有機(jī)化學(xué)教學(xué)中模型自主構(gòu)建的運(yùn)用探究

朱麗敏

摘要： 化學(xué)的學(xué)科知識(shí)及思考思維在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到很重要的作用。而隨著高考模式的改變，化學(xué)處于一種很弱勢(shì)的地位，無(wú)論是學(xué)生的選擇還是老師的看法，都在漸漸忽視這門(mén)學(xué)科。特別是浙江的化學(xué)學(xué)考放在高一進(jìn)行后，化學(xué)老師的教學(xué)任務(wù)更多的放在趕進(jìn)度上，因?yàn)橐鎸?duì)市期末考，還要在第二學(xué)期留下足夠的時(shí)間完成學(xué)校的學(xué)考任務(wù)要求。這無(wú)疑很是增加了化學(xué)的學(xué)習(xí)難度，更別說(shuō)來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情了，這無(wú)疑是與國(guó)家的新教改以及化學(xué)的學(xué)科素養(yǎng)背道而馳的。有機(jī)化合物知識(shí)點(diǎn)是化學(xué)學(xué)考的一大難點(diǎn)，不但要了解物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過(guò)程，在部分能力提升難題中還要探究空間構(gòu)型。通過(guò)模型的構(gòu)建及討論、探究，無(wú)疑是提升學(xué)生學(xué)習(xí)樂(lè)趣，并提升空間想象能力的一大法寶。

關(guān)鍵詞： 高中有機(jī)化學(xué);模型構(gòu)建;化學(xué)教學(xué);學(xué)生探究

隨著國(guó)家新課改的進(jìn)行，傳統(tǒng)的教學(xué)模式越來(lái)越難以滿足新時(shí)期課堂教學(xué)的需求。2017年發(fā)布的高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)明確提出了“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”這一關(guān)鍵的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，其要求學(xué)生立足于基礎(chǔ)知識(shí)，運(yùn)用分析、推理等方法來(lái)探究所學(xué)物質(zhì)的本質(zhì)結(jié)構(gòu)、組成要素及相互關(guān)系，從而創(chuàng)建合理的模型去解釋現(xiàn)象。

利用模型的確能加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，可在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中，由學(xué)生自主構(gòu)建模型一直不能落實(shí)到實(shí)處。有研究論文指出：79%的教師認(rèn)為新教材中模型構(gòu)建活動(dòng)對(duì)教學(xué)有指導(dǎo)意義，66%的老師認(rèn)為模型自主構(gòu)建教學(xué)可以給學(xué)生帶來(lái)科學(xué)研究的體驗(yàn)便于學(xué)生理解。可見(jiàn)教師們大多認(rèn)可模型教學(xué)的價(jià)值，具有開(kāi)展模型教學(xué)的意識(shí)和意愿。可實(shí)際上模型構(gòu)建的實(shí)際開(kāi)展情況及不理想：僅有36%的化學(xué)一線教師將模型應(yīng)用到教學(xué)中，且大多只是在教學(xué)中選擇實(shí)物模型展示，由學(xué)生自主構(gòu)建的課堂教學(xué)不足1%。大多數(shù)老師認(rèn)為學(xué)生自主模型構(gòu)建教學(xué)困難重重：儀器設(shè)備不足;學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課堂很難把握時(shí)間;教學(xué)任務(wù)時(shí)間緊;教學(xué)效果不明顯等等。

為探究化學(xué)模型構(gòu)建教學(xué)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知作用，本校在高一年級(jí)段16個(gè)班級(jí)進(jìn)行了對(duì)照實(shí)驗(yàn)，共分為A、B、C三組：A組采用模型自主構(gòu)建教學(xué);B組采用傳統(tǒng)教學(xué)后進(jìn)行模型自主構(gòu)建鞏固;C組采用傳統(tǒng)教學(xué)。所學(xué)內(nèi)容為化學(xué)必修2-第七單元-第一節(jié)-有機(jī)化學(xué)中碳原子的成鍵特點(diǎn)。

一、課前充分做好準(zhǔn)備：

教師只是傳播知識(shí)的媒介，學(xué)生有一個(gè)初映像知識(shí)更能實(shí)現(xiàn)知識(shí)的吸收。因此老師在挖掘好教材內(nèi)容，制定出教學(xué)方案時(shí)，學(xué)生也要在正式上課前初步認(rèn)識(shí)本節(jié)課的內(nèi)容，要帶著一個(gè)學(xué)習(xí)方向來(lái)聽(tīng)課。所以授課前一天布置任務(wù)：結(jié)合參考書(shū)完成書(shū)本60-63頁(yè)預(yù)習(xí)。

二、開(kāi)展有效的課堂教學(xué)：

一堂有效的課堂教學(xué)，需要老師的正確引導(dǎo)，也需要學(xué)生們認(rèn)真的探討研究。

（1）課前準(zhǔn)備：將前后桌4人分成一個(gè)小組共用一套模型器材，確定好組長(zhǎng)方便引導(dǎo)組員討論及合理分工，可以組內(nèi)先討論后推薦組員回答問(wèn)題。

（2）模型構(gòu)建順序安排：總體思路-由易到難。由書(shū)本的甲烷球棍模型及空間填充模型來(lái)做為參照對(duì)象，由一個(gè)碳原子發(fā)展到兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)碳原子的復(fù)雜分子模型構(gòu)建。再由烴的碳骨架延伸至氫原子的連接方式及空間構(gòu)型。

（3）模型構(gòu)建的自主模式安排： 構(gòu)建過(guò)程一共分為五步，分別是：

①提出問(wèn)題：根據(jù)目標(biāo)要求，選擇合適的原子及共價(jià)鍵數(shù)目種類(lèi)。

②模型初建：根據(jù)自己對(duì)知識(shí)的理解，完成模型的初步構(gòu)建，其過(guò)程一定是有波折及沖突的，需要組長(zhǎng)帶領(lǐng)組員討論，正確的提出優(yōu)點(diǎn);錯(cuò)誤的提出改進(jìn)意見(jiàn)。

③修正模型：針對(duì)組內(nèi)成員的討論，或者老師的提示，對(duì)模型進(jìn)行修正，確定正確的碳骨架、成鍵方式、氫原子數(shù)目及空間構(gòu)型。

④模型表達(dá)：完成搭建老師課堂的要求物質(zhì)。

⑤應(yīng)用模型：通過(guò)對(duì)模型各原子的數(shù)目，空間結(jié)構(gòu)觀察研究。完成分子式、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式、同系物、同分異構(gòu)體的定義及練習(xí)。

（4）模型建構(gòu)中出現(xiàn)的問(wèn)題：

① 不知道模型箱中球與棍子的代表的具體原子和化學(xué)鍵。

原子的選擇：球上存在一個(gè)孔洞的為能形成一個(gè)共價(jià)鍵的氫原子，具有四個(gè)孔洞的為能形成四個(gè)共價(jià)鍵的碳原子。有同學(xué)在選擇碳原子時(shí)無(wú)意中拿了一個(gè)帶有五個(gè)孔洞的氮原子，結(jié)果構(gòu)建出一個(gè)直線型的鏈狀骨架。

化學(xué)鍵的選擇：直線型的鐵棍代表單鍵，帶彈簧用來(lái)形成雙鍵或三鍵。有同學(xué)用直線型的鐵棍來(lái)形成碳碳雙鍵，一直抱怨儀器不夠人性化。

相同的共價(jià)鍵應(yīng)選擇相同的鐵棍，否則在描述空間構(gòu)型易出現(xiàn)錯(cuò)誤，如甲烷的正四面體結(jié)構(gòu)問(wèn)題，同一碳原子上氫原子存在的種類(lèi)問(wèn)題。

沒(méi)有匹配足夠的氫原子，碳原子未滿足8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

② 注重鏈狀骨架結(jié)構(gòu)，忽略環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

通過(guò)構(gòu)建模型，需要同學(xué)們理解每形成一個(gè)碳碳共價(jià)鍵會(huì)少2個(gè)氫原子，每形成一個(gè)環(huán)等同與形成一個(gè)碳碳雙鍵。

③ 沒(méi)能理解雙鍵或三鍵在不同的位置上是不同的物質(zhì)。

三、布置針對(duì)性的課堂習(xí)題：

通過(guò)模型建構(gòu)，很容易完成平時(shí)很難理解的空間問(wèn)題。課堂練習(xí)主要集中在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式、同系物、同分異構(gòu)體的練習(xí)，共線、共面問(wèn)題等等。

四、課后3組班級(jí)教學(xué)思考：

A組：

缺點(diǎn)：上課時(shí)間不能充分利用。在實(shí)際課堂中，學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)進(jìn)度很難把控;討論的方向各種各樣;動(dòng)手能力較差導(dǎo)致本來(lái)3分鐘一組實(shí)驗(yàn)的安排拖延到5分鐘;整堂課的教學(xué)進(jìn)度只能到同系物為止，同分異構(gòu)體的知識(shí)點(diǎn)還來(lái)不及討論注意事項(xiàng)。

優(yōu)點(diǎn)：全體成員基本上都參與了課堂活動(dòng)，整個(gè)課堂氣氛活躍。極大的、有效的提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在空間結(jié)構(gòu)上使很多理性思維較差的女同學(xué)都能掌握。在課堂練習(xí)反饋及課后作品批改中，發(fā)現(xiàn)，很多平時(shí)認(rèn)為易錯(cuò)的，需要想象力的題目能優(yōu)異的完成。

B組：

缺點(diǎn)：缺乏了核心素養(yǎng)中推崇的探究精神，前面的理論課授課時(shí)，有學(xué)生注意力不集中。

優(yōu)點(diǎn)：上課知識(shí)點(diǎn)能全部得到傳授。學(xué)生在自主搭建模型時(shí)，錯(cuò)誤較少。作業(yè)完成情況比較優(yōu)秀。

C組：

缺點(diǎn)：缺乏核心素養(yǎng)中推崇的探究精神，對(duì)于空間想象能力較差的同學(xué)很難掌握鏈狀或環(huán)狀骨架結(jié)構(gòu)，也難理解烷烴超過(guò)2個(gè)碳原子后碳鏈呈鋸齒狀結(jié)構(gòu)。作業(yè)完成情況中理論部分很好同分異構(gòu)體類(lèi)題目存在較大問(wèn)題。

優(yōu)點(diǎn)：上課知識(shí)點(diǎn)能全部完成。能完成多題隨堂練習(xí)。

經(jīng)過(guò)課堂研究后，我們認(rèn)為積極培養(yǎng)學(xué)生們的模型構(gòu)建能力能很好的促進(jìn)學(xué)生的學(xué)科綜合能力，對(duì)學(xué)生化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)發(fā)展有重要的影響。在掌握教學(xué)進(jìn)度的前提下，讓學(xué)生多一點(diǎn)的模型構(gòu)建能力是很有必要的，為學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)和全方面發(fā)展提供更多的助力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 常靖?jìng)ィ憞?guó)志.證據(jù)推理與模型認(rèn)識(shí)素養(yǎng)在高中化學(xué)教學(xué)中的有效落實(shí)[J].山東化工.2021（01）

[2]張雪.高中化學(xué)教學(xué)中“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”核心素養(yǎng)的培養(yǎng)[D]. 哈爾濱師范大學(xué).2018