關(guān)注學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的化學(xué)教學(xué)

摘要：關(guān)注學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的化學(xué)教學(xué)，需要對學(xué)生的發(fā)展有整體考慮，既要促進(jìn)學(xué)生對知識的深層理解，也要發(fā)展學(xué)生的認(rèn)知技能。以必修2“乙醇”教學(xué)為例，基于對知識內(nèi)容及其教學(xué)價值、學(xué)生已有知識經(jīng)驗(yàn)的分析，在教學(xué)活動設(shè)計方面，以“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”為引領(lǐng)，以“有機(jī)物性質(zhì)”的學(xué)習(xí)為中心，將知識與認(rèn)知過程進(jìn)行整合，關(guān)注知識間的內(nèi)在聯(lián)系，幫助學(xué)生逐漸和連貫地形成較為系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)和認(rèn)識思路，力求讓學(xué)生的思維發(fā)展與知識的深層理解協(xié)調(diào)同步。

關(guān)鍵詞：乙醇；有機(jī)物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)；認(rèn)知發(fā)展；教學(xué)活動設(shè)計

文章編號：1005–6629（2013）12–0029–03 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

作為高中有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識的開端，必修2模塊選取與生活聯(lián)系密切的典型有機(jī)物（甲烷、乙烯、苯、乙醇、乙酸、糖、油脂、蛋白質(zhì)等）逐一展開學(xué)習(xí)。通過實(shí)驗(yàn)了解有機(jī)物的主要性質(zhì)，初步體會有機(jī)物的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對其性質(zhì)的影響，認(rèn)識這些有機(jī)物在日常生活的應(yīng)用或在化工生產(chǎn)中的重要作用等[1，2]。由于教學(xué)是分別針對某一具體有機(jī)物進(jìn)行的，并且這些有機(jī)物的主要性質(zhì)、典型反應(yīng)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等內(nèi)容有著明顯的差異，這些知識間的內(nèi)在聯(lián)系不易被發(fā)現(xiàn)或容易被忽視，學(xué)生在學(xué)習(xí)時往往會感覺這些知識是孤立零散的，隨著所學(xué)知識的增加學(xué)生難以建立對“有機(jī)物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”的整體而深入的認(rèn)識。為此，溝通相關(guān)知識間的聯(lián)系，關(guān)注具體有機(jī)物知識與更為基本、更為深刻的“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”這一學(xué)科思想之間的聯(lián)系，幫助學(xué)生逐漸和連貫地形成較為系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)和認(rèn)識思路就顯得尤為重要。本文以必修2“乙醇”的教學(xué)為例展開探討。

1 必修階段“乙醇”知識及其教學(xué)價值

從人教版必修2教科書的編排看，必修階段“乙醇”的知識內(nèi)容主要包括乙醇的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)（乙醇與金屬鈉的反應(yīng)、乙醇的燃燒、乙醇的催化氧化）、乙醇的組成、結(jié)構(gòu)式及羥基等，這是學(xué)生需要學(xué)習(xí)和掌握的具體知識。若教學(xué)只停留在對這些具體事實(shí)性知識的識記上，學(xué)生獲得的只是知識的簡單積累，而不能使學(xué)生已有的有關(guān)有機(jī)物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的知識得到重組和改造。有機(jī)化合物知識的教學(xué)核心在于引領(lǐng)學(xué)生把握“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的思想，形成對有機(jī)物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的認(rèn)識。學(xué)生要達(dá)成對“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的理解需要經(jīng)歷一個漸進(jìn)與發(fā)展的過程。由此需要思考，從“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的角度看，“乙醇”這部分內(nèi)容與之前的甲烷、乙烯和苯等知識有什么關(guān)聯(lián)？“乙醇”的學(xué)習(xí)將發(fā)展學(xué)生對有機(jī)化合物知識的哪些認(rèn)識？對這些問題的思考將有助于深刻理解知識的結(jié)構(gòu)及其教學(xué)價值。

按照認(rèn)識有機(jī)物“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的分析框架[3]，可以較為清楚地梳理乙醇與學(xué)生之前所學(xué)的甲烷、乙烯等在結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)方面的不同，表1列舉了從組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來分析乙醇和乙烷的主要性質(zhì)與反應(yīng)，由此可以引領(lǐng)學(xué)生把握有機(jī)物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對其性質(zhì)的影響。以此分析框架為指南，可以促進(jìn)學(xué)生依據(jù)所學(xué)相關(guān)知識的遞增而整體把握“有機(jī)物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”的關(guān)系，從而建立連貫而深入的理解。

依據(jù)表1中的分析框架，對學(xué)生的學(xué)習(xí)和認(rèn)知發(fā)展來說，必修階段“乙醇”知識的教學(xué)價值主要分為三個方面[4]：第一，認(rèn)知價值?；趶慕M成、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與官能團(tuán)的角度，豐富對有機(jī)物（乙醇）的認(rèn)識。第二，發(fā)展價值?；谂c乙烷的比較，基于乙醇與鈉反應(yīng)比水與鈉反應(yīng)緩和的比較等，初步體會乙醇分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（官能團(tuán)、價鍵的極性）等對其性質(zhì)的影響，逐漸發(fā)展對有機(jī)物結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的認(rèn)識。第三，工具價值。即基于上述兩個方面，逐步形成認(rèn)識有機(jī)物性質(zhì)的思路與方法，使之成為認(rèn)識和分析解決相關(guān)問題的工具。

教師需要對知識（教什么）和過程（如何教）做出決策，即要用合適的方法去教最有價值的知識。上述知識內(nèi)容及其教學(xué)價值的分析是進(jìn)行教學(xué)設(shè)計的基本依據(jù)，有助于幫助教師解決教什么知識的問題[5]。

2 學(xué)生已有的知識經(jīng)驗(yàn)

學(xué)生已有的知識經(jīng)驗(yàn)會影響新知識的學(xué)習(xí)，有效的教學(xué)需要對學(xué)生有充分的了解。就必修階段“乙醇”的學(xué)習(xí)而言，學(xué)生已有的知識經(jīng)驗(yàn)包括以下幾個方面：一是對乙醇的了解，基于初中的學(xué)習(xí)和生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生已經(jīng)知道乙醇的元素組成和化學(xué)式或結(jié)構(gòu)簡式，知道乙醇易溶于水，易燃，能做燃料、溶劑等；二是基于甲烷、烷烴、乙烯和苯等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生對有機(jī)物中碳的成鍵特點(diǎn)及其性質(zhì)等知識有所了解，知道甲烷能發(fā)生取代反應(yīng)、乙烯能發(fā)生加成反應(yīng)等，并初步體驗(yàn)了通過實(shí)驗(yàn)了解有機(jī)物性質(zhì)、通過有機(jī)物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)認(rèn)識其性質(zhì)的學(xué)習(xí)思路；三是基于之前的學(xué)習(xí)，學(xué)生學(xué)習(xí)了化學(xué)鍵、共價鍵的極性、化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是化學(xué)鍵的斷裂與生成等，這些知識有利于促進(jìn)學(xué)生對乙醇的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其主要性質(zhì)反應(yīng)的理解。

對學(xué)生已有的知識經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，關(guān)注學(xué)生已有知識經(jīng)驗(yàn)與新知識的聯(lián)系，找尋兩者之間的差距，有助于教師設(shè)計出能促進(jìn)學(xué)生知識重組、并符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的學(xué)習(xí)活動。例如，考慮到學(xué)生的實(shí)際，與人教版必修2教科書中“乙醇”內(nèi)容順序的編排（乙醇的物理性質(zhì)→乙醇與金屬鈉的反應(yīng)→乙醇的結(jié)構(gòu)、羥基與官能團(tuán)→乙醇的氧化反應(yīng)（乙醇的燃燒、乙醇的催化氧化）不同，筆者認(rèn)為，在實(shí)際教學(xué)中需要將教學(xué)內(nèi)容順序做如下的調(diào)整：從教學(xué)整體思路來看，按照“用途—性質(zhì)—結(jié)構(gòu)”的順序來設(shè)計學(xué)習(xí)進(jìn)程；就乙醇的化學(xué)性質(zhì)的學(xué)習(xí)來看，按照從簡單到復(fù)雜、從熟悉到不熟悉來安排具體內(nèi)容，兼顧前后內(nèi)容的關(guān)聯(lián)與遞進(jìn)。為此，必修2“乙醇”教學(xué)內(nèi)容主線的設(shè)計具體如下：乙醇的用途與性質(zhì)——乙醇的化學(xué)性質(zhì)（依次為乙醇的燃燒、乙醇的催化氧化、乙醇與金屬鈉的反應(yīng)）——乙醇的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（乙醇與金屬鈉反應(yīng)的分析討論、乙醇與乙烷性質(zhì)的比較）。這樣的安排既體現(xiàn)知識的邏輯，又符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)。

3 關(guān)注學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的教學(xué)活動設(shè)計

關(guān)注學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的教學(xué)活動設(shè)計，需要將教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容轉(zhuǎn)化為具體的學(xué)習(xí)任務(wù)，圍繞學(xué)習(xí)任務(wù)將知識與認(rèn)知過程進(jìn)行整合設(shè)計相應(yīng)的學(xué)習(xí)活動，在這樣的學(xué)習(xí)活動中讓學(xué)生的思維發(fā)展與知識的理解協(xié)調(diào)同步，其設(shè)計框架如表2所示。

依據(jù)上述教學(xué)活動設(shè)計框架，必修2“乙醇”一課的學(xué)習(xí)進(jìn)程按照“用途-性質(zhì)-結(jié)構(gòu)”依次展開，其主要活動設(shè)計簡介如下。

任務(wù)1 從乙醇的用途了解其性質(zhì)

[問題1] 根據(jù)之前的學(xué)習(xí)和生活經(jīng)驗(yàn)，關(guān)于乙醇你已經(jīng)知道了什么？請從元素組成、結(jié)構(gòu)簡式、用途和性質(zhì)的角度進(jìn)行考慮。請寫出乙醇在生活生產(chǎn)中有哪些用途？這些用途反映了乙醇的哪些性質(zhì)？

[問題1-1]在一塊白板上有用油性筆寫的字，你能用什么方法將其清理干凈？這種方法利用了乙醇的什么性質(zhì)？

[問題1-2]乙醇可以作為燃料，請書寫其燃燒的化學(xué)方程式。與CH 燃燒的化學(xué)方程式相比較，兩者有什么共同點(diǎn)？

[學(xué)生認(rèn)知發(fā)展]回憶并調(diào)用已有的知識經(jīng)驗(yàn)，梳理對乙醇的已有認(rèn)識，建立乙醇的用途（燃料、飲料、溶劑）與其性質(zhì)（易燃、易溶于水，能溶解其他物質(zhì)等）之間的聯(lián)系。

任務(wù)2 通過實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)乙醇的主要化學(xué)性質(zhì)

[問題2]乙醇能夠燃燒，說明乙醇能被氧化。乙醇還能與其他氧化劑發(fā)生反應(yīng)嗎？

[學(xué)生實(shí)驗(yàn)]乙醇的催化氧化。向試管中加入3～4 mL無水乙醇，將一根潔凈的下端呈螺旋狀的銅絲在酒精燈的外焰上灼燒至紅熱，迅速插入乙醇中，反復(fù)多次。觀察銅絲顏色和試管中液體氣味的變化。思考如下問題：（1）銅絲的顏色先后如何變化？（2）乙醇被氧化成什么物質(zhì)？（3）綜合整個反應(yīng)過程，銅絲的作用是什么？（4）嘗試寫出實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。

[活動1]通過圖片示意和教師的講解，了解乙醇在人體內(nèi)的代謝過程。

[演示實(shí)驗(yàn)1]借助實(shí)驗(yàn)?zāi)M交警檢查酒駕的方法，認(rèn)識乙醇與強(qiáng)氧化劑（重鉻酸鉀等）的反應(yīng)。

[問題3]乙醇還有什么其他的化學(xué)性質(zhì)呢？

[演示實(shí)驗(yàn)2]觀察教師演示乙醇與金屬鈉反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。與以前學(xué)過的金屬鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，思考如下問題：（1）根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物的檢驗(yàn)，說明乙醇與金屬鈉反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是什么？（2）據(jù)實(shí)驗(yàn)測定，1 mol無水乙醇與足量的金屬鈉反應(yīng)可得到0.5 mol H 。請結(jié)合乙醇的結(jié)構(gòu)簡式，分析是什么氫原子參加了反應(yīng)？試著寫出乙醇與金屬鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式。

[學(xué)生認(rèn)知發(fā)展]在問題引導(dǎo)下，按照“實(shí)驗(yàn)觀察-現(xiàn)象分析-獲得結(jié)論-書寫化學(xué)方程式”的基本思路，學(xué)習(xí)乙醇的主要化學(xué)性質(zhì)（乙醇的催化氧化、乙醇與金屬鈉的反應(yīng)），在獲得知識的過程中體會通過實(shí)驗(yàn)研究有機(jī)物性質(zhì)的思路與方法。

任務(wù)3 從乙醇的性質(zhì)認(rèn)識其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

[問題4]煤油是多種烷烴的混合物，金屬鈉與煤油不反應(yīng)，而金屬鈉與乙醇卻能反應(yīng)，從中你能獲得什么啟示？

[問題4-1]按照表3所示，比較乙烷與乙醇的性質(zhì)，思考是什么原因?qū)е乱彝榕c乙醇性質(zhì)有如此大的差異？

[問題4-2]比較金屬鈉與水、金屬鈉與乙醇的反應(yīng)，兩者實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有什么不同？這說明了什么？

[學(xué)生認(rèn)知發(fā)展]在問題4的引導(dǎo)下，從有機(jī)物結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識其性質(zhì)的原因。針對問題4-1的分析，認(rèn)識乙醇的結(jié)構(gòu)，知道乙醇是由乙烷分子中的一個氫原子被羥基（-OH）所取代，乙醇和乙烷性質(zhì)的差異是由乙醇的官能團(tuán)（-OH）所引起的?；诮饘兮c與無水乙醇反應(yīng)比金屬鈉與水反應(yīng)緩和的比較，初步了解乙基對乙醇分子中羥基氫活潑性的影響，從而從官能團(tuán)、價鍵的極性等方面豐富和發(fā)展對“有機(jī)物結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的認(rèn)識。

任務(wù)4 總結(jié)學(xué)習(xí)有機(jī)物的基本思路

[問題5]根據(jù)今天對乙醇的學(xué)習(xí)，請你總結(jié)認(rèn)識有機(jī)物的思路和方法？

[學(xué)生認(rèn)知發(fā)展]反思這節(jié)課的學(xué)習(xí)，在互動討論中，師生共同總結(jié)認(rèn)識有機(jī)物的基本思路：以“有機(jī)物性質(zhì)”為中心，基于用途了解性質(zhì)，通過實(shí)驗(yàn)深入學(xué)習(xí)有機(jī)物性質(zhì)，從有機(jī)物性質(zhì)可以認(rèn)識有機(jī)物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)有機(jī)物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以解釋其性質(zhì)等（見圖1）。

總之，關(guān)注學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的教學(xué)，需要對學(xué)生的發(fā)展有整體考慮，既要促進(jìn)學(xué)生對知識的深層理解，也要發(fā)展學(xué)生的認(rèn)知技能。為此，需要考慮知識的結(jié)構(gòu)與價值、學(xué)生的基礎(chǔ)與認(rèn)知發(fā)展，知識獲得過程的性質(zhì)等要素[6]。以關(guān)注學(xué)生認(rèn)知發(fā)展為導(dǎo)向，注重溝通具體知識與學(xué)科思想方法之間的內(nèi)在聯(lián)系，圍繞教學(xué)核心內(nèi)容將知識與認(rèn)知過程進(jìn)行整合設(shè)計教學(xué)活動，旨在幫助學(xué)生逐漸和連貫地形成較為系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)和認(rèn)識思路，讓學(xué)生的思維發(fā)展與知識的深層理解協(xié)調(diào)同步。這值得深入研究下去。

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