题，学生知识、能力、素养的提升会很有限。只有围绕学科核心素养科学合理地组织和设计教学内容，遵循学生的认知规律，帮助学生构建认知模型，逐步完善学生的认知结构，才能促进学生化学学科核心素养的发展与提升。

    [? 参? ?考? ?文? ?献? ]

    [1]? 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

    [2]? 王祖浩.普通高中课程标准实验教科书·化学2（必修）[M].南京：江苏教育出版社，2009.

    [3]? 王祖浩.普通高中课程标准实验教科书·有机化学基础[M].南京：江苏教育出版社，2009.

    [4]? 程遇玲.浅谈高中化学核心素养的培养[J].中学化学教学参考，2017（7）：8-11.

    [5]? 唐劲军.有机物结构分析模型建构的教学策略研究[J].化学教育，2015（11）：11-17.

    （责任编辑 罗? ?艳）