基于認知模型的高中有機化學教學策略探究

胡裕全

摘 要： 結合2018年全國高考理科綜合能力測試卷中的有機化學試題，從建構認知模型、運用已建構的認知模型、根據題給模型、題給模型融合已建構的認知模型等四個角度深入探究基于認知模型的高中有機化學教學策略，提出分析問題和解決問題的方法，從而提高學生的解題能力，培養學生的化學核心素養。

關鍵詞：化學教學;有機化學;認知模型;核心素養

中圖分類號：G633.8 文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2020）09-0088-02

高中有機化學突出“結構決定性質”的觀念，要求學生從有機化合物的組成、結構、性質和變化等角度來研究和認識物質。認知模型是人類對真實世界進行認知的過程模型。學生可以通過建立認知模型，運用模型預測變化規律，解釋化學現象或物質結構等，揭示現象的本質和規律。本文從以下幾方面對基于認知模型的高中有機化學教學策略進行探討。

一、建構認知模型，加強基礎教學

高考有機化學主要考查一個關系網：烴（烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴等）、鹵代烴、醇、醛、羧酸、酯、氨基酸、蛋白質等的結構、性質、應用、合成及其之間的相互轉化關系。這里以加強有機化學中“官能團”的教學為代表，進行認知模型的建構。官能團反映一類有機化合物的共同特性，它決定了化合物的特殊性質。建立“官能團”認知模型，不僅能加強對基礎性、通用性知識的理解與鞏固，而且可以運用它分析化學反應的本質和規律，提高模型建構與認知的化學學科素養。下面以官能團“羥基”（醇羥基）為例，從“模型認知”方面看高中有機化學的教學。

二、運用已建構的認知模型分析和解決有機化學問題

高考有機化學試題中常見的考查內容有：有機化合物分子式、結構式、結構簡式、官能團名稱、有機物名稱等的書寫，官能團的性質及其轉化，有機反應類型的判斷和有機化學方程式的書寫等。對于這些內容，學生可以運用已建構的認知模型進行分析和推理。

例如，2018年全國高考理科綜合能力測試Ⅱ卷36題：由已建構的“羥基”認知模型就可得出葡萄糖與氫氣發生催化氫化即醛發生還原反應生成的A為醇;A中的部分羥基發生消去反應生成B;B中的羥基與乙酸發生酯化反應生成C。由此突破了高考化學選做題36題“有機化學基礎”的第一大難點——“入題難”的問題。落到實處，具體回答問題如下：（1）一個葡萄糖分子中含有五個羥基和一個醛基→分子式：C6H12O6。（2）A中含有的官能團的名稱為羥基。（3）由B到C的反應類型為酯化反應或取代反應。運用已建構的認知模型，通過分析、推理等方法解決化學問題，不僅提高了學生的應用能力，而且體現了綜合性和應用性。

三、根據題給模型，直接進行分析、歸納、演繹、推理等加以證實或證偽

例如，2018年全國高考理科綜合能力測試Ⅲ卷36題：（1）根據題給模型RCHO+CH3CHORCH= CHCHO+H2O，直接運用于合成路線圖中F→G即可推知F苯甲醛與乙醛、氫氧化鈉溶液加熱發生羥醛縮合反應生成G。（2）提取題干信息：碘代化合物E與化合物H在Cr-Ni催化下可以生行偶聯反應，結合分析合成路線模型中E與H發生偶聯反應生成Y的機理，演繹推理出E與F在Cr-Ni催化下發生的偶聯反應，產物的結構簡式也就能順利地書寫出來了。

四、提取題給模型，結合已建構的認知模型，形成新的知識塊

高考有機化學試題除了考查學生的基礎知識和基本技能等必備知識和關鍵能力外，在考查學生分析和解決化學問題的基礎上，還會出現一些信息分析題，如根據信息設計有機化合物的合成路線等，以落實應用性、創新性等方面的考查要求。根據題給信息設計有機化合物的合成路線，是近年來高考有機化學考查的重點，也是學生的難點之一。學生可從目標化合物分子開始采用逆推的方法來完成，即逆向尋找能順利完成合成目標化合物的中間有機化合物，從產物一直逆推出原料，經常需要將已有的反應模型和題目給出的反應信息相結合，設計出一條符合要求的合成路線。

例如，2018年全國高考理科綜合能力測Ⅰ卷36題（7）小題要求設計由苯甲醇為起始原料制備苯乙酸芐酯的合成路線。題給模型中直接由B氯乙酸鈉與氰化鈉發生取代反應生成C，C在酸性條件下酸化、水解生成D丙二酸，D丙二酸與乙醇發生酯化反應生成E丙二酸二乙酯。運用逆推法不難發現，本小題的關鍵在于苯甲醇怎么轉化為苯乙酸。結合已建構的“鹵化烴橋梁”模型可以得出，起始原料苯甲醇與氯化氫發生取代反應生成氯甲苯，氯甲苯與氰化鈉發生取代反應生成苯乙腈，苯乙腈在酸性條件下水解即可生成苯乙酸。有機化合物合成路線的設計主要考查碳鏈的增長或縮短、官能團的引入與轉化，把題給模型和已建構的認知模型有機地融合起來，進行分析、演繹、推理，就能進行新的有機合成路線的設計。這樣不僅提高了分析和解決有機化學問題的能力，而且增強了應用性和創新性。

總之，有機化學是高中化學的一個重要模塊，學生通過建立認知模型，運用模型系統地、靈活地、創造性地學習有機化學，可以提高自主學習、交流與合作、分析問題和解決問題的能力，還可以提高化學素養，加強學科與生活的聯系，突破思維盲點，提升學習興趣和學習效果。

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