| 标题 | 例谈有机合成认识模型在单元复习中的应用 |
| 范文 | 黄素雯?? 摘要： 基于有机化合物的结构特点、学生认识和解决有机合成问题的思维机制，尝试在教学中创设有机合成认识模型。分析学生在有机化学学习过程中的认识脉络、认识角度及水平，揭示教学过程中需以建构学生的有机合成认识模型为目的，在高二的有机单元复习课上，布置学习进阶的教学规划，选取具有认识发展空间的情景素材，设置恰当的驱动性问题，展开促进学生科学思维发展认识活动，提出基于有机合成认识模型进行单元复习教学的措施。 关键词： 有机合成； 认识模型； 单元复习课 文章编号： 10056629（2018）8007705 中图分类号： G633.8 文献标识码： B “有机合成”是学生有机化学学习的重要组成部分，也是高考化学的重要素材。在有机合成路线的分析过程中，教师能较容易找到各种教学契机，深化学生对各类有机化合物性质的认识，促使他们熟练掌握官能团性质及相互转化关系，逐步学会正向推理、逆向推测的科学思维方式，充分感受到有机化学对人类生活和社会发展的重大贡献。因此，笔者尝试在有机化学的单元复习课中引入“有机合成”的教学素材，帮助学生建立有机合成认识模型，促进学生的认识水平不断发展。 1 有机单元复习课的主要问题 1.1 缺少基于发展学生科学思维学习进阶的教学规划 有机单元复习课的设置往往缺少对学生知识层级、认识层级、思维层级的分析与规划。在每一章的复习课上，没有注意构建学生的核心认识结构，没有关注学生思维层级的建立过程。因此，学生在有机化学的前期学习中，过于注重散点式的物质性质的学习，对于物质之间的相互转化与联系认识不深。当学生学习了醇、醛、羧酸的性质后，面对大量出现的有机合成的情景素材，由于不具备相应的思维方法与认识层级铺垫，显得无所适从。 1.2 促进学生认识发展的活动安排不足，不利于学生思维的外显化 有机单元复习课多以高考题作为素材，虽然有利于中上水平学生的思考，但未能形成稳定的认识模型，学生易就题论题，获得的知识与方法只是局部的，未能实现知识结构、问题任务、认识角度和解决问题的思维结构的统一融合。无论是教师或是学生缺乏要构建稳定的认识模型的意识，往往落脚于对题目完成程度的分析，学生在复习课堂上的表现更类似于像练习课堂上的表现，因而教师未能及时探查学生的迷思概念，纠正偏差认识，帮助学生形成可迁移的稳定思路。 1.3 缺乏对学科素养與可持续发展观念的渗透 有机单元复习课上教师往往着眼于如何更快、更有效地解决问题，对学科知识在化学学科领域的素养渗透不足。复习课上应让学生体会有机合成工艺对人类生活的重要影响，如石油产品、有机合成材料都与人类生活及生态环境息息相关。通过不同的有机合成情景素材，让学生体验并赞赏有机化学家们为人类社会所做出的重要贡献，理解绿色合成思想的重要性，树立可持续发展的观念，培养学生的科学价值观。 2 有机合成认识模型的构建 学生认识发展的过程包括： 在以往的学习中所形成具体的前科学认识，在课堂教学中逐步明确了基本的化学观察，丰富了认识角度，建立了认识思路，发展了认识方式类型，最终构建认识模型，从而形成认识能力（包括描述和说明、说明和解释、预测和证明、设计和调控）[1]。 参照王磊[2]提出的无机化合物的认识模型，尝试从研究对象、认识角度、化学问题、任务类型四个维度构建有机合成认识模型（见图1）。 2.1 有机合成认识模型的构成 有机合成中涉及的化学问题主要是物质的合成与制备，各类反应经常围绕碳骨架的改变、官能团转化这两个化学问题而展开。学生在解决问题时需根据题目信息，选取合适的认识角度： 如物质类别、反应类型、不饱和度、反应条件，成键、断键原理等，找寻合适中间体，完善有机合成思路。而这些不同的认识角度与化学问题相结合，可转化成不同的具体任务，调用不同的学科能力，每一类的学科能力又可分为不同的能力要素，如表1所示。 教师教学活动的目的就是以化学学科能力提升为目标，帮助学生丰富认识角度，形成稳定的认识模型，纠正学生的错误认识与偏差认识，发展学生认识水平。 2.2 有机合成认识模型的作用 2.2.1 外显问题解决过程中的思维和推理机制 模型的概括作用可帮助学生发现有机合成问题中不变的核心，使学生在面对不同的问题情景时，能选取核心认识角度，调用相应推理模型，解决多种问题，提升学生有效推理的能力。同时该模型也帮助教师在课堂教学中更清晰准确地诊断学生现有认识方式与合理认识方式的差别，教师通过追问、讨论等使学生认识角度外显化，及时进行评价。有针对性地提问，能提高教学和评价的实效性，有利于促进学生认识发展和能力提升。 2.2.2 帮助教师明确教学目标并统筹安排合适的教学活动 学生对科学认识过程所运用的科学思维方法是一个由简到繁、螺旋式上升的过程[4]。因此教师需根据学生的知识层级、认识层级，有规划地发展学生的科学思维。以有机合成认识模型为核心，选取合适的研究对象与化学问题，针对相应的能力要求，选取恰当的认识角度，设计符合学生认识发展的教学活动与任务。 3 基于认识模型的有机化学单元复习教学设计与实施 3.1 有机化学单元复习课教学设计的思路 以学习进阶理论为指导[5]，以有机合成认识模型的建立为目标，从知识层级、认识层级、思维层级三个维度，安排有机化学单元复习。 第一阶段： 以初三、高一常见有机物为基础，从物质类别、反应类型、反应条件入手，使学生进一步熟悉物质间的转化关系，初步接触有机合成认识模型，形成一定的感性认识，发展学生观察、分类、比较的科学思维，提高观察记忆、概括关联、说明论证的学科能力。（见图2） 第二阶段： 以烃、烃的衍生物为基础，建立有机合成认识模型，使学生熟悉、掌握物质类别、反应类型、反应条件、不饱和度、反应原理等认识角度，能运用模型对有机合成中间体、合成路线进行选择，发展学生假想、猜测、检验的科学思维，提高说明论证、分析解释、推论预测的学科能力。（见图3） 第三阶段： 以聚合物及陌生物质的合成为素材，用有机合成认识模型进行复杂问题的综合解决，培养学生自觉运用模型优化认识角度的选择、确定合成中间体完善合成路线的能力。 教学中，根据学生在有机化学复习的不同阶段，结合知识层级的变化，运用相应的科学思维方法，循序渐进地建立学生的有机合成认识模型。这是一个递进的过程，由教师示范引导开始，尝试运用模型，最后让学生独立面对陌生情景，自主运用模型解决问题。 3.2 教学设计 基于模型构建“有机合成”单元复习教学设计见表2。 3.3 教学效果的分析 3.3.1 有机合成中的基本反应原理、化学术语的应用得到熟练掌握 有机化学单元复习课上引入有机合成模型的建立，有助于学生理解物质之间的相互转化关系，并能从物质类别、反应类型、不饱和度，成键、断键原理，化学反应条件的切入角度，深刻认识有机化学物质。在课堂实施过程中，教师采取追问、质疑、讨论、评价等手段，不断捕捉学生的学习情况，与学生共同讨论。在生生互评、师生互评的过程中，促进学生对有机合成原理的熟练掌握。 在复习课上，教师还使用电子教学设备及时反映学生化学术语的使用、符号表征的情况，学生学习热情有所提高，并促使学生更自觉地厘清有机合成认识模型，清晰认识角度，巩固核心化学知识。 3.3.2 以碳骨架构建、官能团转化的概括关联为核心的学习理解能力进一步加强 通过有机合成模型的有规划建立，学生在面对任何情景素材时，能先抓住“碳骨架”与“官能团”这两个化学问题切入点，再根据信息，选择认识角度，找寻合适中间体，提出合成方案。 的方案设计中，大部分学生也能注意到碳骨架构建的必要性，发现从1，3丁二烯与乙烯的反应中不能完成碳骨架的构建，必须选择1，3丁二烯与丙烯醛反应，然后通过格氏试剂与环氧乙烷反应来构建碳骨架。 3.3.3 探究创新能力得到发挥，学生在陌生情景下解决问题的信心增强 学生在淀粉合成塑料聚丙烯的设计中，往往从常见单体乙烯入手，但在有机合成认识模型的影响下，不少学生提出了用乳酸制丙烯的合成方案，因为碳骨架不改变，只需用官能团转化理顺中间体就可完成有機合成方案。 虽然这方案中苯、二甲苯的制备已不符合生产实际，教师可通过绿色合成原则引导学生评价该方案的合理性。但这也反映出学生在陌生情景下，运用有机合成模型解决问题的信心增强，能大胆假设与猜想。 4 基于有机合成认识模型进行有机化学单元复习的有效策略 4.1 选取具有学科素养和认识发展空间的教学情境素材 如“有机合成”复习课上以相对简单的“淀粉制塑料”作为情景贯穿课堂始终，利用所学知识合成不同的塑料，对学生来说有目标、有挑战，使学生为了这个有意义的任务进行充分的交流与合作，最终完成各类物质的转化，并将各类有机物的性质内化在脑海中。 又如“烃和卤代烃”复习课上，以氯乙烷制备乙二醇，可及时检测学生对基本反应类型的掌握情况，理顺学生对物质间联系的认识。因此，应注意选择有利于认识空间发展的情境素材： 能有利于学生产生认知冲突的素材、能挑战学生已有认识角度的素材、需要厘清认识思路的素材、现实生活中的实际问题素材等等[6]，这都有利于学生建立与发展认识模型，丰富学生的认识角度。 4.2 精细设计驱动性问题，及时捕捉学生复习障碍点 “有机合成”复习课上，笔者针对学生的设计方案增加了以下问题： 制聚乙烯、聚氯乙烯的合成方案分析中，追问“中间体是什么，它与产物之间有什么关系？”，从而复习逆合成分析法与官能团的转化。 制聚乳酸的合成方案中，追问“你是如何想到这解题思路的”，从而复习正向合成分析法。 制聚丙烯的合成方案中，追问“设计时，你遇到了什么困难，怎么解决的？”，从而解决碳骨架构建问题。 制对苯二甲酸乙二醇酯的合成方案中，追问“中间体是什么，它与产物之间有什么关系”，从而解决最合适中间体的选择问题。 教学过程中围绕有利于认识发展的问题一般是： “关系性”问题、“为什么”问题、“怎么办”问题、“思路性”问题[7]。教师的课堂教学设计就是要让学生通过层层递进的驱动性问题，发现和捕捉复习障碍点，不断完善与巩固学生的认识模型，让学生能逐步自觉地运用认识模型解决化学问题。 4.3 组织开展预测、设计、解释、论证等高级认识活动，使学生认识角度和思路外显化 有机化学单元复习课上，应让学生体会到自己是最活跃的方案设计者，他们必须针对各个设计者提出的方案的可行性，实时反应，及时讨论。在生生互评、师生互评的过程中，各种有利于认识发展的学生活动，如概括、推测、设计、分析、解释、评价等能力就得以提升。教师需要采取的促进认识发展的特征教学行为就是： 想方设法地、及时地捕捉学生课堂上展示的认识角度，使学生的认识思路得以外显，偏差认识与错误认识得以纠正，学生的认识模型就在学生活动中不知不觉地得到构建，认识模型也在教学活动中不知不觉地得到巩固与应用。 参考文献： [1][3]王磊，郭晓丽，王澜，商晓芹，张俊华.元素化合物认识模型及其在复习教学中的应用[J].化学教育， 2015，（5）： 15～21. [2][6]王磊.羊城教育大讲堂： 基于核心素养的学科能力研究——理论、评价及教学改进大会报告.20171127. [4][5][7]张建阳，周仕东.基于科学思维学习进阶的高一元素化合物单元整体教学设计[J].化学教育， 2017，（5）： 5～9. |
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