基于任務驅動教學培養學生創新能力的實踐研究

鞏佳利

摘要：在“雙減”政策背景下，以培育創新人才為教育目標，以合成苯甲酸鈉為教學載體，精簡設計5個融合創新能力的學習任務，通過任務的完成，按一定的邏輯關系再識基礎性知識，建立有機合成路線的設計與評價思路及方法，形成解決相關問題的一般性思維模式，提升相關認知發展水平，與此同時，深度參與創新過程，凝練能力要素，培養和發展創新能力，促使學生創新思維飛躍發展。

關鍵詞：創新能力;任務驅動;有機合成

文章編號：1008-0546（2022）07-0054-06中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.07.014

一、問題的提出

創新是衡量一個國家科學技術發展水平的重要標志，而我國現行的教學方式卻不利于培養出大批創新型人才[1]。因此越來越多的教育家提出應該將創新人才的培養作為當前中國教育最重要的任務[2]。具體到化學學科，隨著課改的不斷深入，培養學生的化學創新能力也被寫入了《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》[3]。這就要求教師思考課堂中實施創新能力培養的教學方式。2021年7月中共中央辦公廳、國務院辦公廳發布的《關于進一步減輕義務教育階段學生作業負擔和校外培訓負擔的意見》文件中對課堂提出要求：要優化教學方式，強化教學管理，提升學生在校學習效率[4]。課堂是教育教學的主陣地，應向“45分鐘”要效果。顯然，化學課堂教學是培養學生創新素質的主要場所，有效培養學生創新能力的教學策略則是課堂教學中實現減負提能的研究重點。本文以研究苯甲酸鈉的合成的教學實踐為例，采用任務驅動教學策略，有效地培養和發展學生創新意識與能力，有助于實現創新型人才的培養目標，落實“立德樹人”教育的根本任務，同時，為一線教師的教學提供具有一定參考性的教學案例。

二、創新能力的內涵

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》提出：認識科學探究是進行科學解釋和發現、創造和應用的科學實踐活動，過程中要敢于質疑，勇于創新[3]。其表述較為抽象，能力劃分模糊，難以實踐。通過閱讀大量文獻，本文以新課標為依據，結合林堅在《專業技術人員創新案例讀本》中對創新能力的解讀，將化學學科的創新能力分為十個方面[5]，見圖1。

三、基于培養創新能力的教學分析

1.教學內容分析

苯甲酸鈉是工業生產中重要的化工原料，在紡織、醫藥、香料、食品等行業有著重要應用，其結構簡單，合成難度低，利于薄弱學生入手，合成思路豐富，涵蓋碳骨架和官能團的典型變化，有效地復習了有機化合物知識。其合成過程涉及猜想結構、設計方案、質疑方案、實踐等豐富的切合創新能力培養的活動，是培養學生創新能力的理想載體。

因此，本文確定以苯甲酸鈉的合成作為情境，以培養學生創新能力為目標，以有機化學知識為載體，分析教學素材、教學內容與創新能力之間的內在聯系，三者有機整合，劃分為三個主要教學環節：梳理設計思路→設計合成方案→優化設計方案，精心設計激發學生創新行為的探究任務，如基于目標物結構猜想原料、借助信息設計路線、實驗驗證路線合理性、互相評價方案、優化設計路線等活動，在一次次自主探究和舊與新的碰撞中，激發新思路、新思考，落實知識，提升創新能力。知識層面：復習有機化合物知識，提升知識運用水平和設計有機合成路線能力;能力層面：通過積極完成探究活動，培養學生化學學習、想像、批判、創造、問題解決等能力，真正將創新素養的培養落地，具體見圖2。

2.學情分析

受限于學習習慣、學習能力等因素，學生知識與能力薄弱，目前完成有機化學一輪知識復習，僅掌握典型官能團或結構的性質，呈現零散、碎片狀，尚未挖掘知識間的內在聯系，無法從本質上理解有機化合物的轉化過程，這就需要引導學生構建知識結構。學生在用基礎知識創新性地合成物質方面表現得更是一言難盡，一方面學生缺乏系統設計有機合成路線的方法;另一方面學生制備物質的經驗少，創新經歷空白，創新能力不能滿足合成有機化合物的需要。因此，兩方面只有共同發展，學生才能成功合成新物質。

3.教學價值

從認知發展和化學學科核心素養發展角度看，本課教學價值主要體現以下幾個方面：

（1）復習有機化學基礎知識，連接知識內在關系，運用結構化知識解決真實問題，將知識功能化，促進學生有機化學知識理解和運用水平提升。

（2）以苯甲酸鈉的合成為例，積累合成經驗，厘清有機合成路線的一般設計思路與方法，建立評價合成路線的角度與標準，形成合成有機物的思維模式，體會有機合成在創造物質方面的重要價值，為后面合成高分子提供基礎。

（3）在猜想、創造、評價、優化苯甲酸鈉合成路線的過程中，引導學生用已有知識與經驗挑戰新任務，進行創新實踐，積累創新經驗，培養學生的創新能力，造就出助力國家科技水平蓬勃發展的新型人才。

（4）以苯甲酸鈉的合成為例，累積以有機化學為載體培育創新人才的教學經驗，總結一定的相關教學策略，對其他教師在提升學生創新能力水平方面具有一定的借鑒和指導意義。

四、基于培養創新能力的教學實踐

1.整體教學思路

基于學情分析，本文確定合成苯甲酸鈉作為教學主題，以提升創新素質為教學目的，以減負提能為課堂標準，將各方面的創新能力融入有機合成的一般流程。設置恰當的學習任務，引導學生積極運用知識解決任務，復習典型官能團性質、轉化、檢驗，提升知識理解水平和運用能力。在活動中，深入地參與創新活動，反思創新能力運用過程，全面培養和發展學生創新能力，提升學生創新思維水平，達到滿足社會發展的素質人才的培育要求。通過學生自主完成五個任務，建立設計與評價有機合成路線的思路和方法，形成對有機物合成問題的整體性解決思路與方法，累積相關經驗與能力，見表1。

2.具體教學過程

【創設任務情境】

苯甲酸鈉是紡織、醫藥、香料、食品等行業中的重要化工原料，其產品每年產值高達數十億元，所以研究合成苯甲酸鈉是一個有價值的課題。

設計意圖：創設真實情境，了解苯甲酸鈉在生產、生活中的重要作用，引發學生對苯甲酸鈉合成的思考，激發學生合成物質的欲望，體會有機合成的社會價值。

任務1：請對合成苯甲酸鈉的原料提出猜想。

資料1：苯甲酸鈉結構簡式（見圖3）

【學生活動】結合資料，學生聯想到苯甲酸鈉的結構與甲苯的結構重合度高，猜測甲苯作為原料，運用甲苯的性質，嘗試建立苯甲酸鈉的合成路徑：甲苯→苯甲酸→苯甲酸鈉。

設計意圖：針對任務1 的解決過程，引導學生觀察目標產物，關聯已有知識，通過重合度對比分析，猜想原料，培養化學想像能力，在挖掘并運用已有知識基礎上，初步建立苯甲酸鈉的合成思路，培養化學學習能力。

任務2：請以乙烯或甲烷為原料，結合信息，設計苯甲酸鈉合成路線。

【過渡】甲苯難以從自然資源中直接提取，實際合成需要選取易獲取、儲量大的原料。乙烯、甲烷是眾多有機合成的基礎原料，中國是乙烯生產、天然氣開采大國，位居世界前列，乙烯、天燃氣的生產極大地促進了我國有機合成工業蓬勃發展。

資料2：幾種有機化學反應方程式（見圖4）

【學生活動】學生從結構變化、反應條件、反應類型三個角度，復習常見結構或官能團性質及轉化，梳理典型物質的轉化過程（烴→鹵代烴→醇→醛→酸）。再以任務1 的合成順序為基礎，學生通過閱讀、學習、理解、運用資料，小組合作設計合成路線，見圖5。

【小結】有機合成路線的設計思路（見圖6）：

設計意圖：針對任務2的解決過程，學生多角度整合典型官能團性質及轉化、碳骨架變化，發展化學學習能力，勾連知識的內在聯系，從而梳理有機化合物基本轉化思路，幫助學生系統性地整體理解有機化學知識，培養學生化學分析能力，促進學生知識理解水平提升。接著學生能夠對比分析原料與目標產物的不同，參考資料中的有機化學反應，設想中間體，合理安排轉化路線，設計苯甲酸鈉合成路線，建立設計有機合成路線的思路，培養創造能力、解決問題的能力，發展學生化學學習、化學分析能力。在此過程中，學生能夠用化學知識解決有機工業問題，體會知識應用價值，將知識功能化，培養實踐能力。

任務3：請用實驗驗證苯甲酸鈉合成路線的可行性。

【學生活動】首先，學生復習-CHO、甲苯、-X、-OH、-COOH、碳碳雙鍵、碳碳三鍵的檢驗方法，依據實驗思想（排除干擾），選擇合適的關鍵物質實證合成路線的可行性。

設計意圖：針對任務3的解決過程，學生復習典型官能團、結構的檢驗方法，完善有機知識結構，在實施驗證過程中，培養學生組織協調能力，發展實踐、解決問題的能力，提升學生化學學習能力。

任務4：請對苯甲酸鈉合成路線進行評價，尋找最佳合成方案。

【學生活動】經過討論、辯論等環節，學生認為應從步驟少、副產物少和反應條件簡單等角度評價方案，通過對方案質疑、反思，全體認為方案都有不足（見表2），決定在此基礎上再造合成路線（見圖7）。

【小結】有機合成路線的評價思路與標準（見圖8）。

【總結】有機合成的評價過程，其實也是尋求合成路線更優的過程。因此，有機合成路線的評價思路，也就是有機合成的優化思路。

設計意圖：針對任務3 的解決過程，通過討論、質疑、辯論等活動，學生實踐合成路線的評價過程，建立有機合成路線的評價思路，培養學生批判、綜合能力，發展化學學習、實踐、組織協調能力，通過推演最優合成路線，發展學生創造能力。在整體任務完成的過程中，培養學生的整合能力。

任務5：請暢談有機合成創造物質的未來發展。

【學生活動】通過本節課學習，學生經過反思苯甲酸鈉合成過程、討論合成工業發展，暢想有機合成的未來發展方向和道路，學生認為未來有機合成在創造物質方面要具備速度快、原子利用率100%、一步完成、便于生產、環保等優點，最終能夠實現“萬物合成”的目標。

設計意圖：在實踐苯甲酸鈉合成后，通過暢談以后的有機合成，學生進一步拓展有機合成發展思路，再面對有機合成任務時，能夠整體性思考問題的解決方案，感悟有機合成在創造新物質方面具有重要貢獻，提升創新思維水平。

五、基于培養創新能力教學案例的反思

1.基于任務驅動教學的實施有助于實現減負提能的教學目標

本課用任務驅動的教學策略，不需引導，自主探究，學生的學習過程變被動為主動，課堂氛圍輕松、活躍，增強學生的學習興趣以及主動獲取知識與能力的欲望，使得學生課堂上的思維自由度更好、思維活躍度更高。在合成苯甲酸鈉的過程中，舊知與新知頻繁碰撞，在一次次碰撞的過程中，有機化學知識結構化的進程加快，創新能力的培養提速，從而提升了課堂教學效果。這樣的課堂學習，學生不再因學習知識和完成任務而感到痛苦、疲勞，學生的知識運用與問題解決經驗更豐富、充實，知識掌握與運用、自身能力更夯實，課下只需配以少量作業即可實現大量課后任務的學習效果，從而達到學習減負的目的。

2.注重學習任務設計有助于培養學生的創新能力

關注學生能力培養的教學，要把握好任務的設計。完成學習任務是能力培養的主要途徑。好的任務一定是知識、能力、素材、學習行為有機地融合，分析知識的特征、功能、價值，分析能力的內涵與培育方式，分析素材承載的知識與能力發展，分析素材內容與學習行為（討論、質疑、獲取、運用、討論、解釋、創造等）的關系，再思考設計活動形式，形成正遷移學習過程，從而使學生知識與能力得到培養。本課任務2以乙烯或甲烷合成苯甲酸鈉作為學習素材，涉及有機化學基礎知識（官能團性質等）、創新能力（化學分析等能力），通過學習行為（思考、合作、討論等），借助書寫、展示等形式，成功地提升學生知識運用與創新能力。

六、結束語

本課以苯甲酸鈉的合成教學為例，立足于整體教學，思考化學知識、創新能力、素材、學習行為的內在關聯，在一定形式的任務中將四方面搭配好，按照一定順序排列任務，形成進階性的任務群，通過任務驅動，學生主觀能動性得到發揮，積極深入地參與學習任務，真正地促進學生認知水平提升與創新能力發展。

總體來說，本課是一次成功的教學實踐，學生的學習變得輕松高效，有效地實現知識與能力的培養目標，切實落實了“雙減”政策。

參考文獻

[1] 張文林.運用范例教學培養高中生化學創新能力初探[D]. 福州：福建師范大學，2015.

[2] 王厚雙，劉向麗.案例教學與大學生創新能力的培養[C].第十屆沈陽科學學術年會論文集，2013.

[3] 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[S]. 北京：人民教育出版社，2020.

[4] 胡浩.強化學校教育主陣地作用深化校外培訓機構治理——解讀《關于進一步減輕義務教育階段學生作業負擔和校外培訓負擔的意見》[J]. 工會博覽，2021（23）：59-61.

[5] 林堅，等.專業技術人員創新案例讀本[M]. 北京：中國傳媒大學出版社，2010.