孔耀
摘要:以簡單有機物的合成教學設計過程及教學實錄來說明如何通過“知識問題化、問題情境化”來實現(xiàn)知、情、行等的相互交織和協(xié)調(diào)發(fā)展。
關鍵詞:知識問題化;問題情境化;高中化學;課堂教學
文章編號:1008—0546(2017)11—0043—04 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008—0546.2017.11.015
北師大劉知新教授主編的《化學教學論》中提出,教學活動是知、情、行等相互交織和協(xié)調(diào)發(fā)展的過程。意思是說在教學活動中,不應該只有知識與技能的傳授和學習,而應該也有情感態(tài)度與價值觀以及過程與方法與其相互融合的過程。北師大王磊教授在此基礎上進一步提出了利用建構(gòu)主義理論指導下的“知識問題化、問題情境化”這一具體的方法來更好地實現(xiàn)這一過程。具體的操作方法如圖1。
一、教學設計依據(jù)
1.設計思想
(1)知識問題化,問題情境化:筆者以為在教學中,很多老師不能把課上的精彩生動,缺乏的不是高深的專業(yè)知識,而是對學生學習心理的揣摩,不能激發(fā)學生的學習興趣,不能讓學生體驗到學習化學的美好和作用。長此以往,學生不僅不喜歡化學課而且會不喜歡化學知識。而“知識問題化、問題情境化”認為,學習總是與一定的社會文化背景即“情境”相聯(lián)系的,在實際情境下進行學習,可以使學習者能利用自己原有認知結(jié)構(gòu)中的有關經(jīng)驗去同化當前學習到的新知識,從而賦予新知識以某種意義。所以提倡以生動的、有情緒的情境激發(fā)學生的學習興趣,引發(fā)學生的認知需求,讓學生在情境與問題中體驗探索過程中的樂趣。所以,在本節(jié)課的教學中,通過將呆板的知識設計成具體的問題,并以情境呈現(xiàn)出來,是主要的學習載體。
(2)促進學生學習方式的轉(zhuǎn)變:新課程把轉(zhuǎn)變學生的學習方式作為重要的著眼點,提倡自主、合作、探究的學習方式。所以,本節(jié)課的另外一個重點就是設計學生活動積極引導學生自主探究、合作討論、反思總結(jié)。
2.教材分析
“簡單有機物的合成”選自蘇教版化學必修二專題三第三單元第一小節(jié)。之前已經(jīng)介紹了醇、醛、酸、酯等這些烴的簡單含氧衍生物的結(jié)構(gòu)特點和性質(zhì),為本節(jié)的學習打下了基礎,有機合成是有機推斷的重要基礎,“簡單有機物的合成”這一節(jié)的教學,通過多種途徑設計合成乙酸乙酯以及合成思路的分析,有利于培養(yǎng)學生的邏輯思維能力、信息遷移能力,使學生在進行有機合成和推斷時做到有章可循,為下一節(jié)有機高分子的合成做鋪墊,起到了承上啟下的作用。
3.學生學習情況分析
有機合成是有機物性質(zhì)的應用,要求學生在前面學習基礎之上熟練掌握好各類有機物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、相互衍生關系等基礎知識。學生剛剛學完烴的含氧衍生物的性質(zhì),對各類有機物的轉(zhuǎn)化方法還不熟練,因此需要幫助學生把學過的有機化學知識形成知識網(wǎng),使學生能夠正確理解官能團結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的辯證關系,掌握重要有機物相互轉(zhuǎn)化關系,能夠正確熟練地書寫化學方程式。
4.教學目標
(1)知識與技能
在認識加成反應、氧化反應、取代反應、水解反應等簡單的有機反應的基礎上,掌握從乙烯制取乙酸乙酯的合成路線;初步學會簡單有機物的合成方法。
(2)過程與方法
通過創(chuàng)設問題情境,引發(fā)學生思考、討論,同時引導學生運用探究、比較、歸納法進行學習。
(3)情感態(tài)度價值觀
培養(yǎng)學生將化學知識應用于生產(chǎn)、生活實踐的意識;體會新物質(zhì)的不斷合成是有機化學具有的特殊科學魅力。
總體思路:以活動承載任務,以情境激發(fā)興趣,以問題引發(fā)思考,以探究獲取知識,以總結(jié)和反思升華學習。
二、教學過程實錄
【引言】有機合成是有機化學乃至化學學科的重要課題。19世紀20年代以來,化學家們已經(jīng)設計和合成了數(shù)千萬種的有機化合物,不僅促進了科技經(jīng)濟的發(fā)展,更為人類生活質(zhì)量的提高做出了巨大貢獻??梢赃@樣說:人間處處是合成。有人這樣說過:生活不止眼前的茍且,還有化學和有機合成。
下面我們就開始今天的合成之旅,來學習簡單有機物的合成。請大家完成活動一中方案1。
【情境】友好國家伊拉克請我國專家?guī)椭O計乙酸乙酯合成路線以建設工廠,我攻關小組經(jīng)過研究暫時設計出以下方案,請你協(xié)助完成相關內(nèi)容:
活動一:乙酸乙酯合成路線的設計
知識鏈接:
乙烯工業(yè)是石油化工產(chǎn)業(yè)的核心,世界上已將乙烯產(chǎn)量作為衡量一個國家石油化工發(fā)展水平的重要標志之一。乙烯是乙醇(酒精)、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、合成纖維、合成橡膠、合成塑料(聚乙烯及聚氯乙烯)等很多有機化合物的基本化工原料。
美國化學家科里(Elias J.Corey)創(chuàng)建了獨特的有機合成理論一逆合成分析理論,使有機合成方案系統(tǒng)化并符合邏輯。與化學家們早先的做法不同,逆合成分析法是從目標分子的結(jié)構(gòu)人手,分析其中哪些化學鍵可以斷掉,從而將復雜大分子拆成一些更小的部分,而這些小部分通常已經(jīng)存在或容易得到,再用這些已經(jīng)存在或容易得到的物質(zhì)來合成復雜有機物就會非常容易(如圖2)。
設計意圖:通過引言部分使學生初步了解有機合成的意義,明確有機合成的重要性,培養(yǎng)學生學以致用的學習態(tài)度;在情境創(chuàng)設部分,主要的意圖有這樣幾點:①使學生明確本節(jié)課的任務是設計乙酸乙酯的合成路線,是為真正的化工生產(chǎn)做準備;②增加學生的閱讀內(nèi)容,培養(yǎng)學生閱讀能力和信息提取能力;③通過乙烯的相關內(nèi)容使學生了解石油化工的重要性以及為乙酸乙酯及其它的一些簡單有機物的合成做鋪墊;④通過科里的理論使學生初步了解簡單有機物合成時的常用方法;⑤通過相關信息的閱讀分析,減少知識的講授和直接傳遞,培養(yǎng)學生的自主探究意識。
【問題】方案1.攻關小組根據(jù)科里的理論在研究過程中從乙酸乙酯的組成和結(jié)構(gòu)人手,得到如下分析過程,請協(xié)助完成(填結(jié)構(gòu)簡式)。endprint
(1)分析乙酸乙酯,官能團為______。
(2)逆推,酯是由酸和醇合成的,則反應生成乙酸乙酯的酸為____醇為______。
(3)逆推,酸是由醇氧化成醛,再由該醛氧化成酸,則可推出合成該酸的醇為____。
(4)逆推,醇引入可用乙烯與____反應合成。
請據(jù)此寫出由乙烯合成乙酸乙酯的相關化學方程式并指出反應類型________。
通過以上分析,可以建立如下合成路線,見圖3,請補充完整(相關物質(zhì)結(jié)構(gòu)簡式和反應條件):
【展示評價】學生展示分析過程、方程式的書寫及反應類型的判斷、合成路線的書寫并修改。教師評價,主要問題是書寫不規(guī)范:結(jié)構(gòu)簡式書寫成分子式;反應條件的遺漏或錯誤。適當予以強調(diào)和糾正。
設計意圖:此環(huán)節(jié)主要是想讓學生體驗簡單有機物合成的完成思路和方法:①分析過程主要針對解決問題的關鍵點一:如何對目標產(chǎn)物官能團分析,以及中間體和基礎原料的聯(lián)系分析;②方程式的書寫及類型判斷主要針對解決問題的關鍵點二:如何發(fā)現(xiàn)和利用有機反應;③合成路線的補充主要針對解決問題的關鍵點三:合成路線的書寫。
【問題】攻關小組還提出了另外兩種以乙烯為原料的方案,請閱讀課本81頁圖3-21相關內(nèi)容和小組同伴一起完成以下合成路線(寫出結(jié)構(gòu)簡式和反應條件):
方案2.
方案4.攻關小組有成員提出以淀粉為原料理論上也可以實現(xiàn)乙酸乙酯的合成,請結(jié)合所學知識協(xié)助完成有關的合成路線。
【展示評價】學生展示合成路線的書寫并修改。教師評價,主要問題仍然是書寫不規(guī)范,要注意合成路線不是方程式,反應條件要書寫準確。修改和糾正主要讓學生完成。
設計意圖:此環(huán)節(jié)通過另外幾種乙酸乙酯的合成方法讓學生體驗有機合成路線往往不止一種途徑,提醒學生要學會分析各種途徑原料來源、反應條件等問題,為合成路線的選擇埋下伏筆。同時,讓學生進一步體會合成路線的書寫,尤其要注意書寫格式和反應條件。
【過渡】前面的學習中,我們暫時得到了四種可以合成乙酸乙酯的方案,那么,這四種方案是不是都適合伊拉克呢?
請大家合作討論完成活動二。
【情境】活動二:初步了解合成路線的選擇
1.知識鏈接:伊拉克地理條件得天獨厚,石油、天然氣資源十分豐富,石油工業(yè)是經(jīng)濟主要支柱。在歐佩克和世界已探明石油總儲量中分別占12.0%和9.8%,位居世界第二位。而農(nóng)業(yè)欠發(fā)達,糧食不能自給。
【問題】根據(jù)以上信息,請討論上述活動一方案4是否合理,為什么?
【問題】交流與討論:上述活動一方案1、2、3中各反應物的利用率如下,從乙烯利用率考慮,其中方案
乙烯利用率最高。
【問題】閱讀課本,交流討論在最終選擇合成路線時還需要考慮哪些因素?
【展示評價】主要是學生口述答案,教師評價:剛才這幾位同學回答的內(nèi)容就是在化工生產(chǎn)中要遵循的一個重要思想——“綠色化學”思想,當然“綠色化學”不僅僅包括環(huán)保問題,還包括剛剛同學們回答的內(nèi)容。這也是我們今天的一項作業(yè),請同學們在360百科中搜索“綠色化學”,了解其相關內(nèi)容。
設計意圖:此環(huán)節(jié)通過分析合成路線中原料來源、原料利用率等問題,讓學生體驗在化工生產(chǎn)中我們要綜合考慮各種因素的影響,要根據(jù)實際情況選擇最合適的路線。同時,通過閱讀課本,進一步了解化工生產(chǎn)要遵循的重要思想——“綠色化學”思想。
【小結(jié)】本節(jié)課,我們主要學習了兩項內(nèi)容:一、合成路線的設計,其關鍵在于對目標產(chǎn)物官能團的分析以及有機反應的發(fā)現(xiàn)和利用;二、合成路線的選擇:化工生產(chǎn)要遵循“綠色化學”思想,要根據(jù)實際情況做出合適的選擇。
【教學反思】本節(jié)課設計了一條主線,即為伊拉克設計選擇乙酸乙酯合成路線;兩個活動,也就是兩個任務:1.合成路線的設計,2.合成路線的選擇;三個情境,包括乙烯的用途、科里的理論、為伊拉克選擇合成路線;七個問題中四個為合成路線設計問題,三個為合成路線選擇問題。應該說,活動的設計明確了任務導向,情境的設置起到了引領作用,依托情境設計的問題為學生的學習明確了清晰的目標,通過問題能夠讓學生以情境為先導,以自主探究、合作交流為手段,以展示為平臺,以教師評價為思考,多元互動來促進知識的獲取、能力的提升,過程的體驗、方法的訓練以及情感態(tài)度與價值觀的滲透,也就是知、情、行的統(tǒng)一。
從本節(jié)課的教學效果看,我們在平時的教學中應該為學生的學習提供良好的學習土壤來培育學生知、情、行的統(tǒng)一以及對學習的熱愛和對化學的熱愛,比如:創(chuàng)設良好的情境以激發(fā)興趣、設計合適的問題引發(fā)思考和自主探究、提供和諧的展示平臺引導學生進行表達,做出真實友好的評價促進學生的反思和總結(jié)等等。
同時還要指出的是,通過本節(jié)課的教學,筆者發(fā)現(xiàn)在前面的教學中,學生對于有機物的組成、結(jié)構(gòu)以及相互聯(lián)系等知識還有待提高,教師的專業(yè)素養(yǎng)、臨場發(fā)揮也有待提高。但這同樣也是一種收獲,希望在今后的教學中師生共同提高。
最后,筆者想提出的一點,也可能是很多教師的共同想法:興趣是學生最好的老師,是一切學習的根本出發(fā)點。要想讓學生在學習的道路上走得更遠、更美好,我們必須在培養(yǎng)學生的學習興趣上多做努力、多下功夫,哪怕是少些知識和技能的傳授和培養(yǎng)都是值得的。因為,興趣如果爆發(fā)成為學習的動力,結(jié)果一定會美好的令人不可想象!endprint