基于核心素養(yǎng)進(jìn)行思維進(jìn)階的有機(jī)化合物教學(xué)設(shè)計(jì)

一、問(wèn)題的提出

隨著全球化和信息技術(shù)的快速發(fā)展，教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)整合能力和創(chuàng)新思維，以適應(yīng)國(guó)家的人才選拔需求?！秶?guó)務(wù)院關(guān)于考試招生制度改革情況的報(bào)告》中指出，改革考試內(nèi)容和形式，實(shí)現(xiàn)從“考知識(shí)”向“考能力素養(yǎng)”轉(zhuǎn)變。并且，化學(xué)高考命題以“價(jià)值引領(lǐng)、素養(yǎng)導(dǎo)向、能力為重、知識(shí)為基”為考查模式。基于此，如何在教學(xué)中落實(shí)核心素養(yǎng)，如何在教學(xué)中實(shí)現(xiàn)思維進(jìn)階，成為教師需要面對(duì)的問(wèn)題。

通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，有機(jī)化合物教學(xué)活動(dòng)仍存在學(xué)生機(jī)械記憶和教師低效、重復(fù)教學(xué)的現(xiàn)象，究其原因是教師在教學(xué)實(shí)施中側(cè)重于知識(shí)學(xué)習(xí)，忽略能力進(jìn)階和素養(yǎng)進(jìn)階，且傳授的知識(shí)碎片化。這種現(xiàn)象的存在會(huì)導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法深入思考，無(wú)法形成高階思維方式，難以滿足新時(shí)代對(duì)人才的需求?！镀胀ǜ咧姓n程方案（2017年版2020年修訂）》提出，重視以學(xué)科大概念為核心，使課程內(nèi)容情境化，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)[1]。高中化學(xué)教師應(yīng)據(jù)此在有機(jī)化合物教學(xué)中應(yīng)用思維進(jìn)階模式。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)思路

高階思維包括分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造等復(fù)雜的認(rèn)知過(guò)程。在“乙醇”教學(xué)中融入高階思維培養(yǎng)，有助于學(xué)生系統(tǒng)理解化學(xué)知識(shí)。

（一）挖掘教材內(nèi)涵，關(guān)聯(lián)知識(shí)，培養(yǎng)分析思維

知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建：本課時(shí)涉及有機(jī)物結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、反應(yīng)機(jī)理及生活應(yīng)用。在教學(xué)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生分析乙醇的結(jié)構(gòu)（如官能團(tuán)一羥基）與性質(zhì)（如可燃性、與鈉反應(yīng)、催化氧化等）的關(guān)系，讓學(xué)生理解“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，官能團(tuán)決定有機(jī)物性質(zhì)”；再通過(guò)對(duì)比乙烷與乙醇的結(jié)構(gòu)差異，分析為何乙醇能與鈉反應(yīng)而乙烷不能與鈉反應(yīng)，引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)鍵斷裂與形成的角度分析反應(yīng)本質(zhì)，構(gòu)建“結(jié)構(gòu)一性質(zhì)一應(yīng)用”的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象深度剖析：在乙醇催化氧化實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生觀察銅絲由黑變紅等現(xiàn)象，分析銅絲在反應(yīng)中的作用，培養(yǎng)學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)的能力，提升學(xué)生分析思維能力。

（二）創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引發(fā)思辨，發(fā)展評(píng)價(jià)思維

開放式問(wèn)題討論：創(chuàng)設(shè)如“依據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)，乙醇有哪些用途？”“不同的人酒量為什么不同？”等問(wèn)題情境，讓學(xué)生從物質(zhì)性質(zhì)、環(huán)保、遺傳等多個(gè)角度進(jìn)行思考和討論，培養(yǎng)學(xué)生批判性思考和評(píng)價(jià)的能力。

（三）鼓勵(lì)創(chuàng)新實(shí)踐，突破常規(guī)，培育創(chuàng)造思維

信息獲取和加工：引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本中的“資料卡片”，了解乙醇進(jìn)入人體后的代謝過(guò)程，對(duì)乙醇的性質(zhì)進(jìn)行深度思考和探討，體會(huì)飲酒對(duì)身體的危害。

（四）多元化評(píng)價(jià)，關(guān)注思維發(fā)展

采用過(guò)程性評(píng)價(jià)與發(fā)展性評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式。過(guò)程性評(píng)價(jià)關(guān)注學(xué)生在課堂討論、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、問(wèn)題解決等活動(dòng)中的表現(xiàn)，考查學(xué)生分析問(wèn)題、評(píng)價(jià)觀點(diǎn)、提出新想法的能力；發(fā)展性評(píng)價(jià)除了考查學(xué)生對(duì)乙醇知識(shí)的掌握程度，還設(shè)置開放性試題，如讓學(xué)生根據(jù)乙醇催化氧化的機(jī)理，判斷其他醇發(fā)生催化氧化的可能性，并書寫化學(xué)方程式，通過(guò)學(xué)生的答題情況評(píng)價(jià)其高階思維發(fā)展水平。

三、教學(xué)準(zhǔn)備

（一）學(xué)情

已有基礎(chǔ)：學(xué)生在初中和高一階段已掌握物質(zhì)的基本分類、物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)的區(qū)分方法，并對(duì)有機(jī)物的燃燒反應(yīng)有所了解；系統(tǒng)學(xué)習(xí)了必修第一冊(cè)中離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等核心知識(shí)，具備化學(xué)方程式書寫和反應(yīng)本質(zhì)分析的能力。此外，學(xué)生對(duì)乙醇在生活中的用途（如消毒劑、燃料、飲品）已有直觀認(rèn)識(shí)，且通過(guò)前期實(shí)驗(yàn)課程積累了基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)操作技能。

潛在困難如下。在微觀結(jié)構(gòu)方面，學(xué)生尚未建構(gòu)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”“官能團(tuán)決定有機(jī)物性質(zhì)”的概念，對(duì)官能團(tuán)的作用機(jī)制缺乏深入理解，難以為乙醇分子中羥基的空間結(jié)構(gòu)與其反應(yīng)活性建立聯(lián)系，容易混淆羥基與無(wú)機(jī)物中氫氧根的本質(zhì)差異。在反應(yīng)機(jī)理方面，學(xué)生難以通過(guò)有關(guān)反應(yīng)速率、產(chǎn)物生成的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推理反應(yīng)的微觀過(guò)程，對(duì)反應(yīng)類型的判斷易出錯(cuò)，無(wú)法從化學(xué)鍵角度理解反應(yīng)發(fā)生的原因。在知識(shí)遷移方面，學(xué)生缺乏將乙醇性質(zhì)類推至其他醇性質(zhì)的能力，難以構(gòu)建有機(jī)化合物的“結(jié)構(gòu)一性質(zhì)一應(yīng)用”的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，無(wú)法自主歸納官能團(tuán)的共性

與特性。

（二）教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)：掌握乙醇的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，能準(zhǔn)確書寫化學(xué)方程式并分析反應(yīng)類型，認(rèn)識(shí)乙醇在工業(yè)、生活中的實(shí)際應(yīng)用。

能力目標(biāo)：提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作、數(shù)據(jù)分析、觀察能力；增強(qiáng)空間想象與抽象能力，掌握從微觀視角解析化學(xué)現(xiàn)象的方法；提高歸納總結(jié)與知識(shí)遷移能力，學(xué)會(huì)從個(gè)別物質(zhì)性質(zhì)推導(dǎo)出同類物質(zhì)共性。

素養(yǎng)目標(biāo)如下。宏觀辨識(shí)與微觀探析一建立“微觀結(jié)構(gòu)一宏觀現(xiàn)象一符號(hào)表征”的認(rèn)知路徑?？茖W(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)一—通過(guò)小組合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案與驗(yàn)證假設(shè)，培養(yǎng)科學(xué)探究所需的素養(yǎng)，激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)。證據(jù)推理與模型認(rèn)知一構(gòu)建“結(jié)構(gòu)一性質(zhì)一應(yīng)用”的乙醇分析模型，并能將其遷移應(yīng)用于其他醇的分析。變化觀念與平衡思想—認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)變化的普遍性?？茖W(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任一—樹立辯證看待化學(xué)物質(zhì)的科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)合理使用化學(xué)品、推動(dòng)綠色化學(xué)發(fā)展的社會(huì)責(zé)任感。

思維進(jìn)階目標(biāo)如下。層級(jí)化思維一—從認(rèn)識(shí)個(gè)別物質(zhì)性質(zhì)到分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)再到推測(cè)同類物質(zhì)特性，形成由現(xiàn)象到本質(zhì)、由個(gè)別到一般的思維進(jìn)階路徑。批判性思維一通過(guò)對(duì)比乙醇的不同反應(yīng)的差異，質(zhì)疑傳統(tǒng)認(rèn)知，培養(yǎng)多角度分析問(wèn)題的思維習(xí)慣。系統(tǒng)性思維一一通過(guò)構(gòu)建醇類物質(zhì)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，培養(yǎng)對(duì)于知識(shí)點(diǎn)從孤立看待到系統(tǒng)認(rèn)知的思維轉(zhuǎn)化能力。

四、教學(xué)實(shí)錄

（一）環(huán)節(jié)一“生活中的乙醇”

教師展示乙醇的相關(guān)圖片以引入情境，提出“依據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)，乙醇有哪些用途？”這一問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生談?wù)剬?duì)乙醇的認(rèn)識(shí)。學(xué)生說(shuō)出的答案有“酒香不怕巷子深”“可以消毒”…

教師在學(xué)生回答完問(wèn)題后，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)乙醇的一些性質(zhì)：1.乙醇沸點(diǎn)低，有揮發(fā)性；2.乙醇具有可燃性（與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水）；3.乙醇易溶于水，與水按任意比例互溶。

設(shè)計(jì)意圖：乙醇是學(xué)生熟悉且常見(jiàn)的有機(jī)物，對(duì)其的認(rèn)知符合學(xué)生最近發(fā)展區(qū)。本環(huán)節(jié)有利于讓學(xué)生自主提煉已有信息、構(gòu)建知識(shí)體系，將現(xiàn)實(shí)生活的場(chǎng)景與即將學(xué)習(xí)的物質(zhì)聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移和應(yīng)用。

（二）環(huán)節(jié)二“探究乙醇的結(jié)構(gòu)”

教師說(shuō)：“已知乙醇的分子式為 C₂H₆O ，同學(xué)們覺(jué)得將乙醇分子式中的‘O’加入乙烷（分子式為 ?C₂H₆ ）的分子結(jié)構(gòu)中可能有哪些情況呢？請(qǐng)同學(xué)們以小組為單位，利用所給的球棍模型材料，依據(jù)價(jià)鍵理論，設(shè)計(jì)并拼接乙醇的球棍模型?！痹趯W(xué)生基于水與鈉的反應(yīng)推測(cè)出乙醇的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為C ₂H₅OH 后，教師讓學(xué)生觀看乙醇與鈉反應(yīng)的視頻；根據(jù)課本中的實(shí)驗(yàn)7-4，完成乙醇和鈉的反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作，記錄并描述現(xiàn)象，書寫化學(xué)方程式。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過(guò)有目的、有計(jì)劃的實(shí)驗(yàn)探究，開展“微觀結(jié)構(gòu)一宏觀現(xiàn)象一符號(hào)表征”的學(xué)習(xí)，達(dá)到“知斷鍵、會(huì)書寫”的程度。首先，通過(guò)乙醇與烴的對(duì)比，從微觀角度預(yù)測(cè)乙醇與鈉反應(yīng)時(shí)化學(xué)鍵斷裂的位置；其次，借助水與鈉的反應(yīng)，從宏觀上預(yù)測(cè)乙醇與鈉反應(yīng)的產(chǎn)物；最后，通過(guò)化學(xué)方程式來(lái)表征。學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題、將理論和實(shí)際相結(jié)合的過(guò)程中，能掌握科學(xué)探究方法，發(fā)展宏觀辨識(shí)與微觀探析素養(yǎng)，他們的思維也能得到進(jìn)階。

（三）環(huán)節(jié)三“乙醇的催化氧化”

教師進(jìn)行真實(shí)情境導(dǎo)入：一位工匠在焊接銀器、銅器時(shí)，觀察到器物表面有發(fā)黑的氧化膜，于是把器物在火上燒熱，再迅速蘸一下酒精，此時(shí)器物表面光亮如初。你知道這是為什么嗎？

學(xué)生重現(xiàn)課本中實(shí)驗(yàn)7-5的過(guò)程，觀察、記錄、匯報(bào)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。有的學(xué)生匯報(bào)：“在乙醇的催化氧化反應(yīng)中，銅絲先變黑后變紅。我們小組推測(cè)反應(yīng)生成了水，另一種產(chǎn)物是乙醛，但當(dāng)時(shí)只聞到乙醇的氣味?！苯處熢u(píng)價(jià)道：“實(shí)驗(yàn)7-5僅憑聞氣味無(wú)法直接感知乙醛的生成，老師將在實(shí)驗(yàn)中引入希夫試劑。如果有乙醛生成，試劑會(huì)變成紅色[2]?！?/p>

教師在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后說(shuō)：“請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)乙醛的結(jié)構(gòu)式，由乙醇變成乙醛發(fā)生的結(jié)構(gòu)變化推測(cè)反應(yīng)中斷鍵的位置。”為此，學(xué)生在小組內(nèi)展開討論，將乙醇的球棍模型拆解后重新組合，之后觀看關(guān)于乙醇催化氧化的反應(yīng)機(jī)理的動(dòng)畫，自主完成化學(xué)方程式書寫，然后進(jìn)行展示、匯報(bào)和互評(píng)。

設(shè)計(jì)意圖：小組討論以及生生互評(píng)能增強(qiáng)學(xué)生的合作能力與溝通表達(dá)能力，讓學(xué)生在思維碰撞中深化對(duì)知識(shí)的理解。學(xué)生通過(guò)對(duì)比乙醇和乙醛的結(jié)構(gòu)來(lái)推測(cè)斷鍵位置，能鍛煉自身的觀察、分析與邏輯推理能力，培養(yǎng)證據(jù)推理素養(yǎng)；利用操作的方式將抽象知識(shí)具象化，有助于提升自身的模型認(rèn)知素養(yǎng)。這樣也能進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)反應(yīng)機(jī)理的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展。

（四）環(huán)節(jié)四“再審乙醇的應(yīng)用”

教師講述：“在生活中，我們可能會(huì)看到有些人飲酒后出現(xiàn)臉部變紅、嘔吐、昏迷等癥狀，而有些人喝了一定量的酒并不會(huì)出現(xiàn)上述癥狀。這是由什么造成的呢？”

學(xué)生閱讀“資料卡片”，觀察乙醇在人體內(nèi)代謝的示意圖（如圖1所示），并結(jié)合生物學(xué)知識(shí)進(jìn)行討論、匯報(bào)。

教師繼續(xù)講述：“一般人的體內(nèi)都有乙醇脫氫酶，但不少人缺少乙醛脫氫酶，這會(huì)使體內(nèi)的乙醛不易被氧化為乙酸，從而讓臉部甚至體表毛細(xì)血管擴(kuò)張充血，并出現(xiàn)其他癥狀。要牢記‘最安全的飲酒量是零’。”

設(shè)計(jì)意圖：依據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論開展教學(xué)，能讓學(xué)生基于已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)主動(dòng)探索，完善知識(shí)體系。學(xué)生借助資料，進(jìn)行跨學(xué)科學(xué)習(xí)，鍛煉了信息提取、整合與邏輯思維能力；在教師的內(nèi)容拓展中，學(xué)生能增強(qiáng)健康意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感，將化學(xué)知識(shí)與生活實(shí)際相聯(lián)系，培養(yǎng)綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的思維。

（五）環(huán)節(jié)五“高階思維發(fā)展診斷”

教師以板書的形式總結(jié)本課時(shí)的內(nèi)容后，展示如下題目以對(duì)學(xué)生進(jìn)行診斷。

1.物質(zhì)的量相等的乙醇、乙二醇、丙三醇分別與足量的鈉反應(yīng)，在相同條件下，產(chǎn)生的氫氣的體積比是

2.已知乙醇在催化氧化反應(yīng)中斷裂的為如圖2所示的化學(xué)鍵，試回答下列問(wèn)題。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，教師立足學(xué)生最近發(fā)展區(qū)，通過(guò)合理的情境創(chuàng)設(shè)、問(wèn)題導(dǎo)向、科學(xué)探究、模型建構(gòu)、高階思維培養(yǎng)和多元化評(píng)價(jià)，可以實(shí)現(xiàn)知識(shí)進(jìn)階、能力進(jìn)階、素養(yǎng)進(jìn)階。實(shí)踐證明，思維進(jìn)階模式在有機(jī)化合物教學(xué)中具有重要價(jià)值與意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1］中華人民共和國(guó)教育部.普通高中課程方案（2017年版2020年修訂[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2］宋小媛.聚焦學(xué)科大概念的逆向教學(xué)設(shè)計(jì)：以“乙醇”為例［J」.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2024（23）：26-29.