徐大珍 何彩霞
摘要: 以“乙烯、乙醇”的教學(xué)為載體,闡述以“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”學(xué)科大概念為統(tǒng)領(lǐng),將簡單有機化合物知識結(jié)構(gòu)的建構(gòu)、形成認識有機物的思路方法與學(xué)生自主閱讀能力培養(yǎng)相結(jié)合的多維目標單元教學(xué)實踐,明確將學(xué)生課前“預(yù)讀教材”作為學(xué)生學(xué)習(xí)新課的重要組成部分,并以此為基礎(chǔ)來設(shè)計單元教學(xué),以實現(xiàn)學(xué)生知識理解、思維發(fā)展與能力培養(yǎng)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
關(guān)鍵詞: 課前預(yù)讀教材; 預(yù)習(xí)作業(yè)設(shè)計; 有機物結(jié)構(gòu)與性質(zhì); 多維目標; 單元教學(xué)
文章編號: 10056629(2022)10004407
中圖分類號: G633.8
文獻標識碼: B
教材作為課程的載體,是教與學(xué)的重要資源。閱讀教材是學(xué)生獲取知識的重要途徑,有利于提升閱讀能力[1],建構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化知識,培養(yǎng)思維方法[2]。學(xué)生課前預(yù)讀教材(以下簡稱“預(yù)讀教材”)是指在教師講授新課之前,學(xué)生獨立地對教師要講的內(nèi)容預(yù)先自學(xué)教材,記錄自己的所學(xué)和所思,以便帶著問題聽課。現(xiàn)實中,對于是否要求學(xué)生預(yù)讀教材,老師們的看法及教學(xué)處理不盡一致:部分教師不主張讓學(xué)生預(yù)讀教材,認為這樣會影響學(xué)生在課堂上的聽講;有的教師會讓學(xué)生提前看一下教材,但沒有明確的要求,對學(xué)生預(yù)讀教材的學(xué)習(xí)情況并沒有檢查和反饋,課堂上教師的講授也沒有考慮學(xué)生課前預(yù)習(xí)的情況。上述情況均會導(dǎo)致學(xué)生的課前預(yù)習(xí)存在盲目、隨意、散在等問題。如何將課前“預(yù)讀教材”作為學(xué)生學(xué)習(xí)新課的重要組成部分,并以此為基礎(chǔ)來設(shè)計課堂教學(xué)?按照多維目標單元教學(xué)的總體思路[3],依據(jù)以學(xué)科大概念為統(tǒng)領(lǐng)促進學(xué)生知識理解、思維發(fā)展和能力培養(yǎng)同步協(xié)調(diào)統(tǒng)一的化學(xué)教學(xué)主張[4],筆者開展了基于學(xué)生“預(yù)讀教材”的單元教學(xué)實踐探索?,F(xiàn)以人教版教科書化學(xué)必修(第二冊)[5]中“乙烯、乙醇”的教學(xué)為例展開探討。
1 學(xué)科大概念統(tǒng)領(lǐng)下的單元知識分析
乙烯和乙醇作為重要的簡單有機化合物的代表物,屬于高中化學(xué)必修課程“主題4 簡單的有機化合物及其應(yīng)用”[6]中的重要內(nèi)容,有助于豐富學(xué)生對于簡單有機化合物的組成、結(jié)構(gòu)(官能團)、性質(zhì)及其相互關(guān)系的認識,對于發(fā)展學(xué)生化學(xué)思維,建構(gòu)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”學(xué)科觀念具有重要價值。
聚焦化學(xué)學(xué)科研究對象和任務(wù),以“物質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)及反應(yīng)”學(xué)科大概念為統(tǒng)領(lǐng),將有機化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系具體化,依據(jù)《普通高中化學(xué)課程標準(2017年版2020年修訂)》[7]中的相關(guān)要求,,抽提出單元大概念:有機化合物分子中的官能團決定其性質(zhì)及反應(yīng),以強調(diào)認識官能團與性質(zhì)的關(guān)系[8],由此梳理出必修階段以“乙烯、乙醇”為內(nèi)容載體的單元知識層級結(jié)構(gòu)(見圖1),以揭示有機物官能團與性質(zhì)及反應(yīng)、實驗現(xiàn)象與性質(zhì)等不同知識間的實質(zhì)性關(guān)聯(lián),其蘊含著認識有機化合物“組成/結(jié)構(gòu)(官能團)”“典型性質(zhì)/反應(yīng)”“用途”及其相互關(guān)系的一般思路和方法。
2 “預(yù)讀教材”作業(yè)及其評價方案設(shè)計
從學(xué)習(xí)過程的認知加工角度,學(xué)生的學(xué)習(xí)能力可分為閱讀(輸入)、思考(加工)和表達(輸出)三種基本能力[9]。據(jù)此,在學(xué)生學(xué)習(xí)了“認識有機化合物”之后,以學(xué)生初步學(xué)習(xí)的有機化合物知識做鋪墊,先后在乙烯、乙醇教學(xué)前布置如下的課前“預(yù)讀教材”作業(yè):課前自主閱讀教材,在閱讀過程中思考教材中的知識內(nèi)容,可采用圖文結(jié)合的方式來呈現(xiàn)自己對知識內(nèi)容的理解,并寫下自己的疑惑或期望學(xué)習(xí)的問題。
針對學(xué)生完成的“預(yù)讀教材”作業(yè),評價方案設(shè)計主要包括兩大方面:一是對學(xué)生所進行的知識梳理的分析評價;二是對學(xué)生所提出的問題的分析評價。對于前者,依據(jù)學(xué)科大概念統(tǒng)領(lǐng)下的單元知識結(jié)構(gòu)及認識思路,主要從三個維度來分析(見表1):(1)知識內(nèi)容[包括有機物名稱、組成、結(jié)構(gòu)特點(官能團)、典型性質(zhì)、反應(yīng)名稱或類型等角度];(2)知識間的關(guān)系(主要包括組成與分類、官能團與性質(zhì),性質(zhì)與用途,實驗現(xiàn)象與性質(zhì)等知識間的關(guān)系);(3)表達方式。對于后者,主要從“是什么”“為什么”“有什么用”或“怎么做”等角度將問題分類,以分析學(xué)生所提問題的內(nèi)容指向。
以表1為參照,教師分析學(xué)生“預(yù)讀教材”作業(yè)中所做的有關(guān)乙烯、乙醇的知識梳理,并結(jié)合學(xué)生所提出的問題,來了解學(xué)生的閱讀預(yù)習(xí)情況、思維特點、學(xué)生的疑惑和希望解決的問題等,為單元學(xué)習(xí)目標和教學(xué)活動的設(shè)計提供參考。同時,表1也作為學(xué)生自評和他評的工具,對學(xué)生預(yù)讀教材起到引領(lǐng)和促進作用。
3 基于“預(yù)讀教材”的單元學(xué)習(xí)目標與教學(xué)思路
3.1 單元學(xué)習(xí)目標
(1) 通過觀察、比較和分析,能辨識有機化合物乙烯、乙醇中的官能團(碳碳雙鍵、羥基),能描述乙烯、乙醇的主要化學(xué)性質(zhì)及相應(yīng)性質(zhì)實驗的現(xiàn)象,能書寫相關(guān)的反應(yīng)式,能利用乙烯和乙醇的主要性質(zhì)進行鑒別。
(2) 在有機化合物典型代表物乙烯和乙醇的學(xué)習(xí)過程中,能夠建立官能團與性質(zhì)及反應(yīng)(氧化反應(yīng)、加成反應(yīng)、加聚反應(yīng)等)的關(guān)聯(lián),加深對有機化合物的“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途”的理解,歸納認識有機化合物的一般思路,并能用于分析和解釋相關(guān)問題。
(3) 經(jīng)歷乙烯和乙醇的學(xué)習(xí)過程,通過自主閱讀、同伴交流和教師指導(dǎo),能夠反思自己所完成的預(yù)讀教材作業(yè),意識到閱讀、思考與表達是增進自身認識、提升學(xué)習(xí)效果的重要途徑,能有意識地利用所學(xué)方法自主閱讀教材。
3.2 單元教學(xué)整體思路
以上述學(xué)習(xí)目標為導(dǎo)向,本單元按照乙烯、乙醇分為兩個課時(為非連續(xù)單元[10])。每個課時均以學(xué)生課前閱讀教材為起點,選取部分學(xué)生所完成的“預(yù)讀教材”作業(yè)作為課堂交流研討的素材,按照“課前自主預(yù)習(xí)課中解決問題課后反思提高”三步式單元教學(xué)思路展開教學(xué)活動(見圖2)。其中“課中解決問題”包括分享交流部分學(xué)生所完成的“預(yù)讀教材”作業(yè)、通過實驗探究和理論分析集中討論學(xué)生的疑問,落實核心主干知識等活動。
4 基于“預(yù)讀教材”的單元教學(xué)實施片段
現(xiàn)列舉乙烯和乙醇的部分教學(xué)片段以呈現(xiàn)基于“預(yù)讀教材”單元教學(xué)視角下的實施情況。
4.1 第一課時 乙烯的課堂教學(xué)片段
作為本單元的第一課時,在學(xué)生完成“預(yù)讀教材”作業(yè)的基礎(chǔ)上,“乙烯”課堂教學(xué)圍繞乙烯的組成結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)及反應(yīng)(氧化反應(yīng)、加成反應(yīng)和加聚反應(yīng))這條知識主線,以某幾位學(xué)生的預(yù)讀作業(yè)為素材引發(fā)課堂探討的開始。通過預(yù)讀作業(yè)分析、實驗現(xiàn)象觀察描述與歸納總結(jié)等活動,引導(dǎo)學(xué)生深入認識乙烯的組成結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及反應(yīng)等主干知識內(nèi)容及其相互關(guān)系,幫助學(xué)生逐漸體會高質(zhì)量知識圖的構(gòu)成要素,引導(dǎo)學(xué)生從“是什么”“為什么”和“有什么用”或“怎么辦”等角度進一步認識同伴的預(yù)習(xí)疑問或期待解決的問題。
[活動1.1]師生共同學(xué)習(xí)和分析關(guān)于乙烯的“預(yù)讀教材”作業(yè)(見圖3)。
甲同學(xué):這位同學(xué)完成的乙烯知識梳理作業(yè),按照教材的編寫順序,把乙烯、烴和有機高分子材料這些內(nèi)容進行了分類,包含的知識比較全面。
乙同學(xué):我比較欣賞這位同學(xué)畫的乙烯化學(xué)性質(zhì)知識圖,他先用“因其含有碳碳雙鍵——化學(xué)性質(zhì)活潑”這樣的表述來說明乙烯結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系,再整理出乙烯具體的化學(xué)性質(zhì)和相應(yīng)的反應(yīng)式。
活動設(shè)計意圖及實施情況說明:將部分學(xué)生課前“預(yù)讀教材”完成的乙烯知識梳理作業(yè)作為課堂教學(xué)中的學(xué)習(xí)材料,起到分享、交流和學(xué)習(xí)的作用,促進學(xué)生思考:閱讀教材時,如何把握核心主干知識,以及如何將自己理解后的知識內(nèi)容用知識圖的形式準確地表達出來。
[活動1.2]實驗探究:乙烯與酸性高錳酸鉀的氧化反應(yīng)、乙烯與溴的四氯化碳溶液的加成反應(yīng),回應(yīng)并解決學(xué)生在預(yù)讀教材時所提出的問題。
從學(xué)生完成的“預(yù)讀教材”作業(yè)看,全班約95%的學(xué)生都提出了自己期待解決的問題。課上教師施以演示實驗,在實驗事實的基礎(chǔ)上,針對學(xué)生所提出的主要問題,師生展開交流研討,逐步形成對乙烯性質(zhì)與反應(yīng)的正確認識。
學(xué)生問題:乙烯能使酸性高錳酸鉀和溴的四氯化碳兩種溶液都褪色,二者反應(yīng)原理是否相同?
實驗操作:利用實驗制取乙烯,將生成的乙烯分別通入酸性高錳酸鉀溶液和溴的四氯化碳溶液。
實驗現(xiàn)象:酸性高錳酸鉀溶液、溴的四氯化碳溶液均褪色。
教師提示:乙烯使酸性高錳酸鉀溶液褪色,高錳酸鉀中+7價的錳元素被還原為+2價,高錳酸鉀發(fā)生了還原反應(yīng),那么乙烯發(fā)生了什么反應(yīng)?
教師提問:實驗測定,乙烯與溴的四氯化碳溶液反應(yīng)得到的有機產(chǎn)物是1,2二溴乙烷(教師提供其結(jié)構(gòu)式),通過對比,反應(yīng)前后有機化合物的結(jié)構(gòu)發(fā)生了哪些變化?再次閱讀教材,你是不是對“加成反應(yīng)”有了更深層次的理解呢?
活動設(shè)計意圖及實施情況說明:此活動設(shè)計是在整體了解乙烯主要知識內(nèi)容的基礎(chǔ)上,針對學(xué)生“閱讀教材”作業(yè)中提出的問題,借助實驗手段,通過觀察、分析實驗現(xiàn)象,最終達到深入理解乙烯的氧化反應(yīng)和加成反應(yīng)的目的。在實際教學(xué)過程中,經(jīng)過實驗觀察和問題討論,學(xué)生不僅理解了“因乙烯含有碳碳雙鍵而使其化學(xué)性質(zhì)活潑”這句話的含義,還表現(xiàn)出主動思考、積極參與的學(xué)習(xí)熱情和行為。
[活動1.3]總結(jié)乙烯組成結(jié)構(gòu)與性質(zhì)及用途的關(guān)系(見圖4)。
活動設(shè)計意圖及實施情況說明:本節(jié)課的總結(jié)提高部分,以學(xué)科大概念“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)決定用途”為統(tǒng)領(lǐng),回應(yīng)本單元學(xué)習(xí)目標——“有機化合物的組成結(jié)構(gòu)決定其性質(zhì)及反應(yīng)、性質(zhì)決定用途”,指導(dǎo)學(xué)生建立乙烯的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與用途間的邏輯關(guān)系,同時,讓學(xué)生體會乙烯作為有機化合物代表物的學(xué)習(xí)價值。
4.2 第二課時 乙醇的課堂教學(xué)片段
通過“乙烯”的學(xué)習(xí),學(xué)生對于按照“組成結(jié)構(gòu)性質(zhì)用途”的思路來整理有機物知識,有了較為深刻的印象。對于本單元第二課時“乙醇”的學(xué)習(xí),約60%的學(xué)生“預(yù)讀教材”后所畫的乙醇的知識圖都可圈可點。約80%的學(xué)生在“預(yù)讀教材”時的疑問或期待解決的問題主要涉及兩大方面:一是乙醇的組成與結(jié)構(gòu),二是乙醇的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系及實驗設(shè)計。因此,“乙醇”課堂教學(xué)的重點就確定為乙醇組成與結(jié)構(gòu)的理論分析,按照“實驗設(shè)計現(xiàn)象分析化學(xué)反應(yīng)”的知識主線來學(xué)習(xí)乙醇的性質(zhì)及反應(yīng)(與金屬鈉的反應(yīng)、氧化反應(yīng))。
[活動2.1]師生一起討論學(xué)生在乙醇“預(yù)讀教材”作業(yè)中提出的有關(guān)乙醇組成與結(jié)構(gòu)的問題。
教師課前將學(xué)生所提的問題編輯成“問題串”,課堂上以此引發(fā)學(xué)生的思考與討論。問題串如下:
(1) 由乙醇的分子式(C2H6O)如何推知其結(jié)構(gòu)式?乙醇有同分異構(gòu)體嗎?
(2) 乙醇可以看成是乙烷分子中的一個氫原子被羥基取代后的產(chǎn)物,那么乙醇分子能否反過來看成是水分子中的一個氫原子被乙基取代?
(3) 乙醇羥基中的氫原子為什么不如水分子中氫原子活潑?或者說,乙醇分子
羥基中的氫原子與水分子中的氫原子區(qū)別在哪兒?
活動設(shè)計意圖及實施情況說明:將學(xué)生課前“預(yù)讀教材”時提出的部分問題作為課堂教學(xué)素材,引發(fā)學(xué)生思考和交流。在引導(dǎo)學(xué)生思考如何提出高質(zhì)量的問題的同時,引導(dǎo)學(xué)生將有機化合物的組成與結(jié)構(gòu)建立聯(lián)系,滲透從有機化合物的結(jié)構(gòu)角度解釋其化學(xué)性質(zhì)的意識。
在課堂教學(xué)過程中,學(xué)生受到教材中“乙醇可以看成是乙烷分子中的一個氫原子被羥基取代后的產(chǎn)物”的啟發(fā),由乙烷的組成與結(jié)構(gòu)入手,從取代和插入兩個角度,分析分子式為C2H6O的有機化合物可能的結(jié)構(gòu)有兩種,從而找到乙醇的同分異構(gòu)體。
對比乙醇和水的結(jié)構(gòu),得出乙醇的結(jié)構(gòu)也可以看成是水分子中的一個氫原子被乙基所取代,從而推知乙醇和水分子中的羥基性質(zhì)有所區(qū)別的原因,可能是受分子中羥基以外的原子或原子團的影響,即氫原子和乙基對羥基的化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生了不同的影響。
[活動2.2]實驗探究:乙醇與金屬鈉的反應(yīng)、乙醇的催化氧化反應(yīng)。
除上述理論分析外,此活動重在借助化學(xué)實驗繼續(xù)解決學(xué)生疑問,發(fā)展學(xué)生的科學(xué)認識。
學(xué)生問題:有什么證據(jù)能證明金屬鈉不與烷烴中的氫原子反應(yīng)生成H2?
演示實驗:乙醇與金屬鈉反應(yīng)的實驗。用針筒通過雙孔膠塞將無水乙醇注入裝有金屬鈉的試管中,同時將產(chǎn)生的氣體導(dǎo)入盛有肥皂液的蒸發(fā)皿中。實驗結(jié)束后,點燃肥皂泡。
設(shè)計意圖及實施情況說明:在試管中實現(xiàn)金屬鈉與乙醇的反應(yīng),引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析實驗現(xiàn)象,了解乙醇與金屬鈉反應(yīng)緩慢,其劇烈程度遠不如金屬鈉與水的反應(yīng)。
演示實驗結(jié)束后,再次展示保存在煤油中的金屬鈉,以此說明金屬鈉不與烷烴發(fā)生反應(yīng),因為煤油就是多種烷烴的混合物。結(jié)合上述乙醇組成與結(jié)構(gòu)的理論分析和乙醇與金屬鈉反應(yīng)的實驗事實,促進學(xué)生深入理解乙醇結(jié)構(gòu)中的官能團——羥基決定了乙醇與金屬鈉的反應(yīng)。
學(xué)生問題:銅作為催化劑,是先參與反應(yīng)變?yōu)镃uO, CuO再與乙醇反應(yīng)生成銅嗎?
分組實驗:乙醇的催化氧化實驗。將螺旋狀的銅絲在酒精燈上加熱至紅熱,趁熱伸入提前裝好無水乙醇的試管中,反復(fù)2~3次,聞試管中液體的氣味。
設(shè)計意圖及實施情況說明:學(xué)生完成分組實驗操作,觀察并分析實驗現(xiàn)象。這一過程不僅解答了學(xué)生的疑問,還激起了部分學(xué)生的好奇心,課堂生成了新的問題:如何從斷鍵和成鍵的角度分析乙醇的催化氧化反應(yīng)?
[活動2.3]總結(jié)乙醇的官能團(羥基)與性質(zhì)的關(guān)系(見圖5)。
活動設(shè)計意圖及實施情況說明:本節(jié)課的總結(jié)提高部分,讓學(xué)生進一步理解單元大概念“有機化合物的官能團決定其性質(zhì)及反應(yīng)”。教學(xué)板書是本節(jié)課上師生討論和生生討論后思維外顯化的產(chǎn)物,學(xué)生見證了它的生成過程,體會到了課上積極思考和正確表達是提高學(xué)習(xí)質(zhì)量的重要途徑。
5 單元教學(xué)反思
5.1 以課前預(yù)讀教材為抓手,注重學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)
基于學(xué)生課前預(yù)讀教材的單元教學(xué),強調(diào)以學(xué)科大概念為統(tǒng)領(lǐng),將簡單有機化合物知識結(jié)構(gòu)的建構(gòu)、形成有機物的認識思路與學(xué)生自主閱讀能力培養(yǎng)等進行整合,力圖實現(xiàn)學(xué)生知識理解、思維發(fā)展與能力培養(yǎng)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一[11]。
與以往預(yù)習(xí)不同,指向多維目標的課前預(yù)讀教材,不僅僅是閱讀,而是要求學(xué)生在“自主閱讀”基礎(chǔ)上完成“知識梳理”“提出問題”等作業(yè),將自己的認識和思考顯現(xiàn)出來,以促進學(xué)生養(yǎng)成自主閱讀、思考及表達的習(xí)慣和能力。就預(yù)讀教材的內(nèi)容看,需要基于學(xué)生已有的知識經(jīng)驗來選取和安排閱讀的教材內(nèi)容(有上下位關(guān)系、并列關(guān)系的內(nèi)容等),本單元選擇以“乙烯、乙醇”為例來開展預(yù)讀教材,可按照圖1所示的知識層級關(guān)系引導(dǎo)學(xué)生在閱讀過程中進行知識關(guān)聯(lián)和類比遷移。通過課前預(yù)讀教材作業(yè)及其評價反饋,給予學(xué)生明確的引導(dǎo),有利于發(fā)揮“預(yù)讀教材”作業(yè)的導(dǎo)學(xué)、促學(xué)和測查功能。此外,在課堂上將部分學(xué)生完成的“預(yù)讀教材”作業(yè)進行分享與研討,能起到同伴互助、相互學(xué)習(xí)以及促進學(xué)生自我反思的作用。學(xué)生對照他人作業(yè),反思和優(yōu)化自己的知識梳理和所提出的問題,是學(xué)生深化知識理解的過程,亦是提升自身思考能力的過程。
5.2 基于課前預(yù)讀教材開展單元教學(xué),需要教師做出積極的應(yīng)對
基于課前預(yù)讀教材開展單元教學(xué),其中最為關(guān)鍵的是,要基于學(xué)生的已有認識以多維目標為導(dǎo)向來設(shè)計單元教學(xué)。為此,教師需要做出積極的應(yīng)對,具體包括:(1)教師對學(xué)生預(yù)讀教材作業(yè)進行分析評價,使之轉(zhuǎn)化為課堂教學(xué)資源,如挑出具有代表性的“知識梳理”作業(yè)作為課堂上分享研討的素材、遴選學(xué)生提出的有價值的問題并將其編輯成“問題串”作為課堂教學(xué)的問題線索。(2)針對學(xué)生提出的主要問題以及考慮到通過閱讀教材無法完成的部分內(nèi)容(如實驗部分)等,選擇教學(xué)關(guān)鍵內(nèi)容展開課堂上的探究,以確定課堂上教學(xué)活動的側(cè)重點。(3)考慮到學(xué)生預(yù)讀教材可能存在的差異,在按照課前、課中和課后進行單元整體設(shè)計的同時,教師有意識、有側(cè)重地進行個別指導(dǎo),以兼顧學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和不同的學(xué)習(xí)需求,如對于基礎(chǔ)較好的學(xué)生,課后可延續(xù)課上的問題討論;對于基礎(chǔ)較薄弱的個別學(xué)生,教師會付出更多精力來協(xié)助他們落實核心主干知識、厘清知識間的內(nèi)在關(guān)系。
需要說明的是,按照“自主閱讀”“知識梳理”“提出問題”設(shè)計課前預(yù)讀教材的作業(yè),應(yīng)依據(jù)學(xué)生完成的課前預(yù)讀教材情況來設(shè)計和調(diào)控單元教學(xué),這就需要教師進一步了解學(xué)情,根據(jù)學(xué)生的情況加以選擇性地使用。
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