應用紙牌游戲提升烴的衍生物復習效果的案例研究

楊立根

江蘇省中小學教研室第十五期重點資助課題“基于學科大概念的高中化學模型認知能力提升的實踐研究”（課題編號：2023JY15-ZA115）階段性研究成果。

摘要：? 選取24個有機化學反應，分別把每一個反應的主要反應物、次要反應物、反應條件和主要產物設計成紅、紫、藍、綠色紙牌，并仿照紙牌游戲設計游戲規則。設置實驗班與對照班，開展實證研究，發現紙牌游戲有助于學生掌握化學方程式，促進學生深度參與學習過程，提高學生學習興趣。

關鍵詞： 紙牌游戲； 烴的衍生物； 化學方程式； 案例研究

文章編號： 10056629（2024）04005104

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

進行“有機化學基礎”模塊教學實踐時，我們發現有機化學反應繁雜、不同類型的化學反應容易混淆和遺忘等是學生產生學習困難的主要原因。而目前有機化學復習主要采用知識羅列和習題鞏固的傳統模式，不僅消減了學生學習的主動性，影響有機知識的吸收，還阻礙了學生能力的提升［1］。

有研究發現，游戲在教學中具有積極作用，有助于克服學生學習參與度不高的問題。Peter等將紙牌游戲應用于有機官能團教學中，為學生提供更多的交流機會，對學生學習動機產生積極影響，進而加強對官能團轉化的理解［2］。也有研究者發現，把游戲教學引入到化學課堂里，不僅能提高自主學習的能力，還有助于發展學生的合作、競爭能力［3］。任紅艷等設計紙牌游戲，幫助學生通過微觀表征使得符號表征深刻化，實現不同表征之間的轉換和錯誤概念的轉變，從而建構深刻的化學平衡觀念［4］。借鑒以上游戲教學實踐，設計適合高中有機化學教學的化學方程式紙牌游戲，并在烴的衍生物復習課中進行實踐研究。

1? 紙牌游戲設計

選擇“有機化學基礎”模塊“烴的衍生物”內容中的24個有機化學反應，這些反應是學生集中學習的、容易產生錯誤的，在近年來高考評價中出現頻率較高的反應。

1.1? 內容設計

對于每個反應，區分主要反應物、次要反應物、反應條件和主要產物，分別對應紅、紫、藍、綠四種花色紙牌。之所以設計四種花色，是因為有機反應都涉及反應物、條件、產物等，而反應物又可以分為主要反應物和次要反應物。4種花色紙牌中，紅、藍、綠紙牌每種花色各為24張，紫色紙牌因有3個反應的次要反應物有2種，因此多出3張紙牌，故四種花色紙牌共99張。紫色紙牌中有一張空白，是因為乙醇的消去反應沒有次要反應物。藍色紙牌中有7張不需要條件，表示有7個反應常溫常壓條件下就可以發生（見表1）。

1.2? 紙牌制作

紙牌材料為硬質紙板，長約10厘米，寬6厘米，可以利用廢紙盒，或者購買硬質便簽。在裁剪好的硬質紙牌或者便簽上，分別用四種顏色的記號筆寫出24個有機化學反應的主要反應物、次要反應物、反應條件和主要產物（見圖1）。

1.3? 游戲規則

游戲在4位學生之間進行，另選一位學生做裁判，在游戲過程中裁判參與討論出牌是否錯誤、負責記錄出牌錯誤的原因，統計每位選手錯誤次數等。裁判和選手在游戲之前由學習小組確定。

4位學生分別拿某一種花色的紙牌，一輪游戲結束后交換游戲角色和紙牌的花色。游戲開始時，拿紅色紙牌的學生甲率先打出一張紙牌，拿紫色紙牌的學生乙根據學生甲的出牌打出另一次要反應物的紙牌，然后拿藍色紙牌的學生丙打出反應條件的紙牌，最后拿綠色紙牌的學生丁打出主要產物的紙牌，同時要說出其他產物（如乙醇的消去反應產物有乙烯和水，學生丁在打出標注乙烯綠色紙牌的同時，要說出產物水，沒有說出，則記錄1次錯誤）。四個選手出牌結束，紙牌標注的信息構成一個完整的有機化學反應。在游戲的過程中，由裁判和參賽選手共同確認出牌是否正確，如出牌錯誤，則收回，重新出牌，裁判負責記錄每位學生出牌的錯誤次數。參賽選手在游戲過程中也可以提出挑戰，要求裁判核實出牌正誤，但如果挑戰失敗，記錄該選手1次出牌錯誤記錄。

所有學生手中的紙牌全部打完，一局游戲結束，然后重新抽簽，決定新的角色，進行新一局的游戲。整個游戲的過程以失敗次數最少的為優勝者。

2? 紙牌游戲的教學應用

在烴的衍生物復習課中實施紙牌游戲，研究紙牌游戲在烴的衍生物復習課中的作用，探究紙牌游戲對學生化學方程式掌握和化學學習興趣的影響，以及學生對紙牌游戲的態度。

2.1? 實施對象

紙牌游戲的實施對象是某省級重點高中二年級1個班，任課教師為研究者本人，該班級共47名學生。實驗班和另外5個班級227名學生的化學成績沒有顯著差異。學生已經學習烴的衍生物，按照教學計劃，需要進行1課時的復習。本研究立足于教學實際，設計并實施化學反應復習的紙牌游戲。

2.2? 實施過程

5個對照班均采用傳統教學方式，教師引導學生按烴的衍生物官能團物質類別進行化學方程式的再認、記憶，然后在典型例題中應用化學方程式鞏固。對照班由另外5位化學教師任教，課前對任課教師不進行任何教學干預。

實驗班學生按照學習小組分為9組，每組5～6名學生進行游戲，其中包括1～2位裁判。對于整個課堂活動，全程進行視頻錄像，用于課后研究使用。由于改變了傳統的教學方式，學生樂于參與游戲的方式學習。

游戲開始，學生參與熱情很高，但很快就有學生出牌錯誤，經過小組討論，出牌錯誤的學生打出了正確的

紙牌，游戲繼續。隨著游戲的開展，不斷有出牌錯誤產生，在同學們不斷討論和修改之后，牌局繼續，直至手中紙牌全部打出，第一輪牌局結束，每小組錯誤次數平均6.7次。

第一輪游戲結束后，由各游戲小組的裁判匯報本組出牌過程中出現的反應物、反應條件、產物的典型錯誤并歸類分析。例如乙醇的消去反應和鹵代烴的消去反應條件混淆；酯化反應、消去反應的另一產物水漏掉等等。

隨后，交換游戲角色和拿牌花色（包括裁判在內的小組成員），依次進行牌局，直至每位成員都經歷不同的角色。通過記錄發現隨著牌局輪次增多，錯誤次數呈現明顯下降趨勢，如第五輪牌局學生錯誤次數每個小組平均1.2次，這和第一次的平均錯誤6.7次差異明顯。實驗表明經過紙牌游戲之后，學生能夠掌握24個有機反應中的22.8個，達到比較理想的效果。

紙牌游戲結束后，教師表揚累計出牌錯誤次數最少的小組和個人，總結紙牌游戲過程中容易產生的錯誤并分析錯誤產生的原因，歸納有機化學方程式書寫的注意事項。

2.3? 結果分析

完成教學后，通過測驗方式了解學生對內容的掌握情況，通過問卷調查知悉學生參與的情況與特征，以全面了解課堂教學效果。

2.3.1? 測驗結果分析

設計紙筆測驗，對實驗班和對照班進行教學評價。測驗內容是要求學生書寫主要的有機物之間轉化的24個化學方程式。24個方程式以流程的形式標明主要反應物和主要產物之間的轉化，在連接主要反應物和主要產物的箭頭上方注明序號，24個反應對應24個序號，學生按照序號順序寫出24個化學方程式。測試時間為15分鐘，由任課教師按照統一標準批改。每一個化學方程式書寫完全正確記1分，有書寫錯誤記0分。

測試回收有效問卷273份，有效率接近100%。實驗班學生平均得分22.2，而常模對照班級平均得分為18.3。獨立樣本t檢驗結果如表2所示，分析可知，實驗班學生得分顯著高于對照班。進一步分析發現，實驗班學生在反應條件以及有機次要產物的掌握方面更好，如很多方程式的產物中都有水生成，實驗班學生在方程式書寫過程中很少漏寫水。由此說明游戲在復習中發揮了更加有效的作用。

2.3.2? 問卷調查結果分析

為了解學生的學習狀態，教學結束后對學生進行課堂反饋調查。采用問卷調查方法，對象為實驗班學生，在5分鐘內完成。調查內容包括學生對紙牌游戲功能的認識、紙牌游戲中自己的參與程度、是否會把紙牌游戲當作一種學習方法等三個方面。

研究結果如圖4所示，分析可知，學生普遍認為紙牌游戲有助于化學學習，72%的學生表示“有幫助”（甲圖）。在紙牌游戲過程中，學生參與程度很高，87%的學生感到“高度參與”和“參與”，只有13%的學生認為自己“很少參與”或者“沒有參與”（乙圖）。此外，37%的學生表示會把紙牌游戲作為一種學習方法，31%的學生回答可能會（丙圖）。可見，在化學教學中，紙牌游戲作為一種學習方法受到學生歡迎，能夠大幅度提高學生參與程度，也有利于知識的理解與掌握。

3? 研究總結與展望

教學實踐表明，相對于傳統的有機復習課教學，紙牌游戲教學主要有以下幾點優勢：一是紙牌游戲貼近學生生活經驗，學生更感興趣，學習過程中更加投入；二是學生游戲過程中需要判斷對錯、思維更為活躍，學生的主體地位更加凸顯；三是學生在游戲的過程中，互相評價，互相學習，總結、反思提升，既促進了小組學習，又提升了合作能力和團隊精神；四是學生在活動過程中充分暴露了問題，有利于教師針對關鍵問題展開講解，針對性更強，更有利于學生的理解和掌握。

學生紙牌游戲的學習過程中，認知活動發動了游戲，而游戲又回過來加強認知活動［5］，紙牌游戲促進了化學教學效果提升。因此，紙牌游戲作為一種輔助教學手段值得在中學化學教學中推廣實施。當然，本研究是立足于研究者自身所帶的班級進行的研究，對于不同學情的學生，紙牌游戲是否能夠充分發揮教學作用還需進一步研究。此外，對于在新授課或者其他模塊的教學中，如何基于紙牌游戲原理，設計多樣的促進學生參與的教學活動，也還存在較大的研究空間。

參考文獻：

［1］閆朝璐. 基于模型建構的PBL教學在高中有機化學復習中的實踐研究［D］. 漳州：閩南師范大學碩士論文， 2023： 2.

［2］Peter T.， Bell， Bernat A.， Martinez Ortega， Ashlee Birkenfeld. Organic Chemistry I Cassino： A Card Game for Learning Functional Group Transformations for First-Semester Students ［J］. Journal of Chemical Education， 2020， （5）： 1625～1628.

［3］Phillips. Drama with children ［M］. Brasil： Oxford Do Brasil， 1999： 23～24.

［4］任紅艷等. 多重表征教學： 紙牌游戲中的化學平衡觀［J］.化學教育， 2015， （16）： 18～21.

［5］皮亞杰. 兒童的心理發展［M］. 濟南： 山東教育出版社， 1982： 42.