基于突破基礎薄弱學生學習有機物思維障礙教學設計

趙丹 王麗 劉坤 王立艷

【摘要】基礎薄弱高中生在學習有機化學這部分知識時存在很大的障礙，這些障礙嚴重影響著學生有機化學的學習。“有機合成”教學設計中采用思維外顯的方式幫助學生突破學習障礙，構建有機化學的知識網(wǎng)絡，逐步使學生對有機化學的理解上升到“結構決定性質(zhì)”這一核心理念。

【關鍵詞】有機化學 ?思維障礙 ?有機合成 ?教學設計

【課題】北京市教育科學“十三五”規(guī)劃2017年度一般課題：《高中生有機化學推斷題思維障礙的問題研究》，編號：CDDB17210。

【中圖分類號】G633.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）18-0172-02

引言

人教版高中化學選修5 第三章《烴的含氧衍生物》，主要涉及醇、酚、醛、羧酸、酯等含氧衍生物的結構特點、物理性質(zhì)、化學性質(zhì)以及用途等方面的知識。重點討論有機官能團的相互轉化和逆合成法在有機合成過程中的應用問題，是對有機化學學習的一個概括和升華。因此，關注學生對有機物的結構、性質(zhì)以及相互作用的理解起到關鍵作用。在教學過程中，我們會發(fā)現(xiàn)很多學生在學習有機合成內(nèi)容時遇到很大困難，導致部分學生產(chǎn)生消極的情緒，日積月累，產(chǎn)生放棄學習化學的念頭。如何幫助這些學生突破學習障礙，使之掌握學習的有效方法，就是教師亟待研究的問題。

根據(jù)建構主義理論，以學生為中心，強調(diào)學生對知識的主動探索、主動發(fā)現(xiàn)和對所學知識意義的主動建構。建構主義認為，知識不是通過教師傳授得到，而是學習者在一定的情境即社會文化背景下，借助其他人（包括教師和學習伙伴）的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式而獲得。建構主義提倡在教師指導下的、以學習者為中心的學習，也就是說，既強調(diào)學習者的認知主體作用，又不忽視教師的指導作用，教師是意義建構的幫助者、促進者，而不是知識的傳授者與灌輸者。教師要成為學生建構意義的幫助者，就要求教師在教學過程中從以下幾個面發(fā)揮指導作用：（1）激發(fā)學生的學習興趣，幫助學生形成學習動機。（2）通過創(chuàng)設符合教學內(nèi)容要求的情境和提示新舊知識之間聯(lián)系的線索，幫助學生建構當前所學知識的意義。（3）為了使意義建構更有效，教師應在可能的條件下組織協(xié)作學習（開展討論與交流），并對協(xié)作學習過程進行引導使之朝有利于意義建構的方向發(fā)展。引導的方法包括：提出適當?shù)膯栴}以引起學生的思考和討論;在討論中設法把問題一步步引向深入以加深學生對所學內(nèi)容的理解;要啟發(fā)誘導學生自己去發(fā)現(xiàn)規(guī)律、自己去糾正和補充錯誤的或片面的認識。

下面，筆者以“有機合成”教學為例，研究基礎薄弱的學生學習有機化學存在的思維障礙及突破方法。

1.“有機合成”知識分析

本節(jié)課為選修5第三章第四節(jié)“有機合成”的教學內(nèi)容，核心內(nèi)容是：“有機合成的過程”“逆合成分析法”。學生通過對乙醛氧化、乙酸酯化反應原理的再認識、再理解，使得有機物反應原理有機物“結構決定性質(zhì)”的核心思想認識更加具體完整，并利用這一思想來指導陌生有機物的性質(zhì)。通過分析簡單有機物的合成路線，找到有機合成的一般方法，指導設計復雜的有機物的合成方案。

有機合成在人類生活和社會進步中具有重大意義。學生學習“有機合成”，要對有機物的結構、性質(zhì)及相互關聯(lián)較為清晰的認識和理解。本節(jié)教學主要針對基礎薄弱學生如何突破有機化學思維障礙進行設計。其教學價值主要體現(xiàn)在以下幾方面：第一，針對基礎薄弱學生學習有機物具體的障礙點，采取更加有效的教學策略，使之關注有機物結構，幫助學生建立有機物反應原理“結構決定性質(zhì)”這一核心思想。第二，通過教學留白，讓學生充分思考、討論等方式抽絲剝繭，突破難點，建立學習自信，激發(fā)學生學習的積極性。第三，體會感受有機合成重大意義，激發(fā)學生學習有機合成的興趣。

2.學生學習的基礎與困難

2.1學生已有的知識基礎

筆者對34名學生進行前測。結果顯示23名學生對選修5中學習過的烴的性質(zhì)基本掌握，烴的衍生物中乙醇的性質(zhì)掌握較好，并能夠遷移到陌生的醇類物質(zhì)學習。26名學生掌握了乙醛的還原反應，17名學生能寫出正確氧化反應方程式。9名學生能夠理解陌生醛的性質(zhì)并寫出正確的方程式。關于酯化反應，21名學生可以正確書寫乙酸和乙醇酯化的反應方程式，并知道陌生的醇和酸會發(fā)生酯化反應，9名學生可以正確寫出陌生酯化、水解反應方程式。

初步形成了以官能團為線索的有機化合物知識體系。部分學生已經(jīng)開始了解官能團，化學鍵對有機物性質(zhì)的影響，在老師的引導下部分學生對簡單有機物能夠從化學鍵的角度對有機物的性質(zhì)進行分析、解釋和簡單的預測。部分學生形成了有機物相互轉化的基本關系網(wǎng)絡，前測中發(fā)現(xiàn)學生對與生活緊密聯(lián)系的有機化學的學習有深厚的興趣，有強烈的探究欲望。

2.2學生學習本課的困難或可能出現(xiàn)的問題

通過調(diào)查和日常了解，學生的基礎薄弱，有機物轉化關系混亂，沒有形成有序的思維網(wǎng)絡，對有機物性質(zhì)了解但不能熟練應用;面對有機合成學生的畏難情緒很重，看到復雜分子不知從何下手進行合成;對于信息的讀取、分析、提取有效信息的能力薄弱;逆向思維能力較差。前測結果顯示，25名同學在醛的氧化反應和酯化反應原理理解有困難，不能正確書寫方程式，對于陌生的醛、羧酸和醇的酯化反應不知從何入手，方程式書寫問題很大。這說明大部分學生對于有機物的學習僅限于記憶，并沒有從官能團、化學鍵的有機物的結構進行分析、理解，并沒有形成很好的學習有機物的化學思維。

本節(jié)課中學生可能會在以下幾個方面出現(xiàn)困難：第一，學生從化學鍵的角度理解醛和羧酸的性質(zhì)，正確書寫出陌生醛的氧化和羧酸酯化的反應方程式。第二，構建有機物學習的知識網(wǎng)絡，并調(diào)取有用信息。第三，面對復雜的有機合成學生在選擇合適的切斷點，并找到正確的中間體。

2.3學生對有機物學習的障礙的突破

基礎薄弱的學生嚴重缺乏自信，不愿表達自己的想法。因此順應學生思維，使他們能充分地想;串聯(lián)知識脈絡，讓學生會清晰地“說”……將思維外顯、使過程可見尤為重要。筆者從學生角度出發(fā)，給出足夠的時間讓學生獨立思考;在個人解決有困難或者出現(xiàn)不同意見時，進行小組討論講解，教師適時引導，確定合理方案;學生共同討論出的結果，有自信進行展示、講解。使學生敢于發(fā)聲，樂于思考，學習障礙在“想”“說” “辯”“寫”的過程中慢慢突破。

3.“基于突破基礎薄弱學生學習有機物思維障礙”教學活動設計

3.1 教學整體思路

基于對學生原有知識基礎和障礙點的了解，本節(jié)課主要設計了四個教學環(huán)節(jié)“體會有機合成的重要意義→解決思維障礙，了解有機合成→認識逆合成→應用逆合成”。在四個環(huán)節(jié)中為學生合理搭建“腳手架”，使學生充分思考，逐步突破。

3.2 主要教學活動設計

環(huán)節(jié)一 ?體會有機合成的重要意義

[展示]胰島素的合成史;宇航服的特殊材料;生活中的有機材料

[問題]胰島素在狗身上發(fā)現(xiàn)的，還要人工合成呢？宇航服天然的棉、麻、毛來制作不行嗎？

[學生活動與障礙點]現(xiàn)在人們崇尚自然，為什么還要人工合成有機物呢？教師講解胰島素的合成史，讓學生體會有機合成的重要性和必要性。

（本環(huán)節(jié)設計意圖：用學生熟悉問題情境快速抓住學生的注意力，激發(fā)學生學習熱情。）

環(huán)節(jié)二 ?解決思維障礙，了解有機合成。

任務一：討論寫出以乙烯為原料制乙酸乙酯

[學生活動與障礙點]學生雖然學習了高中全部典型有機物，但是對于有機物之間的關聯(lián)，官能團之間的轉換還是沒有形成自己的知識網(wǎng)絡。因此自己設計合成方案時會出現(xiàn)困難，小組同學間互相討論，找到自己知識網(wǎng)絡的漏洞，調(diào)整自己的合成路線。

（本環(huán)節(jié)設計意圖：給予學生充足時間，讓學生進行設計——討論——調(diào)整——板書——講解，讓學生的障礙外顯，慢慢突破，逐步梳理并健全有機物相互轉化的知識網(wǎng)絡圖。）

[問題]你能寫出乙醛在銀氨溶液中氧化的反應方程式嗎？你可以說一說乙醛是如何氧化的嗎？請你寫出乙酸和乙醇酯化的反應方程式，你可以講解一下反應的原理嗎？

[學生活動與障礙點]學生在教師的引導下板書方程式并講解反應原理，在此基礎上書寫陌生有機物的反應方程式。對于醛的氧化反應原理和酯化反應原理理解還存在問題，造成書寫方程式有困難，易錯。

（本環(huán)節(jié)設計意圖：對于醛的氧化原理和酯化反應原理的再認識，讓學生關注有機物官能團、化學鍵，在再認識、再理解的過程中，不斷的發(fā)展和完善學習有機化學中“結構決定性質(zhì)”這一重要的化學核心理念。）

環(huán)節(jié)三 ?認識逆合成

任務二：乙烯為原料合成草酸二乙酯。

[學生活動與障礙點]面對陌生的有機物，無法快速找到原料，小組活動，組間交流，確定設計方案。

（本環(huán)節(jié)設計意圖：利用學生在上一環(huán)節(jié)建立起來的知識網(wǎng)絡指導完成這一環(huán)節(jié)的任務。讓學生充足的時間里，慢慢消化吸收，最后通過同學間的交流強化，夯實。學生在這一環(huán)節(jié)關注到有機物的碳骨架結構，并找逆合成中有機物關鍵的切斷點，找到中間體，自己探索逆合成的一般方法。討論交流實驗方案，使學生思維過程外顯，更加有利于學生障礙點的突破，同時鍛煉語言表達能力，建立自信。）

環(huán)節(jié)四 ?應用逆合成法

任務三：合成苯甲酸苯甲酯。要求：1.選擇最簡單的原料。2.將設計思路用流程圖的形式表示出來

[學生活動與障礙點]面對陌生、復雜的有機物，如何設計合成路線。小組活動，組間交流，確定設計方案。

（本環(huán)節(jié)設計意圖：學生在前面的基礎上挑戰(zhàn)更具難度的任務，這時學生具有較強的自信，基本可以獨自完成任務。教師可以評價學生的學習效果，學生可以體驗本節(jié)學習方法的實踐價值，體會成功的喜悅。）

4.教學效果分析與教學反思

學生一開始幾乎不敢說話，相互之間只有眼神交流，通過環(huán)節(jié)二后，學生思維慢慢變得活躍起來，發(fā)言積極，就連平時最不愛回答問題的學生都積極主動的提出了問題，并和同學老師討論的神采飛揚。在應用逆合成法合成苯甲酸苯甲酯的過程中，原計劃進行討論后展示方案。結果學生并不積極，教師在巡視的過程中發(fā)現(xiàn)，很多學生早已完成， 情不自禁的進入了終極挑戰(zhàn)，完全沉浸在自己的思考中。整個課程中真正做到了以學生為主體，不僅是活動的主體，更是思維的主體，學生在活動中思考，在思考中建構知識體系，建構解決問題的方法。

在課后進行訪談和后測，主要內(nèi)容有：對本節(jié)課的總體感受，對基礎有機物之間的相互轉化，醛基氧化、酯化原理，逆合成中陌生有機物切斷點的選擇，設計完成復雜有機物的合成方案等。結果26/34學生完成了復雜有機物的合成方案。表明學生學習有機的思路更加清晰，可以運用逆合成法在設計復雜有機物的合成方法。學生在合成過程中不僅關注碳骨架的建立，還注意到極性鍵，官能團之間的相互影響。使學生的對于“結構決定性質(zhì)”方面到了很大程度的發(fā)展，學生對有機物結構的分析不局限在官能團，或單一類別有機物，而是更加具體、深入到了化學鍵極性、所連基團、甚至反應條件對有機物性質(zhì)的影響，并自主轉化成了對有機物學習的程序性知識，能夠?qū)δ吧鷱碗s的有機物進行自主的探究學習。

參考文獻：

[1]李俊.高中化學教材的研究和編制——人教版《有機化學基礎》模塊的使用策略.中學化學教學參考.北京.2009（4）：5

[2]王麗.基于學生認知發(fā)展需要設計教學——以高中化學選修5“羧酸酯”教學為例. 教學儀器與實驗.北京.2014（08）：5

作者簡介：

趙丹（1972.10-），女，吉林長春人，本科，漢族，中學高級，研究方向：課程、教學、評價改革研究。