POE 策略在有機化學教學中的應用

王國富，付 強，黃永清

（江西中醫(yī)藥高等專科學校 江西 撫州 344000）

“有機化學”與生活息息相關(guān)，是各類非化學專業(yè)的公共基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課。但對于非化學專業(yè)的學生來說，一方面由于很多學生高中階段學文科，化學基礎(chǔ)薄弱，另一方面，由于專業(yè)的原因，學生的重視程度可能也不夠，以及“有機化學”本身反應多、變化大、機理多等原因，影響了學生對有機化學的理解和學習效果，并進一步影響了他們對“有機化學”學習的興趣。如何讓非化學專業(yè)的學生在“有機化學”學習上學得懂、學得通、學得有趣，這是擺在教師面前的難題和現(xiàn)實問題。很多同行在這方面做了很多積極的探索，如采用游戲法、PBL 教學法、CBL教學法等[1-4]。

本文以江西中醫(yī)藥高等?？茖W校2022 級藥學系97 名學生為對象，嘗試將POE（Prediction-Observation-Explanation）教學策略應用于“有機化學”教學實踐，在課前、課中、課后等教學環(huán)節(jié)運用POE 教學策略，利用學習通、微信學習群等發(fā)布調(diào)查問卷、測試題、演示實驗視頻等，收集分析學生對概念的掌握程度及原因分析，并初步分析該策略對于提高學生學習興趣方面的作用。

1 POE 策略在課前的運用

課前應用POE 有利于教師掌握學生對于舊概念及舊知識的掌握程度，便于教師在課堂中有的放矢地復習舊知識、講解新知識。表1 是運用POE 策略收集到的學生對物理性質(zhì)的理解。

從表1 可以看出，大部分人能判斷液體石蠟為難溶于水的物質(zhì)，但只有10%的人能做出正確的解釋。幾種典型的解釋如下：

①液體石蠟為有機物，有機物一般難溶于水。

②液體石蠟為有機物，水為無機物，根據(jù)相似相溶原理，液體石蠟難溶于水。

③液體石蠟為烴類物質(zhì)，烴類物質(zhì)一般難溶于水。

④液體石蠟的密度比水的密度小，所以難溶于水。

其中第一、第二種解釋的人最多，說明大部分人知道相似相溶原理，但并不理解相似相溶原理的真正含義，以為相似是指物質(zhì)類別之間的相似與否。令人驚訝的是液體石蠟在95%乙醇中的溶解度，62 人（合63.92%）選擇了易溶，25人（合25.77%）選擇了難溶，只有10人（合10.31%）選擇了可溶，這應該還是對相似相溶原理的錯誤理解（有機物易溶于有機物）造成的。表2 是收集到的學生對物質(zhì)化學性質(zhì)的理解。

表2 運用POE 策略收集學生對物質(zhì)化學性質(zhì)的預測和解釋

2 POE 策略在課中的應用

采用POE教學法需要錄制相關(guān)實驗視頻，表3 列出了部分物質(zhì)的化學性質(zhì)實驗視頻中所用到的部分試劑、物品及主要實驗現(xiàn)象。大部分藥品為純天然物品，體現(xiàn)了綠色環(huán)保的理念。

2.1 鹵代烴的水解反應

在講具體的反應前，教師詳細分析反應底物的結(jié)構(gòu)特點、進攻試劑的特點、催化原理等[5]。講到鹵代烴的水解反應時，開始播放演示視頻，隨著視頻的進行，教師不斷提問，讓學生預測、思考，討論實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)果并給出理由。

a為用23%氫氧化鈉水溶液處理聚氯乙烯24 小時后，向處理后的聚氯乙烯中滴入高錳酸鉀溶液，高錳酸鉀褪色，說明聚氯乙烯中的氯被羥基取代生成了醇；向處理過的聚氯乙烯中滴入氫氧化鈉及硫酸銅生成了深藍色物質(zhì)，說明聚氯乙烯和氫氧化鈉反應生成了鄰二醇；將處理過聚氯乙烯的氫氧化鈉溶液用稀硝酸中和，然后滴入硝酸銀，有白色沉淀生成，再一次說明聚氯乙烯和氫氧化鈉發(fā)生了取代反應。

2.2 酚的化學性質(zhì)

采用POE策略教學時，苯酚的反應現(xiàn)象并不難預測[6-7]，這部分內(nèi)容在高中階段就有詳細的敘述，如與FeCl3反應生成藍紫色，與溴水反應立刻生成白色沉淀，與稀硝酸反應生成黃色物質(zhì)等。但與小兒氨酚黃那敏溶液反應會如何呢？這也是學生比較感興趣和好奇的內(nèi)容，教師在教學時可抓住學生的這種心理展開教學，會收到不錯的效果。小兒氨酚黃那敏溶液與FeCl3反應生成墨綠色物質(zhì)，而不是藍紫色，原因何在？是反應產(chǎn)物本身就是這種顏色還是由于其他物質(zhì)的干擾？激發(fā)學生好奇心和探索欲望，下次可以找純對乙酰氨基酚來驗證一下。與稀硝酸反應立即生成黃色物質(zhì)，而不是像苯酚那樣慢慢生成黃色物質(zhì)。

2.3 有機物的立體結(jié)構(gòu)

有機物的立體結(jié)構(gòu)及相關(guān)概念在“有機化學”中占有很重要的地位，相關(guān)概念包括構(gòu)象異構(gòu)、順反異構(gòu)、對映異構(gòu)等，以及紐曼投影式、鋸架式、透視式、費歇爾投影式等立體結(jié)構(gòu)的表示方法。相關(guān)概念的準確理解和掌握一直是“有機化學”教學的一大難點。在這里，我們運用POE 策略并結(jié)合分子模型對這一問題做一探討。

如圖1 所示（p66），為正丁烷在兩個構(gòu)象，很顯然這兩個構(gòu)象是不能重疊的，那能不能說正丁烷有手性？不能。因此，手性分子是指其所有的構(gòu)象都具有手性，而非手性分子只要是其中一個構(gòu)象為非手性即為非手性分子，各種不同構(gòu)象之間必定成鏡像關(guān)系，而一個手性分子，必定所有的構(gòu)象都是手性的，各種不同構(gòu)象之間不存在鏡相關(guān)系。

圖1 丁烷的兩個鄰位交差式

在烯烴及環(huán)狀的化合物中存在順反異構(gòu)，由于烯烴為平面分子，其順反異構(gòu)并不難判斷，但如果是環(huán)狀分子，由于其結(jié)構(gòu)為非平面，所以，其順反異構(gòu)的判斷是一大難點，學生經(jīng)常難以做出正確的判斷。結(jié)合分子模型及POE 策略，能使學生輕松地掌握這一知識點。

3 POE 策略在課后的運用

POE 策略在課后的運用目的主要有兩個：一是復習、鞏固上課的內(nèi)容；二是開闊學生視野。受限于課時，很多演示實驗不便開展POE教學，這時我們可以開發(fā)成課后的興趣學習。比如油脂的水解、生物柴油的制備、花青素的尋找和性質(zhì)、酚類物質(zhì)的尋找、自然界中含共軛烯烴的天然物質(zhì)及其性質(zhì)等，都可以開發(fā)成用于POE 的實驗視頻，這些視頻與上課的知識點結(jié)合起來，能起到復習鞏固上課內(nèi)容的作用，也能起到提高興趣的作用[8]。

通過調(diào)查問卷、學生訪談及上課感受初步來看，采用POE策略的班級比對照班的學生上課活躍度、專注度、抬頭率更高，在學習通上視頻觀看、做習題的完成率更高。以下為采用POE 教學策略的班級的問卷調(diào)查結(jié)果：

①你認為有機化學有趣嗎：認為非常有趣的占20.6%，認為有趣的占45.8%，認為一般的占27.1%，不大感興趣的占5.6%，非常不感興趣的占0.9%；②評價一下你對各類物質(zhì)化學性質(zhì)的掌握程度：掌握得很好的占8.4%，較好的占24.3%，一般的占56.1%，不好的占9.3%，非常不好的占1.9%；③評價一下你對有機物結(jié)構(gòu)掌握的程度：掌握得很好的占8.4%，掌握得好的占15%，一般的占61.7%，掌握了一點的占11.2%，基本沒掌握的占3.7%；④評價一下你對命名掌握的程度：掌握得非常好的占10.3%，掌握得好的占31.8%，一般的占55.1%，不好的占2.8%，非常不好的占0%；⑤你認為有機化學難學嗎：認為非常容易的占5.6%，認為容易2.8%，認為一般的占21.5%，認為很難的占24.3%。

以下為平行班采用常規(guī)教學方法的問卷調(diào)查結(jié)果：

①你認為有機化學有趣嗎：認為非常有趣的占14.6%，認為有趣的占23.6%，認為一般的占43.8%，認為不大感興趣的占12.4%，認為非常不感興趣的占5.6%；②評價一下你對各類物質(zhì)化學性質(zhì)的掌握程度：掌握得很好的占5.6%，較好的占5.6%, 一般的占57.4%，不好的占20.2%，非常不好的占11.2%；③評價一下你對有機物結(jié)構(gòu)掌握的程度：掌握得很好的占5.6%，掌握得好的占0%，一般的占41.6%，掌握了一點的占41.6%，基本沒掌握的占11.2%；④評價一下你對命名掌握的程度：掌握得非常好的占4.5%，掌握得好的占9%，一般的占55.1%，不好的占24.7%，非常不好的占6.7%；⑤你認為有機化學難學嗎：認為非常容易的占3.4%，認為容易的占0%，認為一般的占11.2%，認為很難的占39.3%。

從調(diào)查問卷的結(jié)果來看，采用POE策略教學的班級對有機化學更感興趣，對有機化學的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及命名掌握得更好。