“烴”單元復習的“結構化”教學設計

摘要：在學生認知與知識發展兩個邏輯分析的基礎上，構建烴單元知識目錄結構，并重點就單元核心知識的學科思維方法進行總結提煉，利用“一表、一圖、六思維”結構化教學設計提高學生認識思路、知識關聯與核心觀念的結構化水平，培育學生學科核心素養。

關鍵詞：烴單元；結構化教學設計；高三化學復習；核心素養

文章編號：1008-0546（2022）02-0072-04中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.02.016

一、問題提出

“烴”單元是有機化學學習的起點。縱觀“烴”單元的內容（高三拓展型課程，上?？萍汲霭嫔纾瑥膶W科知識的學習角度而言，主要包括“烴的概念、同系物與同分異構體、烴的分類、烴的命名、幾種重要的烴（丙烯、丁二烯、甲苯）以及石油化工技術”等。這些內容如何形成系統的、有機的整體？如何找到這些知識之間的相互關系從而構建知識網絡，使知識結構化、層級化、有序化，達到學透弄通的目的；同時，就學科核心素養培育的角度而言，作為有機化學的起點內容，烴的學習與無機化學的學習在學科思維方法上有哪些異同？如何做到學習內容與學習方法的聯系與統一？研究與實踐證明，教學內容的“結構化”設計是促進學生從化學學科知識向核心素養轉化的關鍵，有利于提升學生認識思路、知識關聯與核心觀念結構化水平，發展學生化學學科核心素養[1]。

二、“知識結構化”設計的內涵與意義

“知識結構化”指的是將知識按照某種規律進行總結或歸類從而將知識組織起來，使其成為有良好知識結構的知識組塊存儲在頭腦中[2]。知識結構化有利于學習的記憶與理解，尤其針對單元教學而言更為重要?！敖Y構化”是實現知識向素養轉化的有效途徑，“結構化”水平直接決定著素養發展水平[1]?！昂诵乃仞B”時代下，素養為本的教學要轉變學生的學習方式，注重知識與認知的結構化，促進知識向學科核心素養與學習能力的轉化[3]。熊光祥認為，素養為本的化學課堂教學需要構建知識“結構化”的化學思維課堂?；瘜W課堂教學要通過嚴謹、規范的科學知識培養學生縝密的思維習慣和科學的思維方法，依據化學知識的結構化，塑造學生思維活動的結構化，達成化學學科核心觀念的結構化[4]。

三、烴單元教學內容結構化設計思路

通過對學科知識與學科核心素養培育兩個角度的分析，教學中首先通過學生認知邏輯與知識發展邏輯這樣“兩個邏輯”綜合歸納烴單元知識間的聯系、發展與變化，并在此基礎上建構烴單元知識目錄結構，便于學生好理解、長記憶、易應用；同時，總結歸納烴單元知識學習過程中諸如“歸類與分類、類比與對比、宏觀與微觀、普遍聯系、有序、可逆”等六大學科思維方法，體現了知識與能力培養的并駕齊驅，使所學內容精簡精煉、所學方法通識通用，從而提高學生認識思路、知識關聯與核心觀念的結構化水平，培育學生學科核心素養，如圖1所示。

四、烴單元復習教學“結構化”設計

1.基于學生認知邏輯與知識發展邏輯的“雙邏輯”分析與歸納

通過學生認知邏輯與知識發展邏輯兩個維度，分析單元知識內容之間的有機聯系（見表1），便于學生從宏觀整體的角度把握單元核心知識內容，理解知識內容間的發展與聯系，掌握單元知識分析的一般方法，提升學生認識思路的結構化水平，為后續建構單元知識目錄做好準備。

2.教學目標設定

在“雙邏輯”分析的基礎上進一步確立本堂課的教學目標。一是通過單元知識分析，理解烴單元知識發展脈絡；二是能在教師的引導下自我建構單元知識目錄，形成較為完整的知識框架；三是能運用化學思維方法進行分析總結，加深對“烴的分類、命名及幾種重要烴”等知識的理解和掌握。其中，“烴單元知識目錄建構與學科思維方法訓練”是烴單元復習教學的重點和難點。

3.單元知識目錄的建構

在單元知識“雙邏輯”分析的基礎上，學會從知識層級出發進行定位分析，建立“結構化、層級化和有序化”的單元知識目錄[5]，如圖2。通過以學生小組合作的方式在教師指導下自我架構單元知識目錄，厘清單元整體知識脈絡及重難點知識間的聯系和區別，便于知識的識記、理解和應用，更好地實現單元知識關聯的結構化、有序化和網絡化，從而達到高效學習、長效保持的目的。

4.學科思想方法提煉

單元復習中摒棄單一從知識角度炒冷飯的方式，而是通過思想方法的角度對知識進行歸納、演繹、比較、練習，理解諸如“歸類與分類、類比與對比、宏微觀聯系、普遍聯系、有序思維、可逆思維”等思想方法在烴單元學習中的應用，換一種方式理解審視單元知識，換一種角度認識單元知識的內涵與價值，提升學生核心觀念的結構化水平，加深對“烴的分類、命名及幾種重要烴”等核心知識的理解和掌握，有效實現學科核心素養培育目標。

（1）分類與歸類思想

分類與歸類在概念學習中尤為重要，兩者是相輔相成、辯證統一的。學習中，一方面要提升概括總結的能力，利用“異中求同”思維進行歸類，但同時要學會“同中求異”思維進行分類。如，烴的分類如表2所示進行，從而達到深刻理解教材134頁中烴的分類[6]。

在此基礎上，進一步引導學生利用“求異思維”就化合物進行分類思考，結果如圖3。

（2）類比與對比思想

在本單元學習丙烯和1，3-丁二烯性質時，因兩者均含碳碳雙鍵官能團結構，因此可通過從已學的乙烯性質出發進行類比，得到可發生加成、聚合與氧化反應。同時，鑒于丙烯分子中含有甲基，進一步可以通過類比甲烷光照時與氯氣發生取代反應，推測丙烯上的甲基在相同條件也可以發生取代反應；而1，3-丁二烯因具有單雙鍵交替的共軛結構，類比單烯烴的乙烯得到可發生“加成、聚合與氧化”反應的同時，它又應具有共軛雙鍵所特有的1，4加成反應。又如，在學習甲苯的性質時，同樣可以根據甲苯分子結構用苯和甲烷的性質進行類比，但同時考慮甲基與苯環之間的相互影響，推測甲苯中的苯環不完全等同于苯，甲苯分子中的甲基也不完全等同于甲烷，如圖4。

（3）宏微結合思想

在本單元中，宏微結合思想集中體現在組成、性質、現象與微觀結構之間的相互聯系。如，分子組成完全相同，結構不同的化合物（同分異構體）之間的性質存在差異；結構相似，但分子組成相差n個CH2的化合物（同系物）之間化學性質相似。又如，某烴能使溴水褪色是否分子中一定含有不飽和鍵？反之是否亦然？某烴能使酸性高錳酸鉀溶液褪色是否分子中一定含有不飽和鍵？反之是否亦然？在這些問題的分析思考過程中，離不開宏微結合的思想方法。同時，教學中通過給定組成、性質、現象等條件推測分子的微觀結構并進行符號的準確表征，做到“宏-微-符”三者的統一，深刻理解“結構決定性質、性質反映結構、符號表征結構”的觀念。例如，試寫出分子組成為C8H8符合以下條件的的結構簡式：

（1）若該烴是一種能使溴水褪色的芳香烴，則結構簡式為；

（2）若該烴不能使溴水褪色，且一氯代物僅有1種，則結構簡式為；

（3）以上兩種物質互稱為。

（4）普遍聯系思想

普遍聯系的觀點告訴我們，世界上的任何事物都不能孤立存在，而是互相聯系的。在烴單元教學中，普遍聯系思想主要體現在兩個方面。一是基團間的相互影響。如，丙烯分子中甲基對雙鍵的影響導致了不對稱烯烴與鹵化氫加成的馬氏規則——氫原子加在含氫較多的碳原子上；雙鍵對甲基的影響導致丙烯與氯氣單質在光照時甲基易發生取代反應；又如，甲苯分子中甲基對苯環影響導致苯環上與-CH3相連的碳原子的鄰對位與濃硝酸在一定條件下易發生取代反應；苯環對甲基的影響導致在加熱回流條件下-CH3易被酸性高錳酸鉀溶液氧化。二是物質間的相互轉化。如，從石油為原料得到烷烴、烯烴、炔烴、二烯烴、苯及其同系物，進而合成高分子材料，它們之間的相互轉化關系如圖5所示。

在今后的學習中，利用物質間普遍聯系的思想可以獲得更多種類有機物之間的相互轉化關系，并設計優化有機合成路線進行工業生產，造福人類社會。

（5）有序思維思想

如烴的命名，始終要抓住問題的主次順序，命名始終遵循“官能團先→主鏈長→支鏈?。òɑ鶊F種類小、編號?。钡拇涡蛟瓌t進行。

比如，請用系統命名法命名

如何命名呢（圖6）？先看第（1）小題。這是烷烴分子，所以第一考慮的是主鏈最長，因此主鏈為五個碳原子，其次考慮支鏈編號最小，故從左側開始編號，故該烴的名稱為2，2，3-三甲基戊烷。

對于第（2）小題，與第（1）小題比較，發現分子中一端位碳碳單鍵變成了碳碳雙鍵。雖然只有這一處變動，但由于碳碳雙鍵是烯烴的官能團，命名時首先要考慮選擇含有官能團的最長碳鏈為主鏈，并靠近官能團位置編號，故該烴名稱為3，3-二甲基-2-乙基-1-丁烯。

又如，在烴的同分異構體的書寫中，一般要遵循“碳鏈異構→類別異構→官能團位置異構”的有序思維方式進行書寫，確保異構體書寫的有序性、完整性。如，請寫出C4H6分子的鏈狀異構體結構簡式并命名。

（6）可逆思維思想

在聚合反應中，如何從單體合成聚合物？相反，如何從聚合物尋找其對應的單體？這就需要抓住“斷鍵與成鍵”這一可逆思維進行分析、尋找（圖7）。

五、結語

烴單元復習教學“結構化”設計可概括為“一表（雙邏輯知識序表）、一圖（單元知識目錄結構圖）、六思想（分類與歸類、類比與對比、宏微結合、普遍聯系、有序、可逆等學科思想）”。如果把單元復習教學比著是建設一座知識大廈的話，那么“一表”就是這座大廈的“脊梁”，是貫穿整個單元知識內容的線索與脈絡；“一圖”是建成這座大廈的“框架”，是單元的核心知識內容；而“六思想”正是承載大廈脊梁與框架的“支柱”，是學習理解知識與內容的精髓與內核。

教學的“結構化”設計是提高學生“認知思維、知識關聯與核心觀念”等結構化水平的前提與基礎。教學設計前要充分挖掘單元知識內容背后的邏輯與思想，深刻領會教材編寫的主旨與意圖，確保教學設計“結構化”的準確性；教學實施過程中要針對學生表現進行調整完善，確保教學設計“結構化”的發展性；做好問題引導、師生互動及練習評價，促進學生積極參與課堂，確保教學設計“結構化”的有效性。教學實踐表明，學生對“結構化”教學復習策略有很好的正反饋作用，學生參與課堂的積極性很高，教學效果良好，對提升學生自我學習反思、自我總結概括、自我建構知識網絡的能力，培養學生的認知水平與“結構化”思維等均具有很好的促進作用。

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）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]楊彥秀.高中化學知識結構化的構建探究[D].重慶：西南大學碩士學位論文，2020.

[3]劉飛，魏崇啟.基于知識結構化發展學生化學學科核心素養的研究[J].教育與裝備研究，2019，35（11）：56-58.

[4]熊光祥.構建知識“結構化”的中學化學思維課堂[J].中學化學教學參考，2019，501（9）：74-76.

[5]楊德紅.目錄式教學法在高三化學二輪復習中的實踐研究[J].化學教學，2016，353（8）：31-35.

[6]上海市中小學（幼兒園）課程改革委員會.化學拓展型課程（試用本）[M].上海：上?？茖W技術出版社，2009.