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指向深度学习的有机化学核心概念教学策略研究

范文

周慧智

[摘 ? 要]以苏教版选修5教材《有机化学基础》的“同分异构体”的教学为例，从“研读课标考纲，明确实际教学要求;研究各省高考试题，熟知真题常见题型;调整教学顺序，打下坚实知识“地基”;拆分教材内容，逐步进入深度学习;借助结构模型，化抽象为具体直观;紧跟教材步伐，逐级进阶高考真题”六个方面入手，初步研究和总结同分异构体深度学习教学策略。

[关键词]有机化学;核心概念;深度学习;教学策略;同分异构体

[中图分类号] ? ?G633.8 ? ? ? ?[文献标识码] ? ?A ? ? ? ?[文章编号] ? ?1674-6058（2021）02-0075-03

有机化学是高中化学的重要组成部分。在学习苏教版化学教材必修2的有机化学模块时，学生常通过死记硬背来学习有机化学的知识，思维基本处于初阶思维阶段，而选修5《有机化学基础》的学习对象是选考学生，其思维要求也相应提升，学生在学习中可能会产生焦虑感。因此，在选修5《有机化学基础》的教学中，如何组织教学帮助学生从有机化学的初阶思维上升到高阶思维，提高学生有机化学的学习效果，是教师首先要考虑的问题。笔者试图通过引导学生深度学习有机化学核心概念，使有机化学知识体系化、结构化，从而帮助学生发展化学思维和提升学习效果。

一、深度学习的基本内涵

美国学者Ference Marton和Roger Saljo在布鲁姆的认知过程维度的基础上于1976年首次提出了深度学习理论，它是基于学生阅读的实验，针对只是孤立记忆和非批判性接受知识的浅层学习，提出的关于学习层次的一个概念。

随后国内外学者从不同角度发展和深入了深度学习的相关理论与研究，笔者比较认同这样的观点：深度学习是指学习者在理解的基础上批判性地学习新知识，将它融入原有的认知系统中，与认知系统中的其他知识进行联系，并将获得的知识迁移应用到新的情境中，做出决策和解决相关问题的学习。深度学习是一种能帮助学生获得更为灵活的知识、更为深刻的理解的学习方式。

二、有机化学核心概念

化学核心概念的特征是数量逐渐增加、难度逐渐增大、视觉渐变微观、更强调化学变化等。化学核心概念是处于化学学科核心位置的概念性知识，是能够统摄和关联多个化学知识的重要化学概念、原理及能解决大多数实际问题的化学学科思想和方法。化学核心概念的学习能极大地促进学生化学基本观念的形成与建构。

《有机化学基础》中的有机化学核心概念有同分异构体、官能团、同系物、空间结构、有机合成、加成反应、消去反应等。

“同分异构体”是高中有机化学课程的核心概念之一，在中学化学学科100个关键词中因其重要程度排在第44位。同分异构体的特点是类型多样且概念抽象、原理复杂且关系发散。笔者选取“同分异构体”作为案例，进行促进深度学习的教学策略研究。

三、促进“同分异构体”深度学习的教学策略

1.研读课标考纲，明确实际教学要求

化学教材必修2中的有机化学模块要求“能辨认两种最简单的有机物分子式对应的同分异构体”，再高一层次的要求是“能书写这几种同分异构体”，这都是处于初阶思维的浅层学习，而《有机化学基础》中对同分异构体的学习要求明显增多。课程标准、考试说明和学科指导意见中对“同分异构体”相关知识的教学要求详见表1-1、表1-2、表1-3。

2.研究各省高考试题，熟知真题常见题型

同分异构体是有机化学的高考难点，也是拉大区分度的分层点。参照考试说明的知识条目，研究2017-2019年各省化学高考试题，对涉及同分异构体的考点分布和考查方式进行统计整理。

通过对统计表格（略）的分析可以非常明确历年各省高考试题对同分异构体这个核心概念考查的重视程度，而且近几年主要考查学生对限定条件下同分异构体书写的能力，且集中在有机大题的对同分异构体的考查，不仅要判断同分异构体的总数，还要求书写出特定的结构。

3.调整教学顺序，打下坚实知识“地基”

《有机化学基础》中“同分异构体”的教学内容设置在“有机物的分类和命名”之后。笔者认为，要掌握“同分异构体”这个核心概念，首先需要储备“等效氢”“官能团”（即有机物的结构与性质）“有机物的分类”“有机物的命名”这些基础知识。

“等效氢”是为官能团的位置异构预备思维。“官能团”和“有机物的分类”是为官能团类别异构储备基础知识。虽然在化学教材必修2的有机化学模块中学生已学过常见有机化合物的官能团，但由于教材体系的编排，在有机化学模块后安排的是《化学反应原理》，这个模块与有机化学是完全脱节的，相当于学生时隔半年后才有机会再次接触有机化学，为此“有机物分类”的学习应调整在“同分异构”之前，而且要增加“有机物分类”的教学课时，将教材中的官能团结构与性质进行系统性复习。另外，“不饱和度”的知识也是分析同分异构体官能团类别异构的重要知识，所以在复习官能团结构与性质时可以增加“不饱和度”的学习。“有机物的命名”中首先要求学生具备正确分析烃基位置的能力，这也是在为官能团的位置异构思维做预备。由于有机物的结构有多种写法，基团可以在碳原子周围的4个角度出现，所以学生在书写同分异构体时若不是有序书写，则很可能会有重复，如果不确定所写同分异构体是否重复时，可以通过系统命名法进行检查。

因此调整化学教材必修2的教学顺序，不仅是将 “同分异构体”这节课放在“有机物的分类和命名”之后，而且还要适当增加教学课时，复习回顧旧知识，适当补充新知识，为学生深度学习“同分异构体”打下坚实的知识“地基”，这也正好符合学生的学习思维进阶特点。

4.拆分教材内容，逐步进入深度学习

《有机化学基础》中关于“同分异构体”的内容有些集中，将碳架异构、官能团类别异构、官能团位置异构集中呈现在一张表格上（见表2-1），笔者认为加入丙基（—C3H7）、丁基（—C4H9），一氯烷烃可能具有的结构简式，以及C5H10的同分异构体的讨论，将一张表格拆分成三张表格（见表2-2、2-3、2-4），更能帮助学生逐步进入深度学习。

利用表2-2首先巩固碳链异构的书写方法和技巧，特别是加入的丙基和丁基，为碳链异构注入了新鲜血液，为官能团位置异构的另一种思维方法做了完美的铺垫。

表2-3是三种烷烃一氯代物同分异构体的讨论，是为帮助学生顺利进入官能团位置异构学习而设计的环节，首先用烷烃碳链异构的思维打开第一步，然后借助“等效氢”的知识寻找不同位置的氢原子，学生很自然就进入了官能团位置异构的学习。在已经掌握烷烃碳链异构结合官能团位置异构这种方法后，教师可以把表2-2中的丙基与丁基的碳链异构结合一氯丙烷、一氯丁烷同分异构体进行另一种思维的分析：一氯丙烷可以拆分为丙基和氯原子、一氯丁烷可以拆分为丁基和氯原子，将氯原子固定，把丙基和丁基的各种同分异构体与氯原子拼接。这是利用烷基的碳链异构结合官能团类别异构的另一种分析方法，特别适合含氧官能团引入后同分异构体的分析。其实这两种分析方法是具有一致性的，一种是固定各种烷烃移动氯原子，另一种是固定氯原子移动烷基。两种方法相得益彰，对学生同分异构体的深度学习是缺一不可的。

表2-4则是学习官能团类别异构、官能团类位置异构、碳架异构三种类型同分异构的综合应用，要应用“不饱和度”分析官能团的类别，还要引入环状结构的书写。这三张表格的讨论，难度逐步加深，思维方法逐渐增多，循序渐进、逐层深入研究物质同分异构体的书写，对学生由初阶思维上升到高阶思维起到了关键性作用。

5.借助结构模型，化抽象为具体直观

有机物的结构属于微观结构层面，因此“同分异构体”的知识比较抽象，仅靠教师的语言描述，学生是很难真切地体会到同分异构体的内涵的。

经过化学教材必修1和必修2的学习，学生已经逐渐具备从微观结构的角度认识物质结构多样性的能力。在“同分异构体”的教学中，教师可以借助球棍模型的搭建、动态模型或动画的展示，帮助学生理解同分异构体的知识。例如，设计学生活动：搭建丁烷的两种同分异构体的球棍模型;还可以利用ChemOffice中的ChemDraw进行模型教学，用Chemical 3D展示正丁烷和异丁烷的结构，帮助学生直观感受什么是碳链异构，同时培养学生的空间想象能力。

6.紧跟教材步伐，逐级进阶高考真题

“同分异构体”深度学习的高阶思维，不是短时间内就能培养的，需要有长期的配套练习，不断进行深度学习。《有机化学基础》的课后习题编排就突出了这种长期配套练习的意识。除了“同分异构体”这一课的本课练习外，还将相关练习题持续编排在不同章节的练习中，如专题2的“本专题作业”中有两题;专题3“脂肪烃”的“练习与实践”中有一题、“芳香烃”的“练习与实践”中有两题、“本专题作业”中有一题;专题4“卤代烃”的“练习与实践”中有两题、“本专题作业”中有一题。因此，教师要研读教材课后配套练习，紧跟教材的步伐，让学生在学习其他有机化学知识的同時持续进行同分异构体相应习题的训练。

高考真题源于教材又高于教材，因此教师只是紧跟教材步伐用好教材上的习题还是远远不够的。例如，研究近3年浙江省高考化学中“同分异构体”的相应试题发现，有机大题对同分异构体的考查主要集中在芳香族化合物限定条件下同分异构体的书写。为此，教师应根据学生在《有机化学基础》中的学习进程，在教材编排的同分异构体练习的基础上，逐级增加含苯环的芳香族化合物同分异构体的练习、与高考真题题型和难度接近的同分异构体的练习，直至最后进阶到高考真题的练习中。

以上这些是基于“同分异构体”对有机化学核心概念深度学习策略的探讨。当然，关于深度学习，仍有很多问题值得我们进行更为深入的研究。

（责任编辑罗 ? 艳）

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