指向化學(xué)核心素養(yǎng)的高階課堂初探

陳燁 沈穎

摘要：通過(guò)真實(shí)情境的設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，建立高階課堂的基礎(chǔ);通過(guò)模型的搭建、對(duì)比實(shí)驗(yàn)等動(dòng)手活動(dòng)，突破教學(xué)的重難點(diǎn)，促進(jìn)高階課堂的形成;通過(guò)小組展示、討論等同伴互助學(xué)習(xí)形式使每一個(gè)學(xué)生的思維都得到鍛煉和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：乙醇;核心素養(yǎng);高階課堂;教學(xué)設(shè)計(jì)

文章編號(hào)：1008-0546（2021）03-0073-04 中圖分類(lèi)號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.03.017

在有機(jī)化學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，教師往往遵循分子式一結(jié)構(gòu)式一物理性質(zhì)一化學(xué)性質(zhì)的主線，以講授為主，看似很有條理，強(qiáng)調(diào)了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念，但其實(shí)學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程非常被動(dòng)，主觀能動(dòng)性和學(xué)習(xí)的積極性并沒(méi)有被調(diào)動(dòng)，思維也不能得到很好的鍛煉，更談不上核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。普通高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”等五個(gè)維度[1]。布魯姆的教學(xué)目標(biāo)分類(lèi)法將“知道、理解”稱為低階思維，“創(chuàng)新、評(píng)價(jià)、分析、應(yīng)用”稱為高階思維。我們就簡(jiǎn)單地把能更好地促進(jìn)學(xué)生高階思維發(fā)展的課堂稱為高階課堂。高階課堂是課堂教學(xué)活動(dòng)的高級(jí)形式，相對(duì)于普通課堂而言，不再滿足于知識(shí)的傳授、學(xué)習(xí)和應(yīng)用，而是更注重思維能力的培養(yǎng)、訓(xùn)練和提升[2]。下面以蘇教版必修二“食品中的有機(jī)化合物”乙醇教學(xué)為例談?wù)勚赶蚝诵乃仞B(yǎng)的高階課堂。

一、教學(xué)背景分析

1.內(nèi)容分析

乙醇是同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)生活中經(jīng)常會(huì)接觸的物質(zhì)，比如含酒精的飲料、酒精燈中的酒精、殺菌消毒劑的主要成分等等，同學(xué)們基本可以自己歸納總結(jié)乙醇的物理性質(zhì)及燃燒等部分化學(xué)性質(zhì)。高中階段再次學(xué)習(xí)乙醇，我們需要解決的是從分子結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識(shí)乙醇和乙醚的同分異構(gòu)體關(guān)系;乙醇的催化氧化生成乙醛以及乙醛進(jìn)一步氧化成乙酸的化學(xué)性質(zhì)。學(xué)生在探究性的活動(dòng)中，從結(jié)構(gòu)的角度深化對(duì)乙醇的認(rèn)識(shí)，并初步建立起“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念，為后面烴的衍生物的學(xué)習(xí)提供研究模型。

2.學(xué)情分析

從學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備看，在本專題的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)掌握了甲烷、乙烯、苯分子組成、結(jié)構(gòu)特征、主要化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用，學(xué)會(huì)了比較各種烴在組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)上的不同，也初步了解了有機(jī)基團(tuán)與性質(zhì)的關(guān)系，為官能團(tuán)的學(xué)習(xí)打下一定的基礎(chǔ)。不過(guò)高一學(xué)生剛接觸有機(jī)化學(xué)，知識(shí)點(diǎn)散亂而不成體系。

從學(xué)生學(xué)習(xí)能力看，經(jīng)過(guò)一年多的化學(xué)知識(shí)和方法的學(xué)習(xí)，特別是高中化學(xué)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)初步具備了系統(tǒng)知識(shí)學(xué)習(xí)的能力，具備了一定的提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

從學(xué)生心理情況看，本單元知識(shí)十分貼近生活，都是生活中經(jīng)常接觸到的物質(zhì)，學(xué)生比較感興趣，覺(jué)得愿意比別人多知道一點(diǎn)點(diǎn)的探究欲望會(huì)比較強(qiáng)烈。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.通過(guò)模型搭建探究乙醇可能的結(jié)構(gòu)，通過(guò)理解同分異構(gòu)現(xiàn)象進(jìn)一步建立“微粒觀”。

2.通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)確定乙醇的結(jié)構(gòu)，鍛煉實(shí)驗(yàn)操作能力，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的探究能力。

3.通過(guò)分析乙醇到乙醛、乙醛到乙酸的轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步建立“守恒觀”和“轉(zhuǎn)化觀”。

三、教學(xué)重難點(diǎn)

1.乙醇結(jié)構(gòu)的確定。

2.乙醇化學(xué)性質(zhì)中的催化氧化反應(yīng)。

四、教學(xué)流程圖

教學(xué)設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

五、教學(xué)過(guò)程

引入：酒文化在中國(guó)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。“明月幾時(shí)有？把酒問(wèn)青天”這是思念親人的惆悵;“勸君更盡一杯酒，西出陽(yáng)關(guān)無(wú)故人”這是送別友人的不舍;“醉臥沙場(chǎng)君莫笑，古來(lái)征戰(zhàn)幾人回”這是征戰(zhàn)沙場(chǎng)的豪邁;“蘭陵美酒郁金香，玉碗盛來(lái)琥珀光，但使主人能醉客，不知何處是他鄉(xiāng)”這是笑對(duì)人生的灑脫。

環(huán)節(jié)1：人為什么會(huì)喝醉？

師：遇到不能解決的問(wèn)題，你們通常會(huì)怎么做？問(wèn)父母？同學(xué)？

生：有手機(jī)的話，百度問(wèn)“度娘”。

學(xué)生活動(dòng)：百度“人喝酒為什么會(huì)醉”，小組討論網(wǎng)略搜索結(jié)果，提出自己的觀點(diǎn)。

生1：乙醇在人體內(nèi)轉(zhuǎn)化為乙醛，乙醛又轉(zhuǎn)化為乙酸，最終分解成二氧化碳和水排出體外。

生2：百度資料顯示，乙醛為乙醇在體內(nèi)代謝的一種產(chǎn)物，可引起臉潮紅、心悸及血壓下降等不適癥狀。低濃度引起眼、鼻及上呼吸道刺激癥狀及支氣管炎。高濃度吸入尚有麻醉作用。表現(xiàn)有頭痛、嗜睡、神志不清及支氣管炎、肺水腫、腹瀉、蛋白尿肝和心肌脂肪性變。可致死。

生3：看來(lái)青少年真的是不能飲酒啊。

生4：我找到了一張圖片，非常形象啊（圖2）。

師：作為“化學(xué)人”，如果要我們用化學(xué)反應(yīng)方程式來(lái)寫(xiě)一寫(xiě)乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛，我們還有哪些需要知道的知識(shí)呢？

設(shè)計(jì)意圖：在《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）明確指出“真實(shí)、具體的問(wèn)題情境是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要平臺(tái)，為學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)提供了真實(shí)的表現(xiàn)機(jī)會(huì)”[3]。在一定的情境中學(xué)習(xí)有利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)，有助于知識(shí)的構(gòu)建和遷移，這種構(gòu)建與遷移就是廣義上學(xué)生思維能力提升的具體表現(xiàn)之一[4]。教師的智慧在于選擇合適的情境，而真實(shí)的情境常常是復(fù)雜的，需要教師用智慧抽絲剝繭，留下這堂課最適宜的主線貫穿整個(gè)課堂。

環(huán)節(jié)2：化學(xué)人眼里的“喝醉”。

生：書(shū)寫(xiě)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)方程式我們需要知道乙醇和乙醛的結(jié)構(gòu)式。

師：那我們已經(jīng)知道的是乙醇的分子式C2H6O，大家試著用手里的模型搭一搭乙醇可能的結(jié)構(gòu)。

生：展示兩種可能的結(jié)構(gòu)模型（圖3）。

師：這兩種結(jié)構(gòu)從原子的成鍵情況看有什么不同嗎？

生：一種有O-H鍵，一種沒(méi)有。

師：我們有沒(méi)有熟悉的含有O-H鍵的物質(zhì)？

生：水。

師：大家可以選擇桌面上的實(shí)驗(yàn)儀器和試劑說(shuō)明乙醇的結(jié)構(gòu)到底是哪一種？完成書(shū)P69觀察與思考實(shí)驗(yàn)1。

生：學(xué)生分組討論，選擇了鈉分別和乙醇、水的實(shí)驗(yàn)。

生：分小組展示自己的實(shí)驗(yàn)以及分析過(guò)程，確定乙醇的結(jié)構(gòu)。

信息：乙醛的分子式為C2H4O，利用手中的模型判斷“H”去哪兒了？

生：搭模型，確定乙醛的結(jié)構(gòu)式。

資料：銀匠使銀器光亮如新的秘密。

實(shí)驗(yàn)：完成書(shū)P69觀察與思考實(shí)驗(yàn)2。

生：根據(jù)手中的模型完成乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛的化學(xué)反應(yīng)方程式。化學(xué)人眼里的“喝醉”原來(lái)是因?yàn)橐掖荚谌梭w內(nèi)轉(zhuǎn)化為乙醛，而乙醛對(duì)人體產(chǎn)生了危害。

設(shè)計(jì)意圖：模型是認(rèn)識(shí)和理解分子立體結(jié)構(gòu)的重要資源，從甲烷、乙烯、乙炔的結(jié)構(gòu)、烷烴的結(jié)構(gòu)、到同分異構(gòu)體概念的建構(gòu)，老師們都喜歡用模型來(lái)幫助同學(xué)們認(rèn)識(shí)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)。江敏老師在“共價(jià)鍵”的教學(xué)中，也借助模型在教學(xué)過(guò)程中呈現(xiàn)出來(lái)的，有意義的學(xué)習(xí)過(guò)程，體現(xiàn)了客觀物質(zhì)的自然屬性[5]。本堂課，通過(guò)模型的搭建，幫助學(xué)生理解乙醇的分子結(jié)構(gòu)和乙醇催化氧化反應(yīng)、乙醛氧化成乙酸化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)。

環(huán)節(jié)3：為什么有的人“喝不醉”？

師：乙醛進(jìn)一步氧化成乙酸，我們家里常用的調(diào)料之一醋的主要成分就是乙酸，乙酸最終轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳從人體內(nèi)排出。乙酸的分子式是C2H4O2和乙醛C2H4O比多了一個(gè)氧原子，“O”從哪兒來(lái)到哪兒去？

生：大家試著用手中的模型進(jìn)一步搭出乙酸C2H4O2的結(jié)構(gòu)式。

生：分小組展示自己小組確定的乙酸的結(jié)構(gòu)式，完成乙醛轉(zhuǎn)化為乙酸的化學(xué)反應(yīng)方程式。

小組活動(dòng)：討論為什么有的人“喝不醉”的理由。

提問(wèn)：乙醇能直接氧化成乙酸嗎？展示查酒駕的方法。

設(shè)計(jì)意圖：1998年出版的《同伴互助學(xué)習(xí)》一書(shū)首次對(duì)“同伴互助學(xué)習(xí)”進(jìn)行了定義，英國(guó)的托平（Top-ping，K.）教授和美國(guó)的而利（Ehly，S.）博士指出：“所謂同伴互助學(xué)習(xí)，是指通過(guò)地位平等或匹配的伙伴（即同伴）積極主動(dòng)地幫助、交流和支援，獲得知識(shí)和技能的學(xué)習(xí)活動(dòng)[6]。”其實(shí)早在我們古代就有同伴互助學(xué)習(xí)的傳統(tǒng)，《學(xué)記》中就有“相觀而善之謂摩”強(qiáng)調(diào)了同伴學(xué)習(xí)的重要性。每個(gè)人的最近發(fā)展區(qū)有不同，整堂課設(shè)計(jì)了小組討論、分享和展示，主要是為了幫助那些思維能力和動(dòng)手能力相對(duì)薄弱的同學(xué)也能在40分鐘內(nèi)盡可能多的獲取知識(shí)。各方面能力強(qiáng)的同學(xué)也在互助中提升了自己的表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和領(lǐng)導(dǎo)力。

環(huán)節(jié)4：乙醇在生活中的其它應(yīng)用。

師：乙醇除了做酒精飲料還有其它什么用途嗎？

生：75%（體積分?jǐn)?shù)）的酒精做消毒劑、燃料。

視頻：乙醇汽油介紹。

師：美麗中國(guó)，我們是每一個(gè)行動(dòng)者，使用乙醇汽油，留下更多的青山綠水，金山銀山;適度飲酒不酒駕，為美好人生創(chuàng)造更多可能。

設(shè)計(jì)意圖：“綠水青山就是金山銀山”的環(huán)保理念需要從點(diǎn)點(diǎn)滴滴中滲透到學(xué)生的思想，化學(xué)學(xué)科的意義和價(jià)值從來(lái)都是“人類(lèi)進(jìn)步的階梯”而不是環(huán)境的破壞者。化學(xué)核心素養(yǎng)中的“科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任”呼之欲出。

六、板書(shū)設(shè)計(jì)

板書(shū)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖4。

七、總結(jié)反思

回顧整節(jié)課，通過(guò)對(duì)教材的“二次開(kāi)發(fā)”，教學(xué)內(nèi)容做了適當(dāng)深廣度的延伸，通過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)而有價(jià)值的問(wèn)題情境、引入動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、搭建模型等方式幫助學(xué)生形成“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”等核心素養(yǎng)。

1.真實(shí)情境是高階課堂的原材料

在《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）明確指出“真實(shí)、具體的問(wèn)題情境是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要平臺(tái)，為學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)提供了真實(shí)的表現(xiàn)機(jī)會(huì)”[7]。結(jié)合學(xué)生已有的知識(shí)體系尋找一個(gè)真實(shí)情境為依托，解決學(xué)生的未知是一個(gè)很好的切入點(diǎn)。含酒精10%的汽油是社會(huì)熱點(diǎn)，但很難在化學(xué)性質(zhì)的討論中一展拳腳。找尋各種資料之后鎖定了這樣的方案：從大量關(guān)于“酒”的古詩(shī)詞引入，一句“但使主人能醉客、不知何處是他鄉(xiāng)”引發(fā)問(wèn)題：人喝酒為什么會(huì)醉呢，開(kāi)始整堂課的發(fā)現(xiàn)之旅。酒精汽油放在最后作為點(diǎn)睛之筆。

2.搭建模型是高階課堂的引燃點(diǎn)

讓學(xué)生記住乙醇、乙醛、乙酸的結(jié)構(gòu)式，書(shū)寫(xiě)轉(zhuǎn)化的方程式不是一件太困難的事，無(wú)非默寫(xiě)一遍不行多默寫(xiě)幾遍罷了，但“唯有用學(xué)科獨(dú)特的視角審視問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，才能形成真正意義上的學(xué)科素養(yǎng)”[8]。知道了乙醇的結(jié)構(gòu)和乙醛的分子式，在推知乙醛的結(jié)構(gòu)時(shí)，模型成為學(xué)生思維的載體，可以若干次嘗試、驗(yàn)證、再嘗試、再驗(yàn)證……這不是腦子里的空想，而是明明白白的手里的兩個(gè)H原子去哪兒了？碳原子和氧原子如何分別保持4對(duì)和2對(duì)共用電子對(duì)，同時(shí)保持8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的真實(shí)存在。在反復(fù)的努力嘗試中，思維得到鍛煉，“微粒觀”“轉(zhuǎn)化觀”進(jìn)一步形成。高階課堂從來(lái)都不是“高深問(wèn)題”的代名詞，反倒是那些看起來(lái)不起眼，學(xué)生死記硬背也能記住但其實(shí)不理解被忽視的問(wèn)題，在思考和分析的過(guò)程中，奠定了學(xué)生良好的學(xué)科素養(yǎng)和高階思維的培養(yǎng)。

3.同伴互助是高階課堂的催化劑

同伴互助學(xué)習(xí)，充分關(guān)注學(xué)生間的差異，使差異成為教學(xué)的一種資源，充分利用這種差異及差距，發(fā)揮同伴互教互學(xué)，促進(jìn)每個(gè)孩子在其最近發(fā)展區(qū)得到最大可能的發(fā)展[9]。本節(jié)課設(shè)計(jì)了若干小組內(nèi)的分享、討論、展示，給予學(xué)生充分交流的機(jī)會(huì)，也更好地發(fā)展他們的語(yǔ)言表達(dá)能力，全方位提升素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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*本文系無(wú)錫市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度課題《指向化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的高階思維實(shí)踐研究》（課題批準(zhǔn)號(hào)為：I/D/2020/04）的階段性研究成果。