基于混合式教學模式的有機化合物認知模型建構策略——以高三復習課“醇”為例

河南 熊建飛 吳利敏

混合式教學是一種將在線教學和傳統教學的優勢結合起來的“線上”+“線下”的教學模式，通過兩種教學形式的有機結合，可以把學生的學習由淺度學習引向深度學習 。《普通高中化學課程標準(2017年版2020年修訂)》中將“證據推理與模型認知”作為化學核心素養，要求“知道可以通過分析、推理等方法認識研究對象的本質特征、構成要素及其相互關系，建立認知模型，并能運用模型解釋化學現象，揭示現象的本質與規律”。高中化學學習的有機物種類較多，容易混淆，單憑記憶無法實現對不同有機物性質的掌握。通過對不同有機物認知模型的建構，可以使學生對不同的有機物有較為深刻的理解，從而形成一種根據已有的化學知識預測陌生有機物性質的能力。

高三復習課有別于新授課，從授課任務來看，新授課的任務是引導學生建構對新知識的理解與認知；復習課的任務是幫助學生對已有知識進行系統梳理、形成知識網絡、建構模塊知識的認知模型。從知識廣度上來說，復習課涉及的知識要遠遠多于新授課的，新授課重在讓學生學習新知識，而復習課則重在將已有知識串聯在一起，形成網絡，使知識系統化。有機物種類繁多，性質多樣，因此，作為高三復習課，需要一種行之有效的教學方法。本文將混合式教學的優點與認知模型的建構進行融合，不僅提高了教學效率，同時還促進了學生學科核心素養的養成。

一、課前自主學習，掌握基礎知識

課前自主學習分為兩步，首先學習乙醇性質的微課，其次根據自學內容完成課前檢測。

(1)學習微課《乙醇的結構與性質》，如表1所示。

續表

學生通過課前微課的學習，能夠喚起對已有知識的記憶，為課堂建構認知模型和形成知識網絡打下基礎。微課突出知識的基礎性，有難度的知識可以放到課堂上進行深度學習。相關實驗可以分開學習，根據需要，一部分放到課前，一部分放到課中，如乙酸乙酯的制備和乙烯的實驗室制法，這兩個實驗用于建構有機物制備模型，因此安排到課中學習。

(2)完成課前檢測

課前檢測題的編寫依據有兩個，一是為了檢測微課學習效果；二是根據課中深度學習的需要，測試學生的知識水平和掌握程度，為課堂教學設計提供依據。

二、課中深度學習，建構認知模型

環節一：醇的結構與三種反應規律認知模型

1.醇的氧化反應

圖2 醇的氧化反應認知模型

掌握醇的催化氧化斷鍵與成鍵位置，能夠根據α-H原子的個數判斷出陌生有機物中羥基的催化氧化產物；將催化氧化機理遷移應用到醇與酸性高錳酸鉀或酸性重鉻酸鉀的反應，明確只有含有α-H原子的醇才能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。

2.醇的取代反應

圖3 醇的取代反應認知模型

明確醇的取代反應斷鍵位置及其產物，加深對醇羥基的理解，有利于將羥基的取代反應遷移應用到含羥基的陌生有機物中。

3.醇的消去反應

圖4 醇的消去反應認知模型

明確醇的消去反應條件、斷鍵位置、消去規律，有利于將羥基的消去反應遷移應用到含羥基的陌生有機物中，提高解決有機推斷問題的準確率和速率。

從醇的結構入手，明確發生每種反應的斷鍵位置，通過三種反應類型認知模型的建構，使學生形成羥基性質的深刻認知，從而能夠對含有羥基的陌生有機物進行性質預測。

環節二：醇與其他有機物的轉化關系認知模型

學生活動一：完成烯烴、鹵代烴、醇、醛、羧酸、酯轉化關系圖，以乙醇為例寫出①到轉化的反應條件及反應的方程式。通過有機物轉化關系圖的繪制，促進學生構建有機物之間相互聯系的知識網絡，同時突出醇在有機物轉化關系中的重要地位。

圖5 有機物轉化關系圖

通過轉化關系方程式的書寫，明確醇在有機合成中的重要位置，熟練掌握各類有機物之間轉化的條件，有利于有機合成題中的物質的快速推斷及有機合成路線思維的形成。

作為復習課，要有適當的廣度，醇作為一種重要的有機物，在有機合成中占有重要的位置。以醇為橋梁，可以實現烯烴、鹵代烴與醛、羧酸、酯的轉化，通過化學方程式的書寫，可以使學生建立各種官能團間的轉化關系的認知模型。

環節三：有機物的制備認知模型建構

1.乙酸乙酯的制備

學生活動二：學習微課《乙酸乙酯的制備實驗》，小組討論合作完成下列問題。

(1)實驗原理及特點

(2)實驗裝置

圖6 乙酸乙酯制備裝置圖

(3)反應條件的選擇

①加沸石或碎瓷片的作用是_______________；

②加熱，目的是_______________(分別從速率和平衡的角度考慮)；

③濃硫酸的作用是________________；

④為了提高乙酸的轉化率，可適當增加________的量；

⑤長導管的作用是________________。

(4)收集與凈化：飽和Na2CO3溶液的作用是________________。

(5)產率的計算方法________________。

2.乙烯的實驗室制法

學生活動三：學習微課《乙烯的實驗室制法》，小組討論合作完成下列問題。

(1)實驗原理：反應的方程式________________。

(2)實驗裝置

圖7 乙烯實驗室制法裝置圖

(3)反應條件的選擇

①加沸石或碎瓷片的作用是________________；

②加入試劑的順序為________________；

③加熱溫度為________，原因是________________；

④濃硫酸的作用是________________；

⑤長導管的作用是________________。

(3)產物的檢驗

①燒瓶內溶液混合物逐漸變黑原因是________________；

②檢驗乙烯的試劑有________，NaOH溶液的作用為________________。

通過乙酸乙酯和乙烯的制備實驗的學習，有利于學生形成分析有機合成實驗題的能力，為陌生有機物的合成實驗提供思路與思維方式。

教材中出現的有機物制備實驗不多，而在高考題中經常出現以有機物制備為情景的實驗綜合題，其制備原理、條件控制、分離提純其實是來源于教材實驗的。因此對教材中為數不多的制備實驗進行深入挖掘，可以使學生形成一種制備有機物的思維方法，進而遷移應用到陌生有機物制備的實驗中。

環節四：繪制思維導圖，建構知識網絡

學生活動四：根據前面學習的知識，小組合作完成思維導圖的繪制。

圖8 “醇”知識思維導圖

通過思維導圖的繪制，建立起醇的物理性質及化學性質的知識框架，形成對醇的系統認識。

經過以上三個認知模型的建構，學生對醇的性質有了一個深入的認識，然后再通過思維導圖的繪制，使這些模塊知識系統化、網絡化，從而形成對醇的整體認識。

環節五：認知模型的應用

學生活動五：完成2019年全國卷Ⅰ第36題

化合物G是一種藥物合成中間體，其合成路線如圖9所示：

圖9

回答下列問題：

(1)A中的官能團名稱是________。

(2)碳原子上連有4個不同的原子或基團時，該碳稱為手性碳。寫出B的結構簡式，用星號(*)標出B中的手性碳________。

(3)寫出具有六元環結構、并能發生銀鏡反應的B的同分異構體的結構簡式________。(不考慮立體異構，只需寫出3個)

(4)反應④所需的試劑和條件是________。

(5)⑤的反應類型是________。

(6)寫出F到G的反應方程式________________。

本題涉及的醇的性質包括醇的酯化反應及醇與高錳酸鉀的反應。醇作為一種重要的有機物，在高考有機合成題中經常出現，通過體驗高考試題，可以讓學生體會在陌生情景中如何將已建立的認知模型進行遷移應用。在實戰中，學生不僅可以鞏固知識，還能加深對已有認知模型的理解。

三、實踐反思