“模型認知”和“教·學·評一體化”視角下的教學研究

林進太 于才

摘要：以“合成高分子化合物的基本方法”課時教學為例，在化學核心素養的引領下，基于“模型認知”和“教·學·評一體化”的視角進行了教學設計與實踐。課堂教學中，立足于學生的最近發展區，融合“教學內容線”、“學生活動線”、“素養發展線”三條線索，以目標為引領，以活動為載體，以評價為抓手，努力實現了課堂評價該有的效果，促進學生在宏微結合、模型建構等方面得到較好的發展。

關鍵詞：合成高分子;宏微結合;模型認知;教學評一體化;化學核心素養

文章編號：1008-0546（2019）04-0025-05

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.04.008

一、教學背景

2017年，筆者有幸成為廣東省中小學骨干教師高端研修項目高中化學班學員。在為期兩年的培訓過程中，筆者兩次來到深圳市福田中學、廣東省于才名師工作室跟崗學習，并開展了“合成高分子化合物的基本方法”的公開課教學及研討。“合成高分子化合物的基本方法”是高二有機化學的重要內容。本節內容是教材“有機化學基礎”第三章第四節“有機合成”的延伸，是在不斷深入認識有機化合物的性質后，進一步了解合成有機高分子化合物的基本方法。學習本講之后，將有助于學生理解和掌握高分子材料的制取、結構與性質。為了更好地呈現這一節示范課，課前，來自廣東省各地的化學骨干老師對以往教學中本節課學生理解的難點、誤區及答題的錯誤情況作了集中的研討，主要包括：加聚反應中單體不飽和鍵斷開后碳鏈的連接方法、由聚合物的結構簡式推導單體、縮聚反應中鏈節的書寫、縮聚反應方程式中脫去水的個數等。老師們認為不同地區的學生都存在相同的錯誤情況，究其根源是因為學生對聚合反應的微觀過程理解不夠深入，對各種聚合反應沒有進行分類歸化建立起認知模型，而往往依靠死記硬背的方式進行記憶，導致無法應對新情境下陌生度較大的聚合反應方程式的判斷與書寫。

普通高中化學課程標準（2017年版）[1]對該節的教學要求為：了解聚合物的組成與結構特點，認識單體和單體單元（鏈節）及其與聚合物結構的關系，了解加聚反應和縮聚反應的特點。同時在建議的教學策略里，課標也提出培養學生“宏觀辨識與微觀探析”、“證據推理與模型認知”等化學核心素養的要求。化學學科核心素養以及學業質量標準的確立，細化了課程目標，凸顯了標準對教學和評價的指導性，也對教學與評價的一體化提出了明確的要求。“教-學-評”一體化的教學設計是使評價活動指向學習內容標準的必要保證，是基于課程標準的教學活動的有效落實2。基于此，結合骨干老師們的研討，筆者作為公開課的執教者，試圖立足于學生的最近發展區，在課標及化學核心素養的引領下，尋找合適的教學方法，設計恰當的學習任務，給予學生具體的、有持續性的評價，將教-學-評有效地融合，以活動為載體，以評價為抓手，促進學生在宏微結合模型建構等方面得到較好的發展。

二、教學設計

1.教學與評價目標

（1）教學目標

①了解高分子化合物的組成與結構特點，能依據簡單合成高分子的結構簡式分析其鏈節和單體;

②了解合成高分子化合物的基本方法;

③理解加聚反應和縮聚反應的特點;

④通過對常見的加聚反應和縮聚反應進行分類練習，掌握常見的加聚反應和縮聚反應方程式的書寫。

（2）評價目標

①通過對加聚反應和縮聚反應原理的學習和交流，診斷并發展學生對有機反應中化學鍵斷鍵和成鍵微觀機理的認識（宏微結合視角）;

②通過對加聚反應和縮聚反應方程式的分類練習、課堂提問和學案批改，診斷并發展學生對化學反應的分類觀和模型認知水平;

③通過對有機高分子化合物合成方法的學習，感受化學科學的價值，診斷并發展學生對化學價值的認識水平（學科價值視角、社會價值視角）。

2.教學重難點

重點：聚合物的基本概念，加聚反應和縮聚反應的特點與區別，加聚反應和縮聚反應方程式的書寫，以及從簡單的聚合物結構式分析出單體。

難點：理解加聚反應、縮聚反應過程中化學鍵的斷裂與結合，加聚反應和縮聚反應的類型及方程式的書寫。

3.教學方法及策略

（1）情境導學策略：新課引入、加聚反應實例、縮聚反應實例均以生活中熟悉的常見高分子化合物切入，激發學生學習興趣。

（2）三重表征策略：在加聚反應和縮聚反應的教學中，通過開展角色扮演等學生活動，讓學生深刻理解反應中斷鍵和成鍵的過程，從宏觀的聚合物到微觀的反應機理再到符號表示（反應方程式），做到宏觀、微觀相結合。

（3）問題鏈策略：基于情境，通過引導性問題，使知識之間自然銜接;通過遞進性問題，層層設問，環環相扣（由氨基酸脫水縮合到乙醇與乙酸脫水縮合再到乙二醇與乙二酸連續脫水縮合），訓練并提高學生的邏輯思維，優化學生的思維品質，培養良好的思維習慣。

（4）類比歸納策略：在加聚反應方程式和縮聚反應方程式的書寫上，精心設置練習，引導學生從練習中進行類比、歸納，總結反應類型并進行模型建構，訓練學生的邏輯思維能力。

4.教學流程圖

三、教學實踐

板塊1 情境引入，激發興趣

[PPT圖片展示]從身邊的高分子化合物引入，樹脂鏡片、塑料、手機保護殼校服等。引發思考：生活中有哪些物質是高分子化合物？高分子化合物與普通小分子化合物有何不同？

[師生總結]教師引導學生閱讀教材第五章開篇彩頁，并找出關鍵詞。

[師]圖片展示校服的標簽：純棉布料可以通過天然的棉花提取得到，聚酯纖維如何制備得到呢？如何通過化學反應來合成高分子化合物呢？

設計意圖：通過生活中常見的高分子化合物來激發學生的學習興趣，通過純棉布料和聚酯纖維類布料的簡單對比，引發學生對合成高分子化合物的思考。

板塊2 師生互動，探究真知

第一部分：加聚反應

[師]圖片展示聚乙烯塑料：聚乙烯是一種用途非常廣泛的高分子化合物，它可以由乙烯通過加聚反應得到。請你和你的小伙伴通過肢體動作演示乙烯通過加聚反應得到聚乙烯的過程。

[生]學生活動：角色扮演。

[師]動畫模擬展示乙烯加聚形成聚乙烯的斷鍵和成鍵過程。

[師生總結]通過角色扮演活動中一個個小伙伴雙手打開、手拉手，不斷相連的過程，師生一起討論聚合反應的機理，并通過flash動畫進一步模擬展示微觀過程，并由此出發學習聚合反應中單體、鏈節、聚合度等概念。

設計意圖：通過生動有趣的角色扮演活動，喚起學生已有的知識，引導學生從宏觀和微觀相結合的視角看待高分子化合物，更通俗地理解“高分子鏈”的含義，引發學生思考加聚反應的核心：“雙鍵斷開，手拉手，形成長鏈”，加深了學生對加聚反應機理的理解。而微觀動畫的模擬，則進一步形象地展示了化學鍵斷鍵和成鍵過程中鍵角等微觀信息的改變，讓學生仿佛有一雙透過宏觀看微觀的眼睛，在教學中滲透“宏觀辨識和微觀探析”的核心素養。

[小組討論，當堂評價]學生完成學案中的精選練習。

設計意圖：充分利用教材中的“思考與交流”欄目，精選練習，及時考查、評價學生對加聚反應過程的微觀理解和掌握程度。

[模型建構]點評學生的當堂練習（讓學生上臺書寫或實物投影展示學案），引導學生進行分類歸化，思維建模：

1.乙烯型加聚：

將單體的碳碳雙鍵單獨列一行，其他原子或原子團作為支鏈寫在主鏈的上面或下面。

2.1，3-丁二烯型加聚：

兩個碳碳雙鍵均斷裂、打開，中間形成一個雙鍵，兩邊手拉手。

3.乙炔型加聚：

碳碳三鍵中的一個鍵斷裂，手拉手連起來后，中間還剩雙鍵。

[師生總結]加聚反應的特點：單體必須是含有雙鍵、三鍵等不飽和鍵的化合物，發生加聚反應的過程中，沒有副產物產生，聚合物鏈節的化學組成跟單體的化學組成相同。

設計意圖：通過對練習的分析與歸類，建立認知模型，并能運用建立的模型解答類似問題。

第二部分：縮聚反應

[師]圖片展示人工合成結晶胰島素：我們知道蛋白質本身是一種天然的高分子，它是由氨基酸組成的，那么組成蛋白質的氨基酸是通過怎樣的反應得到高分子蛋白質的呢？

[生脫水縮合。（學生根據已有的生物知識，了解氨基酸中氨基和羧基脫水縮合的過程。）

[師]請分析以下化學方程式，并說明斷鍵、成鍵的特點：

兩個甘氨酸分子形成二肽：

我們學過哪個有機反應也是類似的機理呢？舉例說明。

[生]酯化反應。乙酸與乙醇酯化反應：

[師]很好。那么若是乙二酸和乙二醇，不斷脫水縮合，連續反應下去會得到怎樣的產物呢？

[生]思考，并在草稿紙上試寫：

[師]像剛剛這樣的聚合反應就稱為縮聚反應。縮聚反應與加聚反應不同，在生成聚合物的同時，還伴有小分子副產物（如：H2O、HX等）的生成。

設計意圖：與加聚反應不同，縮聚反應是學生較為陌生的內容。按以往教學經驗看，學生對縮聚反應的掌握情況要比加聚反應差很多。根據維果斯基的“最近發展區理論”，為了讓學生更好地理解，在對縮聚反應的引入時，對學生熟悉的生物學科里氨基酸脫水縮合形成蛋白質的過程進行了類比與遷移，同時自然過渡遷移到酯化反應中的脫水縮合以及“含多個羧基和多個羥基”的物質可以進行連續脫水縮合進而得到聚合物。從學生的“最近發展區”出發，采用“問題鏈”的教學策略，層層遞進，有效化解了學生的認知困難。

[小組討論，當堂評價]

設計意圖：分類設置精選練習，引導學生從題目中進行分類歸化，思維建模。

[模型建構]

1.AB型縮聚：

聚合物由兩種單體縮聚得到，從上述模型可以看出，最小重復單元為-A-B-，根據端點殘留一個-OH和-COOH沒有脫去，可以推斷生成了（2n-1）H2O。

2.A型縮聚：

聚合物由一種單體縮聚得到，從，上述模型可以看出，最小重復單元為-A-，根據端點殘留一個-OH和-COOH沒有脫去，可以推斷出生成了（n-1）H2O。

[師生總結]根據前面兩種類型的縮聚反應總結縮聚反應的特點：

（1）縮聚反應的單體往往具有雙官能團（如-OH、-COOH、-NH2）或多官能團的小分子;

（2）縮聚反應生成聚合物的同時，還有小分子副產物（如H2O、HX等）生成;

（3）所得聚合物鏈節的化學組成與單體的化學組成不同;

（4）縮聚產物結構式要在方括號外側寫出鏈節余下的端基原子或原子團（與加聚產物不同）。

板塊3 總結歸納，學以致用

[生]完成學案上的表格，總結加聚反應和縮聚反應的對比。

[師]基于上述表格中常見的聚合物產品，同學們課后可以通過網絡資源了解這些聚合物的結構簡式，并判斷它們分別是由哪些單體發生聚合反應得到，嘗試書寫其反應方程式。

設計意圖：通過表格的形式，引導學生進行自我總結、反思提升，使學生加深對加聚反應和縮聚反應的認識與對比。為了讓內容型評價具有個性和開放性，在課堂的最后，是一個選擇性、開放性、發展性的作業，指導學生將所學化學知識運用到實際問題中去，將學習活動從課內延伸至課外，從化學走向社會，從書本走向生活。

四、教學反思

在公開課教學結束后，廣東省特級教師于才帶領我們全體骨干老師進行了評課與研討。利用課間時間，作為授課教師的我對班里學生進行了“五點量表”的問卷調查并隨機抽取了5名學生進行了課后訪談。結合老師們的點評及學生的反饋，我有以下幾點反思和老師們分享。

1.化學聯系生活，舉例生動形象，激發學生興趣

由于面對的是完全陌生的學生，課前我對授課班級學生的學習情況和能力水平僅是通過科任教師簡單了解。為了最大程度地減少與學生的陌生度，課前我以“緣分”為話題引入，進行了充分地“暖場”，保證了學生對我的信任。隨后又以生活中熟悉的高分子材料切入課題，提高了學生的學習興趣。在教學中，為了讓學生更好地理解“鏈節”等概念，我把高分子聚合物的“鏈節”比喻為自行車鏈條的一個個扣，將乙烯加聚反應過程概括為“雙鍵打開手拉手”，將縮聚反應總結為“大手拉小手”等等，這些生動形象的例子以及通俗易懂的語言化解了課堂教學的難點，幫助學生很好地理解加聚反應和縮聚反應的微觀反應機理。

2.關注宏微結合，重視思維建模，培養關鍵能力教學中有關加聚反應的演示，除了采用動畫模擬展示以外，還開展了學生的角色扮演活動，充分調動了學生的積極性，引導學生從宏觀和微觀結合的視角分析與解決高分子化合物的合成方法。精心設置加聚反應和縮聚反應的練習，引導學生從題目中找到共性，分類歸化，建立認識模型。學生在此過程中經過觀察、類比、分析、推導、歸納等方法解決問題，充分鍛煉和培養記憶力、理解力、模仿力、分析力、創新力等關鍵能力。

3.問題設置有遞進，習題設計有層次，教學評價有落實

從聚乙烯引入加聚反應，從氨基酸的脫水縮合引入縮聚反應，這些教學組織都是依據學生的最近發展區來設計的，層層遞進，做到了知識的銜接與鋪墊。學案中，習題精心設計，有層次有梯度，課堂練習與提問、學案投影展示、及時的點評，持續地評價學生對知識的理解和掌握情況，保證了課堂教學達到目標所預期的教學效果。本節課的重點知識：“加聚反應和縮聚反應的特點與對比”也以表格的形式，讓學生在課堂的最后進行歸納和總結，及時鞏固和加深對所學知識的理解和記憶。

4.教學還應更關注學生的思維過程與認識過程根據廣東省省培項目組的精心安排，公開課結束后，授課教師可以進行問卷調查。在于老師的大力支持下，我在深圳福田中學還開展了面對面的學生課后訪談。這是我從教以來第一次真正意義上的學生課后訪談，也正是這一次課后訪談帶給我很多啟發：“為何乙烯發生加聚反應時不會無限制地加聚下去？”“加聚反應的結構簡式中不寫端基原子是因為沒有端基原子嗎？”、“縮聚反應的類型一定是一種單體和兩種單體嗎？”、“能否各種單體一起縮聚呢？”學生一連串的提問讓我意識到，一節課能帶給學生這么多的思考，對學生、對老師都是一種收獲。學生的提問也讓我意識到，在教學中除了關注核心知識和能力以外，我們還應該注意到學生的思維方式和認知過程，努力化解學生的認知困難，解答學生的疑問。以后在教學中，我們都應更多地開展課后訪談，及時反思自己的教學，根據學生的反饋調整自己的教學設計。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2017

[2]崔永泖.基于標準的學生學業成就評價[M]上海：華東師范大學出版社，2008

[3]孫宇紅.“評-學-教”一致性的課例研究——以“鐵及其化合物”教學為例[J].化學教與學，2018（8）：37-39

[4]解慕宗，林建芬，寇輝，劉文婷.基于模型認知的高三化學深度復習研究——以二輪專題復習“反應原理圖像題”為例[J].中學化學教學參考，2017（19）：25-28