高中有機化學(xué)教學(xué)中問題鏈應(yīng)用的實踐與探索

陸佩清 上海市川沙中學(xué)

現(xiàn)代生活中有機化學(xué)的應(yīng)用越來越廣泛，學(xué)習有機化學(xué)對提高學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)具有重要意義。在滬教版新教材的修訂中也凸顯了有機化學(xué)的重要性。該模塊知識體系嚴密、基本理論抽象、反應(yīng)機理復(fù)雜，教師若單純地進行知識講授、照本宣科，教學(xué)效果就會不理想。2017年版的高中化學(xué)課程標準在“實施建議”中指出，“真實、具體的問題情境是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要平臺，為學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)提供了真實的表現(xiàn)機會”。創(chuàng)設(shè)問題鏈，促進學(xué)生學(xué)習方式改變已經(jīng)成為“雙新”背景下的重要任務(wù)。設(shè)計真實而富有邏輯的問題鏈，可以將淺層問題深層化，逐步提升思維品質(zhì)。因此，筆者采用“問題鏈”，通過學(xué)習有機化學(xué)的問題解決過程促進學(xué)生靈動思維培養(yǎng)，更好地落實對學(xué)生核心素養(yǎng)的培育。

一、高中有機化學(xué)知識特點分析

高中有機化學(xué)的特點是邏輯性強、思維性強、想象性強，而且有機化合物和無機化合物構(gòu)成方式截然不同，這在很大程度上增加了學(xué)生學(xué)習有機化學(xué)的難度。筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生一般需要較長時間從無機化學(xué)的學(xué)習習慣轉(zhuǎn)變到有機化學(xué)的學(xué)習習慣。在教學(xué)過程中，教師普遍認為知識點難教，學(xué)生認為有機化學(xué)抽象難學(xué)，雙方在課堂上很難有效互動，課堂缺乏活力。原因在于有機化學(xué)知識板塊有其自身特點，需要對癥下藥。

（一）有機物種類繁多，知識點系統(tǒng)性強

教材（指滬科版，下同）中有機化學(xué)模塊設(shè)置層次鮮明，具體分為三大核心概念：第一部分為有機化合物的組成與結(jié)構(gòu)；第二部分為烴及其衍生物的性質(zhì)與應(yīng)用；第三部分為生物大分子及合成高分子。從整體來看有機化學(xué)知識相對而言是一個獨立的部分，與之前的無機化學(xué)部分聯(lián)系少，反應(yīng)原理、結(jié)構(gòu)特征、認識方式都有很大不同。而有機物種類繁多（見圖1）。學(xué)習過程中不僅要求學(xué)生掌握各類別物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，更要求掌握各類別之間的相互轉(zhuǎn)化。學(xué)習有機化學(xué)更強調(diào)知識的系統(tǒng)性，傳統(tǒng)的教學(xué)方式只是機械講授，缺乏活力，缺少與學(xué)生互動，容易變成一言堂，導(dǎo)致學(xué)生對知識點只是機械記憶而不是充分領(lǐng)會，無法啟迪學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的能力。

圖1 有機物種類

（二）有機物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響性質(zhì)的因素多

從教材的有機化學(xué)模塊中可以明確看出，該主題的學(xué)習需要引導(dǎo)學(xué)生建立化學(xué)獨有的認識方式（如圖2所示）：

圖2

同時在有機化學(xué)中更要形成有機化學(xué)獨有的基于官能團、化學(xué)鍵與反應(yīng)類型認識有機化合物的一般思路。在學(xué)習過程中學(xué)生往往會因為有機物的結(jié)構(gòu)抽象、成鍵方式復(fù)雜（見圖3）且結(jié)構(gòu)中互相影響因素多，而在研究有機物性質(zhì)時產(chǎn)生畏懼。新教材中還更新了認識有機化合物的手段：結(jié)合紅外光譜、核磁共振等手段進行結(jié)構(gòu)測定，這些專業(yè)知識對于學(xué)生來說既陌生又晦澀難懂，學(xué)生對于學(xué)習這樣抽象的知識缺乏主動性，因此在新教材的教學(xué)過程中我們應(yīng)該更注重創(chuàng)設(shè)核心知識與實際生活的聯(lián)系問題、化微觀探析為宏觀辨析，提高學(xué)生學(xué)習化學(xué)的興趣，讓學(xué)生認識到化學(xué)知識對人類社會的重要性。

圖3 有機物成鍵方式

（三）有機合成難度大，思維要求高

有機合成是學(xué)習有機化學(xué)的最終目標，有機合成在新藥物研制方面起著舉足輕重的作用。在我們高中有機化學(xué)的教學(xué)中以石油、煤中提取物為原料合成我們生活中具有特定功能的有機物，如香料、染料、塑料、藥物、纖維材料等是教學(xué)中的核心。這就要求我們在教學(xué)過程中重視“結(jié)構(gòu)—性質(zhì)—用途”線索，重視對合成線路的獨立思考能力的培養(yǎng)，同時在有機化學(xué)的學(xué)習過程中培養(yǎng)學(xué)生把所學(xué)知識進行整合再應(yīng)用是一種很好的訓(xùn)練過程。在“雙新”背景下，教師在提升學(xué)生科學(xué)探索能力和解決實際問題方面，更應(yīng)該選擇適合當前學(xué)生的思維方式與學(xué)習習慣的教學(xué)模式，而問題鏈教學(xué)模式能通過“鏈狀”問題，深度剖析核心知識，促進學(xué)生思維的深度活動，讓知識豐富、立體起來，使學(xué)生更有效地學(xué)習。

二、問題鏈在有機化學(xué)教學(xué)中的實踐

所謂問題鏈，是教師為了實現(xiàn)一定的教學(xué)目標，根據(jù)學(xué)生的已有知識或經(jīng)驗，針對學(xué)生學(xué)習過程中將要產(chǎn)生或可能產(chǎn)生的困惑，將教材知識轉(zhuǎn)換成為層次鮮明、具有系統(tǒng)性的一連串的教學(xué)問題；是一組有中心、有序列、相對獨立而又相互關(guān)聯(lián)的問題。問題鏈不僅關(guān)注單個問題的啟發(fā)性，更注重問題與問題之間的邏輯順序，是可以促進學(xué)生思維能力不斷上升的階梯狀問題串。核心素養(yǎng)視野下的化學(xué)“問題鏈”是在問題情境的基礎(chǔ)上，圍繞核心知識，創(chuàng)設(shè)環(huán)環(huán)相扣、問問相連的鏈節(jié)狀問題串。每一問都驅(qū)動學(xué)生進行深層次的思考，每一環(huán)都讓學(xué)生在已有水平上有所提升，直至問題解決。

教師通過有延續(xù)性的“問題鏈”設(shè)計，能幫助學(xué)生建構(gòu)有機化學(xué)知識體系，利用學(xué)生思維發(fā)展特點，逐步深化學(xué)生對于有機化學(xué)知識的認識、理解、掌握和應(yīng)用，是提高課堂效率的一種有效手段。這意味著問題的提出不能僅關(guān)注知識點的學(xué)習，更重要的是結(jié)合知識的結(jié)構(gòu)和體系，設(shè)計“鏈狀”問題，這樣才能促進思維的深度活動，隨著問題的不斷深入，知識也從點到線再到面逐漸立體化和結(jié)構(gòu)化。同時設(shè)計真實問題情境，也能減少學(xué)習過程中的枯燥乏味，提升學(xué)生學(xué)習化學(xué)的興趣。筆者認為，問題鏈的設(shè)計關(guān)鍵是要依據(jù)知識的邏輯順序，從已有知識出發(fā)提出問題，獲得學(xué)生響應(yīng)，能讓學(xué)生初步解決問題；教師再從舊知識與新知識的沖突出發(fā)，再次提出問題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，能提出新問題，再探究新問題，逐步到解決新問題，使問題的難度呈現(xiàn)出螺旋上升的趨勢。（見圖4）

圖4 問題鏈的螺旋上升

筆者在教學(xué)實踐中不斷摸索，在有機化學(xué)教學(xué)中對于不同階段的學(xué)習設(shè)計不同的問題鏈，以提升教學(xué)的有效性。

（一）用問題鏈提煉核心知識，構(gòu)建起有機知識體系

提煉核心知識不是對教學(xué)內(nèi)容進行簡單羅列，而是要分析知識點之間的邏輯關(guān)系，確定知識點呈現(xiàn)的先后順序，合理組織教學(xué)內(nèi)容，更好地完成學(xué)科知識向核心素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化。只有教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化才能帶來有效的問題鏈。在深刻理解教學(xué)內(nèi)容與前后知識之間的聯(lián)系后，確定教學(xué)內(nèi)容的學(xué)業(yè)質(zhì)量要求以及學(xué)習該部分內(nèi)容后學(xué)生應(yīng)達到的核心素養(yǎng)水平，從而根據(jù)學(xué)生的認知水平對教學(xué)內(nèi)容進行統(tǒng)籌規(guī)劃。有機化學(xué)在教材中主要是三大板塊，可以歸納為：認識組成結(jié)構(gòu)、認識有機物性質(zhì)、有機合成應(yīng)用。在這三個核心概念學(xué)習的不同階段，可設(shè)計問題鏈，把有機知識串成鏈、組成網(wǎng)，構(gòu)建起有機化學(xué)知識體系。

筆者在實際教學(xué)的過程中，為了幫助學(xué)生了解有機化合物，并建立有機化合物學(xué)習網(wǎng)絡(luò)，在授課過程中會結(jié)合教材，先引入比較常見的有機化合物和其特性，并在學(xué)習的基礎(chǔ)上延伸至同類型的物質(zhì)的性質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習過程中的遷移能力。

首先，利用熟悉知識點，用問題鏈構(gòu)建知識體系。

其次，借助構(gòu)建表格、圖表等方式，用問題鏈使知識系統(tǒng)化。

例如，在學(xué)習完乙烯后，學(xué)習乙炔的性質(zhì)時，筆者先利用兩類化合物在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的相同點和不同點，再結(jié)合前面所學(xué)乙烷性質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)各類烴之間的區(qū)別和聯(lián)系，這樣的形式既直接又簡潔，如表所示。

表1 乙烷、乙烯、乙炔性質(zhì)比較

（二）創(chuàng)設(shè)真實問題情境，化抽象為形象

《普通高中化學(xué)課程標準》中多次提及創(chuàng)設(shè)真實的學(xué)習情境，將化學(xué)的核心概念和學(xué)科觀念融合在解決真實問題的過程中，說明核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展需要“真實化學(xué)情境”作為平臺，而STSE內(nèi)容就是真實的化學(xué)發(fā)展與應(yīng)用的知識體系。因此，結(jié)合STSE 內(nèi)容創(chuàng)設(shè)問題情境，設(shè)計富有邏輯性和驅(qū)動性的“問題鏈”，能把抽象問題形象化。

有機化學(xué)中有許多內(nèi)容與生活緊密相關(guān)，抽象的分子式如果能變成生活中常見的物質(zhì)，那么在激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣上是事半功倍的。

例如在講解乙醇時，以生活中的情景引入：

［問題1］我國的酒文化源遠流長，特別是在人們高興的時候少不了酒，那么大家知道現(xiàn)在汽車也可以喝酒嗎？當然這里的酒是帶引號的，我們指的是乙醇汽油。

［問題2］隨著石油資源的緊張，現(xiàn)在每個國家都在著力開發(fā)新能源，用乙醇這種替代品，既環(huán)保又可再生。我國現(xiàn)在正在提倡建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境優(yōu)化型社會，乙醇是一種較符合要求的燃料。今天我們要來學(xué)習的乙醇還有什么我們不知道的性質(zhì)呢？

這節(jié)課的引入部分以乙醇汽油為切入口介紹乙醇，既貼近生活，又有新鮮感。

（三）運用思維特點，喚醒深度思考

美國國家研究理事會概括出深度學(xué)習的本質(zhì)，即個體能夠?qū)⑵湓谝粋€情境中的所學(xué)運用于新情境的過程。深度學(xué)習就是把解決問題的能力層次逐級提高的學(xué)習過程?；瘜W(xué)素養(yǎng)的形成不是一蹴而就的，學(xué)生歷經(jīng)長久的深度思維活動才能慢慢養(yǎng)成，這是一個深度學(xué)習的過程。根據(jù)學(xué)生的思維特點，找準舊知識和新知識的連接點，既有舊知識的鋪墊，使學(xué)生有據(jù)可循，又有新知識的生長點，有深度思維。這樣每位學(xué)生都能思考，能體會成功的喜悅，也考慮到問題的開放性，使學(xué)生能通過不同的途徑獲得解決方案，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

筆者通過對有機合成試題分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)生有機合成題的得分率較低，究其原因，主要有以下幾個方面：一是官能團的引入與轉(zhuǎn)化不能靈活應(yīng)用；二是有機合成線路不嚴謹，副產(chǎn)物多；三是不能充分利用已知信息進行再加工。針對這一問題，筆者選擇了通過阿司匹林緩釋片合成為主題，設(shè)計問題鏈，再逐步擴展到總結(jié)歸納有機合成的一般方法。

問題1：圖5是一種阿司匹林緩釋片的結(jié)構(gòu)式。

圖5 阿司匹林緩釋片結(jié)構(gòu)

如何合成這種有機物，用順推分析合成法還是逆推分析合成法？

問題2：它可以由哪些基礎(chǔ)化工原料合成呢？

問題3：要完成以上合成，我們還需要有官能團的引入和轉(zhuǎn)化知識，我們有哪些引入官能團的方法呢？

問題4：如何構(gòu)建解決有機合成問題的一般方法呢？

在學(xué)習合成阿司匹林緩釋片的過程中，提出分析有機合成方法。第一環(huán)節(jié)通過有機合成知識儲備點的分析，復(fù)習官能團之間的引入和轉(zhuǎn)化。第二環(huán)節(jié)通過合成路線的選擇，歸納出有機合成問題的思維模型。在教學(xué)設(shè)計中，筆者重點放在用問題鏈構(gòu)建學(xué)生舊知識和新知識的聯(lián)系，確定好新知識的生長點，推動學(xué)生自主回顧已有知識，同時驅(qū)動學(xué)生能主動提出問題、解決問題，圍繞著有機合成問題的解決逐步建構(gòu)起完整的化學(xué)知識鏈。

三、問題鏈在教學(xué)中的幾個關(guān)注點

（一）“被需要”問題

問題不是根據(jù)教師上課需要想象出來的，學(xué)生往往是被熟悉的生活情境激發(fā)出對化學(xué)的學(xué)習興趣而不是“假大空”脫離實際的被需要的問題。我們在創(chuàng)設(shè)問題時必須選擇符合學(xué)生認知的問題，例如在講解乙醇時雖然用模型等方式講解乙醇催化氧化問題比較形象，但因為微觀太抽象，學(xué)生會覺得太難而失去學(xué)習興趣，因此引入真正生活上常見的與乙醇相關(guān)的現(xiàn)象才能引起學(xué)生的學(xué)習興趣。真實問題情境的創(chuàng)設(shè)才能讓學(xué)生構(gòu)建起真正科學(xué)的知識體系，如果課堂的問題設(shè)計出現(xiàn)無情境或者假情境的現(xiàn)象，問題沒有驅(qū)動性，學(xué)生疲于應(yīng)付，不知道問題從何而來，解決這些“被需要”的問題并不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和思考。

（二）“不被需要”問題

問題是思維的動力，然而問題并不等于提問。很多化學(xué)課堂中出現(xiàn)“滿堂問”，教師不斷拋出淺層問題，學(xué)生只需要讀教材或者回答“對”“或者不對”就能獲得精神嘉獎，這樣的“問”沒有挑戰(zhàn)性，這樣的“答”也是機械的、無效的。長此以往，解決這些“不被需要”的問題，學(xué)生的思維會陷入僵化，而得不到真正的錘煉，這樣的問題不提也罷。在講解有機化學(xué)時，教師應(yīng)多從有機反應(yīng)機理出發(fā)，讓學(xué)生多從官能團的成鍵和斷鍵角度出發(fā)，深度理解有機反應(yīng)原理，這樣學(xué)生才能學(xué)會應(yīng)用，在有機合成設(shè)計中才會得心應(yīng)手。因此，設(shè)計有深度的問題才可能觸動深層次思維活動。按照學(xué)生的實際認知順序，應(yīng)該設(shè)計由易到難、由具體到抽象、由宏觀到微觀逐層遞進的問題，才能讓學(xué)生的思維活動可以拾級而上，這樣才能完成知識的有序建構(gòu)。

《普通高中化學(xué)課程標準》中多次提及創(chuàng)設(shè)問題情境，將化學(xué)的核心概念和學(xué)科觀念融合在解決真實問題的過程中，而有機化學(xué)的內(nèi)容就是真實的化學(xué)發(fā)展與應(yīng)用的知識體系。化學(xué)素養(yǎng)的形成不是一蹴而就的，它伴隨在化學(xué)核心概念的建構(gòu)和學(xué)科觀念的形成過程中，是學(xué)生歷經(jīng)長久的深度思維活動而慢慢養(yǎng)成的。因此，結(jié)合有機化學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)問題情境，設(shè)計富有邏輯性和驅(qū)動性的“問題鏈”，是有機化學(xué)教學(xué)中存在問題的有效解決途徑，也是素養(yǎng)為本理念下化學(xué)教學(xué)的有效方法。