WWHW思考模型對比醇和酚中羥基活動性的教學實踐*

張 禹，趙文霞，張彩芳，劉利利，梁永鋒，馬文霞

(寧夏師范學院化學化工學院，寧夏 固原 756000)

1 問題的提出

1.1 背景和理論依據

現階段我國基礎教育課程改革以“核心素養”作為出發點和歸宿。學科核心素養是學生在學科(或特定學習領域)學習中取得的體現學科本質的關鍵能力和必備品格。鑒于課堂中以及課后的教學反饋，人教版舊教材到新教材的關于醇和酚的實際教學所暴露的問題有以下幾點：(1)教師在教學中多以語言闡述；在PPT上展示和借助板書對醇和酚的概念及性質的教學，沒有讓學生真正參與到課堂中，體會為什么有這樣的性質，體現性質的原因是什么。(2)學生在教師的語言灌輸下得到的知識易出現記不牢和混淆的情況，導致教學效果不理想，學生成績差。(3)基礎教學效果有偏差，在高三綜合復習階段學生對選擇性必修3中所學有機物官能團的知識也會出現理不清、不會用，教師反復強調的尷尬局面，最終導致學業不理想。

《中國高考評價體系說明》中，基于化學學科核心素養所進行的課堂實驗設計是落實本學科核心素養的最好途徑[1]。學生在必修一中掌握了一定金屬的活潑性和特征反應；在必修二中已經了解有機化學反應的特點，對有機物官能團有了淺層次認識；在宏觀層面掌握什么是乙醇和苯酚，并已經掌握了關于乙醇和苯酚的性質。通過引導學生構建類似于：認知的知識是什么(What)？所認知的知識價值是什么(What)？所認識的知識是如何產生的(How)？為什么所認識的知識是合理的(Why)？的知識體系，從根本上掌握羥基在不同物質類別中的活動性差異。

1.2 設計依據

在新教材中，醇和酚這兩種官能團為“羥基”的有機物在同一節教學內容中，依據課標中學業水平評價標準，明確要求學生能區分醇和酚以及這兩者的性質。基于上述情況，以人教2017版高中化學教材選擇性必修3中醇和酚的教學內容為主體實驗教學為手段對教學內容進行深入探究，通過分析學生認知水平，以學生己有的知識為依據，綜合、整體地選擇教學方法，站在實際的教學角度融合各要素[2]。以WWHW認識思考模型為參考框架[3]，將兩種有機物中羥基的活動性強弱通過對比實驗進行情景教學。突出化學學科核心素養五個維度中“證據推理與模型認知”和“科學探究與創新意識”這兩個維度，進一步提高學生的關于醇、酚本源性知識的認知。

2 教學方案和流程

2.1 教學思路

教師引導學生解決實驗中所遇到的疑點和難點進而強化學生的發散思維，在課堂教學中潛移默化地滲透學科核心素養，使學生達到新課改所要求的素養要求。實驗為主的鞏固教學在課前需向學生解決的疑難問題有以下幾點[4]。

(1)實驗室中苯酚為固體，需配制成溶液。在有機溶劑中可選擇乙醚、丙酮、四氯化碳等有機溶劑。由于有機溶劑大多有毒，不宜作為學生的探究實驗，因此選擇純水去溶解苯酚固體。雖然苯酚在純水中的溶解度較小但用水作為溶劑既可以體現無毒環保的綠色化學思想，又可以讓學生體會物質間“相似相溶”的原理。同時純水也可以和一些活潑金屬反應，在設計對照實驗的過程中就便于引導學生在設計和評測實驗流程的選擇中應更加嚴謹，這樣既增加了實驗的豐富度，融合不同模塊的知識，也可加深學生學習體會。

(2)在參與反應的金屬的選擇上，由于要與苯酚溶液[5]和乙醇溶液反應因此現象要分明且具有代表性。在實驗設計中將參與反應的金屬是如何選擇的由表2所體現。

(3)實驗所用苯酚溶液和乙醇溶液均為0.5 mol·L-1的稀溶液，用水溶解苯酚切實可行，且實驗在室溫下進行。

2.2 教學情境的創設

基于學生已有乙醇和苯酚的知識，通過設疑來創設一個真實的教學情景，開展對照實驗并進行由教師引導、學生間互動的實驗流程，既強化了學生對有機物官能團中羥基的認識，又通過討論物質間化學性質差異的原因在何處進行實驗探究，鍛煉了學生分析問題和解決問題的能力，詳見表1所示。

表1 教學情境創設

基于化學學科核心素養教學的一個顯著特征是，所提出的問題來源于真實情景，是原生態的。教師設立真實情景，可以極大促進學生學習的積極性和效果。

2.3 實驗設計

2.3.1 實驗用品

藥品：苯酚固體、無水乙醇、鎂條、鋁片、鋅片、鐵片

實驗器材：10 mL試管3支

2.3.2 實驗探究活動1

將打磨過的鎂條，鋁片、鋅片、鐵片裁剪為1.0 cm長，0.5 cm寬的金屬條，分別與苯酚溶液和乙醇溶液反應觀察實驗現象。

設計意圖：指導學生實際動手操作，加強對實驗的理解和動手能力。將鎂條、鋁片、鋅片、鐵片分別與苯酚溶液和乙醇溶液反應觀察實驗現象，從而選擇最優金屬，實驗結果[6]如表2所示，由表2可知，選擇鎂條為宜。

表2 金屬與稀苯酚水溶液反應現象

2.3.3 實驗探究活動2

將打磨過的兩根同尺寸的鎂條分別放入盛有3 mL苯酚溶液和3 mL乙醇溶液的試管中，觀察實驗現象，總結實驗結果。

設計意圖：引導學生主動完成實驗，培養“科學探究與創新意識意”這一核心素養，切身體會實驗探究的樂趣，激發學生在今后學習中自主實驗探究的欲望，總結并得出實驗結論：酸性 苯酚溶液>乙醇溶液。

2.3.4 學生討論總結

(1)由實驗現象可知：

打磨過的鎂條放入苯酚溶液中迅速釋放出大量氣泡并驗證產物。驗證該氣體為H2；打磨過的鎂條在乙醇溶液中幾乎不反應。

(2)得出實驗結論：

濃度相同時苯酚溶液的酸性強于乙醇溶液。與金屬反應也可以置換出H2，進而也可證明苯酚溶液顯酸性。

2.3.5 實驗活動改進

若鎂條不打磨，實驗的現象和結論是否出現不同結果？

通過推理的方式也可得出結論。苯酚又名石碳酸，其水溶液呈現酸性，由于酸可與氧化物反應，表面的氧化薄膜反應后內部的鎂繼續反應，出現相同結果。

鑒于上述討論可以得出同樣的結論，由于金屬氧化物與乙醇不反應，那么是否將氧化鎂打磨掉也就不會影響實驗結果了。這樣也就鍛煉了學生“證據推理與模型認知”的能力。

2.3.6 鞏固練習

完成習題“鑒別乙醇鈉和苯酚鈉的堿性并解釋原因”。

設計意圖：苯酚鈉和乙醇鈉屬于強堿弱酸鹽，溶于水且都與水反應，實驗已經得到苯酚和乙醇酸性的強弱，既鞏固了實驗所學也回顧了鹽類的水解。

3 結 語

WWHW思考模型有助于對引起認知障礙的知識點進行深化學習。引導學生通過設計、評價、反思、優化實驗等手段進行探究式學習，從“發現(提出)問題——提出假設和猜想——設計實驗——分析解釋收集到的信息——得出結論”等方面構建實驗探究的學習的一般步驟，并在高中化學的實驗教學中提升學生化學學科核心素養[7]。WWHW思考模型的教學實踐以下述問題為出發點：

(1)關于苯酚和乙醇的化學性質我們學過那些內容？(What)

(2)已知學過的內容中，關于苯酚和乙醇的知識間有怎樣的聯系？(What)

(3)比較兩種物質中羥基的活潑性，我們如何綜合所學進行對照實驗？(How)

(4)基于什么樣的原因預設了本節課的實驗？意義在何處？(Why)

實驗探究活動讓學生真正參與到課堂教學中，重視創設真實且富有價值的情景。有真實性、有帶入感而且切近學生的認知，教師適當引導體現情景教學的功能和價值，蘊含真實問題引發認知沖突。課堂上大部分時間都是在學生思考交流和實驗探究中度過，實驗結束后學生在評價中通過討論、探究掌握解決實際問題的方法和能力。在師生合作、生生合作中享受科學探究帶來的喜悅、成就感，強化實驗技能，加深了化學學科核心素養“證據推理與模型認知”和“證據推理與模型認知”的理解[8]，貫穿課堂始終讓學生真正做到：學、思、行、拓展的結合。