基于PCK理念的有機化學教學方法策略研究

摘要：突破有機化學學習的瓶頸，幫助學生走出有機化學學習的困境，是每一位化學教師必須面對的課題。從把握不同模塊的目標要求、吃透教材內容的知識邏輯、明晰教材欄目的設計意圖3個方面深度解讀教材是有機化學教學的前提。對學生的前知識、“最近發展區”、學習內容理解和誤解的知識、學力、心理特征及認知傾向全面了解學生是有機化學教學的關鍵。著重從“剖析結構，揭示本質”等8個方面闡述了優化教學的方法策略。

關鍵詞：PCK；有機化學教學；教學策略

文章編號：1005–6629（2016）4–0024–06 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

有機化學對促進社會進步，推動科技發展、提高生活質量、改善人類的生存環境等都有著十分重要的作用。一直以來，相當一部分學生對有機化學“不適應”，患有“有機過敏癥”。突破有機化學學習的瓶頸，教師除了要具備學科專業知識、課程教學知識，還應具有把學科知識轉化為教學任務，又由教學任務有效地轉化為學生實際獲得[1]的學科教學知識（PCK）。作為PCK主體的教師，只有深度解讀教材、全面了解學生、優化教學方法，才能帶領學生“突出重圍”，走出有機化學學習的困境。

1 深度解讀教材

教材作為教學內容的物化形態，是教學系統必須具有的實質性的因素，在教學系統中占據重要地位[2]。教材不僅提供了一定的文化科學知識，還為教師的教學提供了指導。教師深度解讀教材，能深化對知識的理解，把握知識的邏輯聯系，并獲得一定的教學組織、形式和方法的知識，從而豐富教師的PCK。所以，教材對教學活動和教學質量必然會產生決定性的影響。故而全面、準確并深刻地解讀教材對實施有效教學有著非比尋常的價值。

1.1 把握不同模塊的目標要求

本輪課程改革和以往歷次課改的一個重要區別在于課程內容設置的模塊化，分為必修課程和選修課程。必修課程是在義務教育化學課程的基礎上為全體高中學生開設的課程，旨在促進學生三維教學目標的發展，初步形成學生適應未來發展所需的基本科學素養，也為學生學習其他化學課程模塊奠定基礎。選修課程則是在必修課程的基礎上為滿足不同學生的學習需求設置的課程模塊。選修課程的學習無論是在方式、方法上，還是內容要求等方面都有更高的標準。更加突出學習方法的改善（自主探究、實踐參與）、知識的實際應用（與生產生活緊密聯系）和思維能力的培養；選修課程為提高學生化學科學素養，為促進具有不同潛能和特長學生未來的發展打下良好的基礎[3]。

有機化學知識是化學科學的核心知識之一，高中化學教材中主要分布在必修模塊《化學2》[4]“重要的有機化合物”和選修模塊《有機化學基礎》[5]（以下簡稱“基礎”）中。在必修模塊中知識難度要求較低，學生可通過典型有機代表物在生產生活中應用的學習，初步了解有機化學的知識，體會有機化學對人類文明、社會發展和個人生活質量提高的重要作用。教學目標定位在“知道、說出、舉例、了解、認識”等第一、第二層次上。選修模塊“基礎”則系統地研究有機化合物的組成與結構，學習各類有機物的性質與應用，認識有機物在人類生活和經濟發展中的重要作用。其教學目標側重于“應用、設計、評價、掌握、靈活運用、形成、養成、具有、樹立”等第三、第四層次上。如乙醇在必修模塊中只要求學生了解乙醇的組成、主要性質和結構特點，在選修模塊中是通過對乙醇性質探究，學習醇的化學性質和結構（乙醇能與金屬鈉反應而不能與乙醚反應），并通過對物質性質差別的歸因分析，感悟官能團之間的相互影響，建立物質結構決定物質性質的學科思想。

1.2 吃透教材內容的知識邏輯

教材是課程標準進一步細化的文本呈現形式，是課程標準的具體化體現（見表1）。課堂教學目標設計、教學任務設計、教學活動設計等都是以教材內容分析為前提。因此，教師要將課程標準中的內容主題、化學科學理解的基本結構和學生認識規律結合起來理解化學教材的組織結構[6]。將教材內容邏輯轉化為學科知識邏輯，再由學科知識邏輯轉化為學生心理認知邏輯，最終轉化為學生的實際獲得。

“基礎”建立在《化學2》中專題3“有機化合物的獲得與應用”基礎上進行教學延伸與拓展，引導不同學習需求學生進行系統、深入學習有機化學基礎知識。“基礎”屬于專門領域的學科課程，按照二級學科分類的思路對知識體系進行編排，注重知識的內在邏輯聯系[7]。“基礎”突出了“結構決定性質”這一主線，構建結構、性質、反應、合成之間的內在聯系。首先，在知識邏輯性的把握上，不局限于某一個模塊、章節或單元，應站在化學學科整體的角度去理解高中教材的各個模塊，整體上感受和理解知識，實現對化學核心知識的意義建構[8]。其次，要整體把握學科知識，理解同一知識點或同一類型知識在不同模塊中要達到的教學要求，做好不同層次知識間的對接，構建整體的學科知識體系。如苯的結構與性質，在《化學2》中，是通過苯的系列實驗探究，說明苯分子中不存在碳碳單鍵和碳碳雙鍵交替出現的現象，而是一種介于上述兩者之間的特殊共價鍵。在“基礎”中，對苯的這種特殊結構學習是通過對苯的1H核磁共振譜圖以及取代反應產物的種類和價鍵的斷裂與形成等方面進行討論探究。顯而易見，前者是基于對宏觀物質性質的探究以達成對苯的結構的認識。而后者則著眼于微觀結構的探密，從本質上去探究和理解苯的結構。上述不同階段不同的知識架構設計，符合知識內容螺旋式上升的邏輯關系。第三，從知識整體的視角理解教材，有利于學生揭示知識的內在因果關系。在必修教材中主要是通過典型有機化合物性質的學習，感性地認識有機化學知識，而在“基礎”中則是通過對物質結構（碳鏈、官能團）的研究理性地把握知識，使學生既知其然，也知其所以然。

所以，教師在組織教學時必須認真梳理教材、研讀教材、吃透教材，弄清知識的來龍去脈和內在的邏輯關系，實現“用專業學科知識與教育學知識綜合地去理解特定單元的教學如何組織、呈現以適應學生的不同興趣和能力”。亦即，以學生容易理解和接受的方式呈現給學生，創生一種師生共享的“語言”。endprint

1.3 明晰教材欄目的設計意圖

“基礎”在欄目的設置上與課改前的教材比較有了很大的改進，增設了“你知道嗎”、“活動與探究”、“拓展視野”等10種欄目。這些功能各異的欄目承載著教材的核心內容，為教師設計教學程序，開展多種形式的教學活動，建構學科知識體系提供了豐富的教學資源。這些欄目為學生學習提供了更豐富、更具體、更生動的學習素材，使學生視野得以開闊，思維得到拓展，能力得到提升[9]；這些欄目的設計既是落實知識與技能的環節，也是實現對學生科學過程、方法和情感態度教育的有效途徑；這些欄目的設計還有助于對學生學習興趣的激發，學習方法的完善，學習能力的培養，學習個性的張揚。如教材中“回顧與總結”欄目目的是幫助學生通過問題線索學會歸納整理知識、促進學生學會反思、提高自我評價和自我調適的能力。“拓展視野”雖不是教學的基本要求，但選擇適當的內容拓展延伸對將來有意向進一步深入學習化學的學生有引導作用，同時可以幫助學生深刻理解化學知識。如，通過“單糖的立體異構”、“鐮刀型貧血癥”、“酶的催化作用”等內容的學習，學生會感悟到物質世界的千姿百態，千變萬化是微觀世界的真實寫照，也正是由于其分子內部結構的微妙差異或變化，致使物質的性質發生質的變化（結構決定性質的化學觀）。

2 全面了解學生

如今，教育關注的焦點已從教師的教學轉移到學習和學生知識的形成[10]。以人為本，以生為本的課堂轉型在全面推開。課堂轉型使教學的出發點和著力點由注重教師的“教”，逐漸轉變為引導學生的“學”，突出對人真實的“學”的關注。課堂教學從教學內容選擇、程序設計、情境創設、活動安排等，都朝著以學生學習為中心轉變。這與PCK所研究的三大主題“教什么？怎么教？怎么學？”高度契合。以學生學習為中心，實現課堂轉型的關鍵在于全方位、多角度地了解和理解學生。這其中包括了對認知基礎、認知技能、認知態度、學習習慣和意志品質等方面的了解。

現代學習理論認為，“學習是學習者主動接受刺激、積極思維、知識建構與學習行為等發生持久變化的過程和結果”。而這種思維、知識建構都和學生的“過去”有著割舍不掉的聯系，這種“過去”必然會制約著學習的開展和深入進行，影響到教學目標的達成。所以，對學生已有知識、經驗，思維、智慧、能力、情感等方面的了解，和對學生當下的實際需求的滿足，是優化教學過程，提高學習效率的重要保證。

沒有對學生真正了解的教學，其教學效果是不言而喻的。有了對學生的前知識、“最近發展區”、學習內容理解和誤解的知識、學力、心理特征及認知傾向等全面的了解，才能從知識、技能和情感態度等方面來科學地設定教學目標；才能合理地組織教材，重構知識內容，突出教學的重點，化解教學的難點；才能合理地運用教學策略，實施有效教學。

2.1 對學生的前知識、前概念和已有經驗的了解

學生在學習新知識前，在過往的學習和生活中已積累了一定的知識和經驗，這些已知和將獲得的知識密切相關，有著千絲萬縷的聯系，這些知識、經驗使學生學習有了“著力點”和“抓手”，是形成新知的認知基礎。如，在學習苯酚的性質之前，學生已經掌握了水、乙醇都能和金屬鈉反應，原因是它們含有相同的羥基（-OH）官能團，苯酚（C6H5-OH）中存在同樣的基團，不難理解苯酚也可以和金屬鈉反應（-OH的共性）。并通過實驗事實分析三種物質中“-OH”的活性。一樣的“-OH”表現出異樣的性質，其緣由不辨自明。有機物性質及官能團之間的相互影響的學習水到渠成。

2.2 對學生“最近發展區”的了解

加涅的學習層次理論指出，學習是累積性的，較復雜、較高級的學習是建立在基礎性學習之上的。任何一種技能，都是以已習得的、從屬于它們的知識技能為基礎的。因此，教師要深入研究了解學生的知識儲備，把握學生的“最近發展區”。明確了學生的“最近發展區”，能清楚地看到學生能學什么，能學到什么程度。才會清晰地洞察到教學應選擇什么內容、采用什么方法、教到什么程度，才能使“教”更精粹，才能切中學生的學習需求。奧蘇貝爾說：“假如讓我把全部教育心理學僅僅歸結為一條原理的話，那么，我將一言以蔽之：影響學習的唯一最重要的因素就是學習者已經知道了什么，要探明這一點，并應據此進行教學。”

2.3 對學生某一學習內容理解和誤解的知識的了解

格羅斯曼將PCK分解為四個核心組成部分，其中之一就是“學生對某一學習內容理解和誤解的知識”。這一層面的PCK就是教師根據學生的前概念和前知識，預判或預測學生在將要學習的活動中的表現，可能出現的學習思路、理解障礙或問題陷阱，以便于對學生在課堂中將會出現的學習障礙與偏差及時給予引導和糾正。

2.4 對學生學力的了解

毫無疑問，教學只有根據學習者的學習能力進行針對性的教學，才能獲得良好的效果。若在實施教學前，對學生的學習方法、邏輯思維方式、知識基礎、認識水平、感知方式等方面都一無所知，忽視對其學力的分析，教學設計必然會脫離學生實際，從而導致教學起點與學生能力的錯位，致使學生的自尊心和自信心受到重挫。這就要求我們全方位地去了解學生的學習能力，明確學生的學習差異，采用靈活變通的教學策略，因材施教。關心、呵護，尊重和引導，而不是“揠苗助長”、“越俎代庖”。

2.5 對學生心理特征的了解

學生的年齡、性別、學習動機、情感、意志等都是影響學生學習的心理因素。這些因素雖不像已有知識和起點能力那樣與教學有直接的關系，但卻影響著教師對教學內容、教學方法、教學策略、教學手段等方面的合理選擇和正確運用。心理學研究表明非智力因素可以推動和促進學生智力的發展，而消極的非智力因素會阻滯學生智力的發展。在化學教學中，要達成輕負擔高效益的學習，必須研究學生的心理特征，遵循學生的心理發展規律。針對不同年齡層次、不同興趣愛好、不同思維方式和認知習慣的學生，有的放矢地改善教學方法，提高教學的實效性。endprint

2.6 對學生認知傾向的了解

對不同的學習者而言，他們對已有信息的提取、組織和表征方式都有穩定的獨特的傾向，并表現在對外界信息的感知、注意、思考、識記和解決問題的方式、方法上，同樣有著個人的認知習慣和思維方式。學生的認知傾向的表現會因教師的教學風格、教學策略及教學內容的類型等因素的影響而有所差異，并可以通過教學來加以培養和調整。教學活動中教師要考慮學生認知傾向差異，實時調整教學目標和教學內容，調整和改進教學方法和策略，以達到教學的最優化效果。

3 優化教學方法

為了達成教學目標的要求，教學需要根據學生的心理發展水平，采取適切的表征內容的教學手段和教學策略，以幫助學生在既定的情境中構建最有效的理解，是PCK“將特定學習內容顯示給學生的策略性知識”的基本要求。教材是實現教學目標的關鍵要素，教學方法的選擇，必須根據教材的內容和特點。學生是課堂教學的主體，教學方法的選擇也需要從學生的實際情況出發，以轉變教學方式為支點，撬起深度教學的“大作為”。

3.1 剖析結構揭示本質

有機化學課程的中心問題是結構與性質的關系問題，把握結構與性質是學好有機化學的關鍵。從有機物的結構特征出發，可以很好地理解物質的性質特征。教學中要牢牢抓住結構和性質這條主線，從結構出發弄清有機化合物的性質，掌握有機化合物之間的轉化，揭示有機反應的機理，從本質上理解結構與性質的關系。

乙烯和苯同屬不飽和烴，但性質差異很大。乙烯可以發生加成反應、加聚反應、氧化反應等。在乙烯等單烯烴中存在不飽和π鍵，π鍵的鍵能小于碳碳σ鍵，容易發生斷裂而反應。苯也是一種不飽和烴，其不飽和程度更高，但苯不能使溴水褪色，也不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，并沒有表現出類似烯烴的性質。在乙烯等單烯烴中，碳碳π鍵是相對獨立的，容易斷裂。苯分子中6個碳原子之間的價鍵完全相同，是一種介于單鍵和雙鍵之間的獨特的鍵（離域大π鍵），雖能體現不飽和價鍵的性質，如，在一定條件下可以和H2等物質發生加成反應，但不能使溴水和酸性高錳酸鉀溶液褪色。苯結構的特殊性，從本質上揭示了苯化學性質與不飽和烴的相異性。

3.2 注重比較促進理解

比較是化學學習中最為有效的方法之一。比較，能發現物質之間的共同點與差異性；比較，能加深對所學知識的理解；比較，還有利于發現物質之間的變化規律。在有機化學學習中要充分利用比較的方法，剖析物質間存在的某些相似、相同或相異之處。通過對官能團之間的某些共性、差異和特殊性的比較，啟迪學生思維，引導學生弄清知識之間的內在聯系，深化理解所學知識，實現知識的意義建構。

在苯酚、水、乙醇中存在著相同的基團“-OH”，與羥基相連的分別是苯環、氫原子、乙基，由于這些原子或原子團的相互影響，使“-OH”中“O-H”鍵的極性發生變化。其中苯環與酚羥基中氧原子形成p-π共扼，使“O-H”鍵極性加強，在水分子作用下電離能力增強，顯示弱酸性；乙醇中甲基的電子云密度比氫原子大，使醇中“O-H”鍵極性減弱，結果導致電離能力減弱。因而，隨著苯酚、水、乙醇中羥基“O-H”鍵極性減弱，其與鈉的反應劇烈程度也在減弱。

3.3 濃縮要點減輕負擔

有機化學知識信息量大，有機物種類多，反應復雜，學生記憶負擔重。教學中應避免“宏大”與“整全”，應將教材中主干、重點的內容，進行濃縮簡化、去粗取精、抽象概括，減輕學生的學習負擔。濃縮簡化就是提煉知識要點，扣準關鍵性字眼，把要識記的材料加以概括和壓縮，使需記憶的知識數量減少，達到事半功倍的效果。

烴的命名是初學者的難點之一。教學中將復雜的命名原則“削枝留干，以主帶從”，進行濃縮與簡化。冗長的命名原則縮略為：“長、近、簡、多、小”。選擇碳鏈最“長”的鏈為主鏈，從支鏈靠“近”端點的一側編號，命名時支鏈從“簡單”到復雜（先甲基后乙基），當同時有幾個相同碳原子鏈時選擇支鏈“最多”的為主鏈，主鏈編號要保證取代基序號總數“最小”。

烴的同分異構體書寫規則可縮略為：主鏈由長到短，環由大到小，支鏈由整到散（少到多），位置由心到邊，排列由鄰到間再到對，并注意碳鏈的對稱性。

3.4 強化直觀感性體驗

有機物結構復雜，反應原理抽象，學生難以記憶和理解。讓學生直觀地了解和認識有機化合物的結構、反應歷程和反應機理是有機化學學習的重要策略。運用圖形、模型和動畫教學能激起學生的感性認識，獲得生動的表象，進而準確、全面、深刻地理解和掌握知識。

在對物質結構分析、反應機理探討時，一些簡單分子（甲烷、乙烯、乙炔、苯）的空間結構運用傳統的球棍模型、比例模型就可以達到比較理想的效果，對于那些復雜結構和反應歷程的表達卻無能為力。在當下富媒體時代利用計算機軟件制作動畫進行教學已成為一種常態。通過動態模擬抽象的立體結構，“再現”反應歷程，變抽象為直觀，變靜態為動態，變不可見為可見。如乙炔與水的反應可以利用計算機制作Flash動畫，將反應歷程清晰地呈現。在催化劑存在的條件下加熱，首先是碳碳叁鍵斷裂和水分子氫氧鍵斷裂形成的氫原子、羥基發生加成反應生成烯醇，這種不穩定的烯醇式結構發生了分子內的重排（演示價鍵的斷裂和原子的遷移）形成一種穩定化合物乙醛。

3.5 構建網絡內化吸收

作為PCK四個重要組成部分之一的“特定學習內容在橫向和縱向上組織和結構的知識”，在有機化學學習中顯得尤為突出。不同有機物之間既有區別也有聯系，通過對比分析，找出它們之間的區別，通過綜合歸納發現其內在聯系，掌握不同物質之間的相互轉化關系，構建知識網絡，使知識條理化、系統化，實現對知識的融會貫通與靈活運用，將所學新知識納入到自己原有的知識架構中，使之成為知識系統中的一部分。

“結構決定性質”是化學學習的重要觀念和方法，圍繞這一思想，指導學生運用分析、比較和歸納的方法，以碳原子結構為中心，以官能團為主線，建立起結構、性質、轉化、合成及應用的轉化關系，“編織”知識網絡，使有機化學知識成為一個有機的整體。或以有機化學反應為中心，按不同官能團有機物的性質、合成、應用交織成網（見圖1），內化吸收。endprint

3.6 強化實驗追求創新

化學是一門以實驗為基礎的科學，化學的學習和研究都是以化學實驗作為基礎的。著名化學家戴安邦先生曾說過：“化學實驗是實施全面化學教育的一種最有效的形式。”基礎化學教學中，化學實驗的重要性是不言而喻的。然而實驗教學仍是課堂教學的薄弱環節，加強化學實驗教學，提高實踐創新能力，是提高學習效率的重要舉措。當下實驗教學“黑板上畫實驗，課堂上講實驗，課后背實驗”的現象依然存在。強化實驗教學勢在必行。帶領學生走進實驗室，從最基本的實驗操作抓起，通過一系列的典型實驗，分析實驗原理，選擇適當的儀器和藥品，安裝實驗裝置，規范操作要領，引導學生進行觀察、記錄，正確分析處理實驗數據，發現總結規律，得出正確結論。在此基礎上對教材實驗進行合理整合，設計一些綜合性強的探究實驗，由學生自己經過分析寫出設計方案，通過獨立的操作來驗證自己的設計方案，并與其他同學的方案進行比較，分析優缺點，改進實驗設計，提高實驗的效率。學生自行設計實驗方案，既激發了學生的創新意識，調動了學生學習的積極性，又培養和鍛煉了學生的創新思維能力。

3.7 聯系實際學以致用

堅持理論聯系實際是課堂必須遵循的教學原則。理論聯系實際能學會運用化學知識去解決實際問題，并在解決問題過程中深化對所學知識的理解，使知識得到升華；理論聯系實際能拓寬學生的學習思路，培養思維的靈活性、適應性，關心社會生活，用所學知識解釋生活現象，提高知識的遷移能力和應用能力。

在教學中及時向學生提供最新科技領域和社會關注的熱點問題等專題性科普資料。如新能源、新材料、新藥物等，以及醫學、生命科學、環境科學、材料科學、信息科學等與化學密切相關的科學。并在教學中適時地把涉及生產、生活、科技等知識作為背景材料或切入點，創設問題情景，讓學生從有機化學的視角進行觀察和分析，學會對背景材料的處理和運用，將所學知識融會貫通，真正做到理論聯系實際，學以致用。

3.8 揭示規律巧用方法

同分異構體是有機化學中的重要概念，是有機化學學習中的一個重點。其涉及知識點多、知識面廣，特別是圍繞有機物同分異構體書寫問題更是學生學習中的難點。

著名教育家葉圣陶說：“教師教各種學科，其最終目的在達到不復需教，而學生能自為研索、自求解決。故教師之為教，不在全盤授與，而在相機誘導，必令學生運其才智，勤于練習，領悟之源廣開，純熟之功彌深，乃為善教者。”這是不教之教，是真正的教，最大的教，最美的教，是教學的最高境界。

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