以自主學(xué)習(xí)單促進學(xué)生高階思維的教學(xué)嘗試—以高中化學(xué)必修2甲烷、烷烴的結(jié)構(gòu)教學(xué)為例

邵 婷

一、研究背景

1.自主學(xué)習(xí)單

自主學(xué)習(xí)單是指教師(或?qū)W生在教師的指導(dǎo)下)依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)要求和學(xué)生思維發(fā)展規(guī)律，結(jié)合教材內(nèi)容，設(shè)計相應(yīng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)與合作探究，遞進性地完成知識建構(gòu)的學(xué)習(xí)任務(wù)單。

2.高階思維

所謂高階思維，是指發(fā)生在較高認知水平層次上的心智活動或認知能力。它在教學(xué)目標(biāo)分類中表現(xiàn)為分析、綜合、評價和創(chuàng)造。

高階思維是高階能力的核心，主要指創(chuàng)新能力、問題求解能力、決策力和批判性思維能力。高階思維能力集中體現(xiàn)了知識時代對人才素質(zhì)提出的新要求，是適應(yīng)知識時代發(fā)展的關(guān)鍵能力。發(fā)展學(xué)習(xí)者高階思維能力蘊涵一系列新型的教學(xué)設(shè)計假設(shè)(如圖1所示)。

圖1

3.教學(xué)背景

高中化學(xué)必修2“甲烷 烷烴”教學(xué)中常規(guī)的教學(xué)目標(biāo)為：甲烷的結(jié)構(gòu)——正四面體；甲烷的特征反應(yīng)——取代反應(yīng)；一組概念：取代反應(yīng)、烷烴、同分異構(gòu)體、同系物……這些目標(biāo)學(xué)生只需要“低階思維”就可以完成，學(xué)生被動地記憶，可以說簡單粗暴。用“高階思維”要求對“甲烷 烷烴”這部分內(nèi)容進行重新設(shè)計，整合了教材內(nèi)容，安排了“甲烷、烷烴的結(jié)構(gòu)”作為第一課時學(xué)習(xí)的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生從“低階思維”轉(zhuǎn)向“高階思維”邁進，更深刻地理解甲烷的結(jié)構(gòu)以及簡單烷烴的結(jié)構(gòu)，并了解甲烷向其他烷烴變化的趨勢，知其然還知其所以然，充分提升學(xué)生的化學(xué)觀念和化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，更好地體現(xiàn)這節(jié)課的價值。

二、教學(xué)設(shè)計和自主學(xué)習(xí)單

1.教學(xué)內(nèi)容分析

作為有機化學(xué)的起始課，承擔(dān)著兩個任務(wù)：一是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)有機化學(xué)的興趣；二是引導(dǎo)學(xué)生從整體看有機化學(xué)，在頭腦中形成較系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架，為今后具體內(nèi)容的學(xué)習(xí)做好鋪墊。有機化合物的內(nèi)容與無機元素化合物的內(nèi)容有相似之處，知識上包括物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途、制備4個方面，涉及該物質(zhì)在能源、生產(chǎn)、生活、生命活動中的存在和應(yīng)用。但是與無機元素化合物不同的是，有機化合物的分子結(jié)構(gòu)是學(xué)生較新接觸的內(nèi)容，也是學(xué)生較難理解的內(nèi)容，需要進行重點和難點的突破。

2.學(xué)生認識水平分析

從學(xué)生的學(xué)習(xí)能力看，上課的學(xué)生主要是中等偏下層次的學(xué)生，學(xué)習(xí)動力還可以，但形象想象、連續(xù)思考、系統(tǒng)思考的能力較差，需要教師在教學(xué)中小步子、多臺階逐步引導(dǎo)。

從學(xué)生的知識基礎(chǔ)看，學(xué)生學(xué)習(xí)過甲烷的分子式、電子式、物理性質(zhì)、可燃性。內(nèi)容較獨立單一，本節(jié)課需要把甲烷與有機化合物的關(guān)系理清，并以甲烷為例認識幾種簡單烷烴的分子式、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡式。

3.核心線索

以幾個新概念為線索：有機化合物→烴→烴的衍生物→烷烴→甲烷。

4.學(xué)習(xí)目標(biāo)

(1)通過觀察實例歸納認識有機化合物、烴、烴的衍生物的元素組成特點。

(2)通過拼插分子球棍模型，認識較簡單烷烴分子的空間結(jié)構(gòu)特點，并初步掌握烷烴分子的幾種表示方法。

(3)進一步體會分類、歸納、從簡單到復(fù)雜的研究方法在研究有機化合物時的作用。

(4)通過對甲烷分子空間結(jié)構(gòu)的分析，體會科學(xué)發(fā)展是逐漸完善和進步的。

5.重點和難點

重點：甲烷的結(jié)構(gòu)特點。

孫思邈哈哈一笑：“老血不去，新血不生，沒事！這三個娃娃頭有點意思，老頭子我再領(lǐng)著幾位小兄小妹，陪他們玩玩，谷主你留好氣力，去對付方乾那難纏的老小子?！币贿吥ㄈプ爝叺难?，長吟道，“若夫乘天地之正，而御六氣之辯，以游無窮者，彼且惡乎待哉！變陣！”他一聲斷喝，其余六人重新步天踏斗，各歸其位，內(nèi)力一轉(zhuǎn)，陣勢甫變！

難點：甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)模型的建立、理解同分異構(gòu)體的概念。

6.教學(xué)過程

(1)學(xué)習(xí)任務(wù)一：認識有機化合物，認識“烴”和“烴的衍生物”(指向目標(biāo)1，3)

本任務(wù)主要使學(xué)生認識有機化合物，通過維勒合成尿素的史實，說明有機化合物與無機化合物沒有嚴(yán)格的界限；采用分類方法認識“烴”和“烴的衍生物”。教學(xué)方法采用介紹和問題討論相結(jié)合。評價方法采用“學(xué)生自評”“同伴互評”與“教師點評”相結(jié)合的多元評價方式保障教學(xué)目標(biāo)的達成。高階思維的設(shè)計主要體現(xiàn)在烴的概念這部分，學(xué)生不僅知道了碳氫化合物是為烴，還思考了“烴”字的由來(從字形分析烴有哪些物理化學(xué)性質(zhì)？從字音分析烴所含元素。學(xué)生初步接觸了有機物中文名稱的命名規(guī)則，從火旁的基本都是易燃的)。

自主學(xué)習(xí)單：(以下楷體字均為自主學(xué)習(xí)單內(nèi)容)

【自主學(xué)習(xí)】有機化合物是指____________，簡稱____________。我國的“西氣東輸”工程輸送的是____________，電子式為____________，結(jié)構(gòu)式為____________。其物理性質(zhì)為顏色氣味的____________體，溶于水，燃燒。

【自主探究】問題：下面是本章將要學(xué)習(xí)的有機化合物，觀察它們的分子式、組成元素有哪些共同點，有哪些不同點？

組成元素的相同點：____________，不同點：____________。

概念：烴：(請用“__”劃出上面的烴)。

任務(wù)探究情況1：組成元素的異同點學(xué)生很容易找出來，“烴”的概念除了從元素組成上明確，還引導(dǎo)學(xué)生從字形上判斷“烴”可能的物理化學(xué)性質(zhì)，讓學(xué)生初步接觸了有機化合物中文名稱的命名規(guī)則。《現(xiàn)代漢語詞典》指出：“較簡單的化合物中的原子或原子團被其他原子或原子團取代而生成較復(fù)雜的化合物叫作衍生?！薄盁N的衍生物”就是在“烴”的基礎(chǔ)上衍生出來的一類新的化合物。教師順勢引導(dǎo)學(xué)生將有機化合物的體系框架列出(當(dāng)然只是很小的部分)，使學(xué)生及早建立有機物的體系。

(2)學(xué)習(xí)任務(wù)2：認識甲烷(指向目標(biāo)2，4)

本任務(wù)主要使學(xué)生結(jié)合甲烷的電子式和結(jié)構(gòu)式說明碳原子需要形成4個共價鍵才能達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，從而確定甲烷的空間構(gòu)型。教學(xué)方法采用問題討論和學(xué)生動手拼插模型相結(jié)合。評價方法采用“學(xué)生自評”“同伴互評”與“教師點評”相結(jié)合的多元評價方式保障教學(xué)目標(biāo)的達成。高階思維的引領(lǐng)體現(xiàn)在甲烷分子的結(jié)構(gòu)上，進一步明確正四面體的模型(面、線、角)。

問題：甲烷是最簡單的烴，它的分子式為什么是CH4，而不是CH3、CH2或者CH？說明你的理由。請用球棍拼插甲烷分子，你能拼出幾種？

資料分析：甲烷分子中的2個H原子被2個Cl原子代替可形成二氯甲烷，其結(jié)果只有一種。請根據(jù)資料判斷，甲烷是哪一種結(jié)構(gòu)(如圖2、圖4所示)？

圖2

圖3

輔助實驗：將4個充氣的氣球用一根橡皮筋捆扎在一起，請大家看一看它們將怎樣分布？

任務(wù)2探究情況：甲烷分子的空間構(gòu)型是一個難點，學(xué)生已有的知識是甲烷的電子式和結(jié)構(gòu)式，都是寫成平面的，在給出資料后，學(xué)生進入了熱烈的討論，一些學(xué)生討論卻無法接受甲烷分子不是平面的這個結(jié)論。這時候教師讓其中一個學(xué)生幫忙進行輔助實驗。將4個充氣的氣球用一根橡皮筋捆扎在一起，學(xué)生一下子就理解了立體結(jié)構(gòu)是怎樣的，因為親眼看到了正四面體的形成，繼續(xù)分析二氯甲烷只有一種結(jié)構(gòu)也變得很順利。

(3)學(xué)習(xí)任務(wù)3：認識簡單烷烴(指向目標(biāo)2，3，4)

本任務(wù)主要使學(xué)生在甲烷的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上了解乙烷、丙烷、丁烷的結(jié)構(gòu)并歸納烷烴的成鍵特點均為碳碳單鍵和碳氫鍵。教學(xué)方法采用學(xué)生動手拼插模型和討論歸納小結(jié)相結(jié)合。評價方法采用“同伴互評”與“教師點評”相結(jié)合的多元評價方式保障教學(xué)目標(biāo)的達成。

問題3 ：甲烷是含1個碳原子的烴，那么含2個、3個、4個碳原子的烴該是什么樣？請你用球棍拼插出來，注意模型中各原子間均共用一對電子，即只有單鍵(歸納如圖4所示)。

圖4

檢測反饋：(略)。

自我提升：思考：戊烷有幾種同分異構(gòu)體呢？你能拼插出來嗎？(回家以后可以自己找材料拼插)

三、教學(xué)反思

1.在深度體驗中進行高階思維

高階思維必須在學(xué)生全身心投入、經(jīng)歷思維探索過程中才能激發(fā)出來。教師設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)要注意引導(dǎo)學(xué)生的思維，教材中的知識有些是比較呆板的陳述，需要想方設(shè)法將其設(shè)計成精彩的思維過程，既不能不給臺階，又不能給太多臺階，讓學(xué)生在思維的過程中不斷提升自己，發(fā)現(xiàn)，再發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)造，再創(chuàng)造，在深度思維體驗中獲得成功。本案例在甲烷結(jié)構(gòu)的教學(xué)中由學(xué)生已知的甲烷分子式、電子式出發(fā)，通過資料討論分析得出甲烷的空間結(jié)構(gòu)，并通過氣球?qū)嶒災(zāi)M電子對之間的作用力而證明甲烷的空間結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生體驗和領(lǐng)悟科學(xué)的思維方法。在甲烷的基礎(chǔ)上逐步增加碳原子，由學(xué)生自己動手拼插模型，探索烷烴的結(jié)構(gòu)特點，學(xué)生在深度體驗中把握了新知識的發(fā)生、發(fā)展及衍變規(guī)律，有利于學(xué)生將新知識融入原有的知識結(jié)構(gòu)。

2.在討論反思中進行高階思維

討論反思是學(xué)生思維的碰撞，在討論甚至是爭論的過程中使學(xué)生自然達到高階思維。自主學(xué)習(xí)單有意識地設(shè)計了3個主要問題的討論，引導(dǎo)學(xué)生在討論反思中進行高階思維。在認識“烴”和“烴的衍生物”環(huán)節(jié)通過組成元素異同的問題討論使學(xué)生迅速明確概念；在認識甲烷的環(huán)節(jié)中通過甲烷分子中氫原子數(shù)目的確定及可能結(jié)構(gòu)的討論碰撞使學(xué)生思維得到發(fā)散，明確了甲烷分子為什么不是平面結(jié)構(gòu)而是空間四面體結(jié)構(gòu)；在認識簡單烷烴的環(huán)節(jié)中，通過碳原子數(shù)增加分子模型會發(fā)生怎樣的變化引導(dǎo)學(xué)生對簡單問題的結(jié)構(gòu)進行歸納小結(jié)，進一步明確了常見烷烴的分子式、結(jié)構(gòu)式及結(jié)構(gòu)簡式。在課堂上通過與教師、同伴、文本及自我的平等對話討論碰撞思維、批判反思，對所學(xué)的知識充分理解內(nèi)化，提升學(xué)習(xí)品質(zhì)，促進高階思維。

四、結(jié)語

教師在教學(xué)的過程中要積極探索設(shè)計適合學(xué)生的自主學(xué)習(xí)單，促進學(xué)生的高階思維發(fā)展。