基于核心素養進行思維進階的有機化合物教學設計

一、問題的提出

隨著全球化和信息技術的快速發展，教師應注重培養學生知識整合能力和創新思維，以適應國家的人才選拔需求。《國務院關于考試招生制度改革情況的報告》中指出，改革考試內容和形式，實現從“考知識”向“考能力素養”轉變。并且，化學高考命題以“價值引領、素養導向、能力為重、知識為基”為考查模式。基于此，如何在教學中落實核心素養，如何在教學中實現思維進階，成為教師需要面對的問題。

通過調研發現，有機化合物教學活動仍存在學生機械記憶和教師低效、重復教學的現象，究其原因是教師在教學實施中側重于知識學習，忽略能力進階和素養進階，且傳授的知識碎片化。這種現象的存在會導致學生無法深入思考，無法形成高階思維方式，難以滿足新時代對人才的需求。《普通高中課程方案（2017年版2020年修訂）》提出，重視以學科大概念為核心，使課程內容情境化，促進學科核心素養的落實[1]。高中化學教師應據此在有機化合物教學中應用思維進階模式。

二、教學設計思路

高階思維包括分析、評價、創造等復雜的認知過程。在“乙醇”教學中融入高階思維培養，有助于學生系統理解化學知識。

（一）挖掘教材內涵，關聯知識，培養分析思維

知識網絡構建：本課時涉及有機物結構、性質、反應機理及生活應用。在教學時，引導學生分析乙醇的結構（如官能團一羥基）與性質（如可燃性、與鈉反應、催化氧化等）的關系，讓學生理解“結構決定性質，官能團決定有機物性質”；再通過對比乙烷與乙醇的結構差異，分析為何乙醇能與鈉反應而乙烷不能與鈉反應，引導學生從化學鍵斷裂與形成的角度分析反應本質，構建“結構一性質一應用”的知識網絡。

實驗現象深度剖析：在乙醇催化氧化實驗中，讓學生觀察銅絲由黑變紅等現象，分析銅絲在反應中的作用，培養學生透過現象看本質的能力，提升學生分析思維能力。

（二）創設問題情境，引發思辨，發展評價思維

開放式問題討論：創設如“依據你的生活經驗，乙醇有哪些用途？”“不同的人酒量為什么不同？”等問題情境，讓學生從物質性質、環保、遺傳等多個角度進行思考和討論，培養學生批判性思考和評價的能力。

（三）鼓勵創新實踐，突破常規，培育創造思維

信息獲取和加工：引導學生閱讀課本中的“資料卡片”，了解乙醇進入人體后的代謝過程，對乙醇的性質進行深度思考和探討，體會飲酒對身體的危害。

（四）多元化評價，關注思維發展

采用過程性評價與發展性評價相結合的方式。過程性評價關注學生在課堂討論、實驗設計、問題解決等活動中的表現，考查學生分析問題、評價觀點、提出新想法的能力；發展性評價除了考查學生對乙醇知識的掌握程度，還設置開放性試題，如讓學生根據乙醇催化氧化的機理，判斷其他醇發生催化氧化的可能性，并書寫化學方程式，通過學生的答題情況評價其高階思維發展水平。

三、教學準備

（一）學情

已有基礎：學生在初中和高一階段已掌握物質的基本分類、物理性質與化學性質的區分方法，并對有機物的燃燒反應有所了解；系統學習了必修第一冊中離子反應、氧化還原反應等核心知識，具備化學方程式書寫和反應本質分析的能力。此外，學生對乙醇在生活中的用途（如消毒劑、燃料、飲品）已有直觀認識，且通過前期實驗課程積累了基礎的實驗操作技能。

潛在困難如下。在微觀結構方面，學生尚未建構“結構決定性質、性質反映結構”“官能團決定有機物性質”的概念，對官能團的作用機制缺乏深入理解，難以為乙醇分子中羥基的空間結構與其反應活性建立聯系，容易混淆羥基與無機物中氫氧根的本質差異。在反應機理方面，學生難以通過有關反應速率、產物生成的實驗現象推理反應的微觀過程，對反應類型的判斷易出錯，無法從化學鍵角度理解反應發生的原因。在知識遷移方面，學生缺乏將乙醇性質類推至其他醇性質的能力，難以構建有機化合物的“結構一性質一應用”的知識網絡，無法自主歸納官能團的共性

與特性。

（二）教學目標

知識目標：掌握乙醇的結構和性質，能準確書寫化學方程式并分析反應類型，認識乙醇在工業、生活中的實際應用。

能力目標：提升實驗設計和操作、數據分析、觀察能力；增強空間想象與抽象能力，掌握從微觀視角解析化學現象的方法；提高歸納總結與知識遷移能力，學會從個別物質性質推導出同類物質共性。

素養目標如下。宏觀辨識與微觀探析一建立“微觀結構一宏觀現象一符號表征”的認知路徑。科學探究與創新意識一—通過小組合作設計實驗方案與驗證假設，培養科學探究所需的素養，激發創新意識。證據推理與模型認知一構建“結構一性質一應用”的乙醇分析模型，并能將其遷移應用于其他醇的分析。變化觀念與平衡思想—認識化學反應中物質變化的普遍性。科學態度與社會責任一—樹立辯證看待化學物質的科學態度，增強合理使用化學品、推動綠色化學發展的社會責任感。

思維進階目標如下。層級化思維一—從認識個別物質性質到分析物質結構再到推測同類物質特性，形成由現象到本質、由個別到一般的思維進階路徑。批判性思維一通過對比乙醇的不同反應的差異，質疑傳統認知，培養多角度分析問題的思維習慣。系統性思維一一通過構建醇類物質知識網絡，培養對于知識點從孤立看待到系統認知的思維轉化能力。

四、教學實錄

（一）環節一“生活中的乙醇”

教師展示乙醇的相關圖片以引入情境，提出“依據你的生活經驗，乙醇有哪些用途？”這一問題，鼓勵學生談談對乙醇的認識。學生說出的答案有“酒香不怕巷子深”“可以消毒”…

教師在學生回答完問題后，引導學生總結乙醇的一些性質：1.乙醇沸點低，有揮發性；2.乙醇具有可燃性（與氧氣反應生成二氧化碳和水）；3.乙醇易溶于水，與水按任意比例互溶。

設計意圖：乙醇是學生熟悉且常見的有機物，對其的認知符合學生最近發展區。本環節有利于讓學生自主提煉已有信息、構建知識體系，將現實生活的場景與即將學習的物質聯系起來，實現知識的遷移和應用。

（二）環節二“探究乙醇的結構”

教師說：“已知乙醇的分子式為 C₂H₆O ，同學們覺得將乙醇分子式中的‘O’加入乙烷（分子式為 ?C₂H₆ ）的分子結構中可能有哪些情況呢？請同學們以小組為單位，利用所給的球棍模型材料，依據價鍵理論，設計并拼接乙醇的球棍模型。”在學生基于水與鈉的反應推測出乙醇的結構簡式為C ₂H₅OH 后，教師讓學生觀看乙醇與鈉反應的視頻；根據課本中的實驗7-4，完成乙醇和鈉的反應的實驗操作，記錄并描述現象，書寫化學方程式。

設計意圖：學生通過有目的、有計劃的實驗探究，開展“微觀結構一宏觀現象一符號表征”的學習，達到“知斷鍵、會書寫”的程度。首先，通過乙醇與烴的對比，從微觀角度預測乙醇與鈉反應時化學鍵斷裂的位置；其次，借助水與鈉的反應，從宏觀上預測乙醇與鈉反應的產物；最后，通過化學方程式來表征。學生在解決實際問題、將理論和實際相結合的過程中，能掌握科學探究方法，發展宏觀辨識與微觀探析素養，他們的思維也能得到進階。

（三）環節三“乙醇的催化氧化”

教師進行真實情境導入：一位工匠在焊接銀器、銅器時，觀察到器物表面有發黑的氧化膜，于是把器物在火上燒熱，再迅速蘸一下酒精，此時器物表面光亮如初。你知道這是為什么嗎？

學生重現課本中實驗7-5的過程，觀察、記錄、匯報實驗現象。有的學生匯報：“在乙醇的催化氧化反應中，銅絲先變黑后變紅。我們小組推測反應生成了水，另一種產物是乙醛，但當時只聞到乙醇的氣味。”教師評價道：“實驗7-5僅憑聞氣味無法直接感知乙醛的生成，老師將在實驗中引入希夫試劑。如果有乙醛生成，試劑會變成紅色[2]。”

教師在實驗結束后說：“請同學們根據乙醛的結構式，由乙醇變成乙醛發生的結構變化推測反應中斷鍵的位置。”為此，學生在小組內展開討論，將乙醇的球棍模型拆解后重新組合，之后觀看關于乙醇催化氧化的反應機理的動畫，自主完成化學方程式書寫，然后進行展示、匯報和互評。

設計意圖：小組討論以及生生互評能增強學生的合作能力與溝通表達能力，讓學生在思維碰撞中深化對知識的理解。學生通過對比乙醇和乙醛的結構來推測斷鍵位置，能鍛煉自身的觀察、分析與邏輯推理能力，培養證據推理素養；利用操作的方式將抽象知識具象化，有助于提升自身的模型認知素養。這樣也能進一步加深學生對反應機理的認識，促進學生的思維發展。

（四）環節四“再審乙醇的應用”

教師講述：“在生活中，我們可能會看到有些人飲酒后出現臉部變紅、嘔吐、昏迷等癥狀，而有些人喝了一定量的酒并不會出現上述癥狀。這是由什么造成的呢？”

學生閱讀“資料卡片”，觀察乙醇在人體內代謝的示意圖（如圖1所示），并結合生物學知識進行討論、匯報。

教師繼續講述：“一般人的體內都有乙醇脫氫酶，但不少人缺少乙醛脫氫酶，這會使體內的乙醛不易被氧化為乙酸，從而讓臉部甚至體表毛細血管擴張充血，并出現其他癥狀。要牢記‘最安全的飲酒量是零’。”

設計意圖：依據建構主義學習理論開展教學，能讓學生基于已有知識經驗主動探索，完善知識體系。學生借助資料，進行跨學科學習，鍛煉了信息提取、整合與邏輯思維能力；在教師的內容拓展中，學生能增強健康意識和社會責任感，將化學知識與生活實際相聯系，培養綜合運用知識解決實際問題的思維。

（五）環節五“高階思維發展診斷”

教師以板書的形式總結本課時的內容后，展示如下題目以對學生進行診斷。

1.物質的量相等的乙醇、乙二醇、丙三醇分別與足量的鈉反應，在相同條件下，產生的氫氣的體積比是

2.已知乙醇在催化氧化反應中斷裂的為如圖2所示的化學鍵，試回答下列問題。

結語

綜上所述，教師立足學生最近發展區，通過合理的情境創設、問題導向、科學探究、模型建構、高階思維培養和多元化評價，可以實現知識進階、能力進階、素養進階。實踐證明，思維進階模式在有機化合物教學中具有重要價值與意義。

【參考文獻】

[1］中華人民共和國教育部.普通高中課程方案（2017年版2020年修訂[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2］宋小媛.聚焦學科大概念的逆向教學設計：以“乙醇”為例［J」.中學化學教學參考，2024（23）：26-29.