鞏佳利

摘要：在“雙減”政策背景下，以培育創(chuàng)新人才為教育目標(biāo)，以合成苯甲酸鈉為教學(xué)載體，精簡設(shè)計(jì)5個融合創(chuàng)新能力的學(xué)習(xí)任務(wù)，通過任務(wù)的完成，按一定的邏輯關(guān)系再識基礎(chǔ)性知識，建立有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)與評價思路及方法，形成解決相關(guān)問題的一般性思維模式，提升相關(guān)認(rèn)知發(fā)展水平，與此同時，深度參與創(chuàng)新過程，凝練能力要素，培養(yǎng)和發(fā)展創(chuàng)新能力，促使學(xué)生創(chuàng)新思維飛躍發(fā)展。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力;任務(wù)驅(qū)動;有機(jī)合成

文章編號：1008-0546（2022）07-0054-06中圖分類號：G632.41文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.07.014

一、問題的提出

創(chuàng)新是衡量一個國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，而我國現(xiàn)行的教學(xué)方式卻不利于培養(yǎng)出大批創(chuàng)新型人才[1]。因此越來越多的教育家提出應(yīng)該將創(chuàng)新人才的培養(yǎng)作為當(dāng)前中國教育最重要的任務(wù)[2]。具體到化學(xué)學(xué)科，隨著課改的不斷深入，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)創(chuàng)新能力也被寫入了《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》[3]。這就要求教師思考課堂中實(shí)施創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)方式。2021年7月中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步減輕義務(wù)教育階段學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)的意見》文件中對課堂提出要求：要優(yōu)化教學(xué)方式，強(qiáng)化教學(xué)管理，提升學(xué)生在校學(xué)習(xí)效率[4]。課堂是教育教學(xué)的主陣地，應(yīng)向“45分鐘”要效果。顯然，化學(xué)課堂教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的主要場所，有效培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)策略則是課堂教學(xué)中實(shí)現(xiàn)減負(fù)提能的研究重點(diǎn)。本文以研究苯甲酸鈉的合成的教學(xué)實(shí)踐為例，采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)策略，有效地培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新意識與能力，有助于實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，落實(shí)“立德樹人”教育的根本任務(wù)，同時，為一線教師的教學(xué)提供具有一定參考性的教學(xué)案例。

二、創(chuàng)新能力的內(nèi)涵

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》提出：認(rèn)識科學(xué)探究是進(jìn)行科學(xué)解釋和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和應(yīng)用的科學(xué)實(shí)踐活動，過程中要敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新[3]。其表述較為抽象，能力劃分模糊，難以實(shí)踐。通過閱讀大量文獻(xiàn)，本文以新課標(biāo)為依據(jù)，結(jié)合林堅(jiān)在《專業(yè)技術(shù)人員創(chuàng)新案例讀本》中對創(chuàng)新能力的解讀，將化學(xué)學(xué)科的創(chuàng)新能力分為十個方面[5]，見圖1。

三、基于培養(yǎng)創(chuàng)新能力的教學(xué)分析

1.教學(xué)內(nèi)容分析

苯甲酸鈉是工業(yè)生產(chǎn)中重要的化工原料，在紡織、醫(yī)藥、香料、食品等行業(yè)有著重要應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)簡單，合成難度低，利于薄弱學(xué)生入手，合成思路豐富，涵蓋碳骨架和官能團(tuán)的典型變化，有效地復(fù)習(xí)了有機(jī)化合物知識。其合成過程涉及猜想結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)方案、質(zhì)疑方案、實(shí)踐等豐富的切合創(chuàng)新能力培養(yǎng)的活動，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的理想載體。

因此，本文確定以苯甲酸鈉的合成作為情境，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為目標(biāo)，以有機(jī)化學(xué)知識為載體，分析教學(xué)素材、教學(xué)內(nèi)容與創(chuàng)新能力之間的內(nèi)在聯(lián)系，三者有機(jī)整合，劃分為三個主要教學(xué)環(huán)節(jié)：梳理設(shè)計(jì)思路→設(shè)計(jì)合成方案→優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，精心設(shè)計(jì)激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新行為的探究任務(wù)，如基于目標(biāo)物結(jié)構(gòu)猜想原料、借助信息設(shè)計(jì)路線、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證路線合理性、互相評價方案、優(yōu)化設(shè)計(jì)路線等活動，在一次次自主探究和舊與新的碰撞中，激發(fā)新思路、新思考，落實(shí)知識，提升創(chuàng)新能力。知識層面：復(fù)習(xí)有機(jī)化合物知識，提升知識運(yùn)用水平和設(shè)計(jì)有機(jī)合成路線能力;能力層面：通過積極完成探究活動，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)、想像、批判、創(chuàng)造、問題解決等能力，真正將創(chuàng)新素養(yǎng)的培養(yǎng)落地，具體見圖2。

2.學(xué)情分析

受限于學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)能力等因素，學(xué)生知識與能力薄弱，目前完成有機(jī)化學(xué)一輪知識復(fù)習(xí)，僅掌握典型官能團(tuán)或結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，呈現(xiàn)零散、碎片狀，尚未挖掘知識間的內(nèi)在聯(lián)系，無法從本質(zhì)上理解有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)化過程，這就需要引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)。學(xué)生在用基礎(chǔ)知識創(chuàng)新性地合成物質(zhì)方面表現(xiàn)得更是一言難盡，一方面學(xué)生缺乏系統(tǒng)設(shè)計(jì)有機(jī)合成路線的方法;另一方面學(xué)生制備物質(zhì)的經(jīng)驗(yàn)少，創(chuàng)新經(jīng)歷空白，創(chuàng)新能力不能滿足合成有機(jī)化合物的需要。因此，兩方面只有共同發(fā)展，學(xué)生才能成功合成新物質(zhì)。

3.教學(xué)價值

從認(rèn)知發(fā)展和化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展角度看，本課教學(xué)價值主要體現(xiàn)以下幾個方面：

（1）復(fù)習(xí)有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識，連接知識內(nèi)在關(guān)系，運(yùn)用結(jié)構(gòu)化知識解決真實(shí)問題，將知識功能化，促進(jìn)學(xué)生有機(jī)化學(xué)知識理解和運(yùn)用水平提升。

（2）以苯甲酸鈉的合成為例，積累合成經(jīng)驗(yàn)，厘清有機(jī)合成路線的一般設(shè)計(jì)思路與方法，建立評價合成路線的角度與標(biāo)準(zhǔn)，形成合成有機(jī)物的思維模式，體會有機(jī)合成在創(chuàng)造物質(zhì)方面的重要價值，為后面合成高分子提供基礎(chǔ)。

（3）在猜想、創(chuàng)造、評價、優(yōu)化苯甲酸鈉合成路線的過程中，引導(dǎo)學(xué)生用已有知識與經(jīng)驗(yàn)挑戰(zhàn)新任務(wù)，進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐，積累創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，造就出助力國家科技水平蓬勃發(fā)展的新型人才。

（4）以苯甲酸鈉的合成為例，累積以有機(jī)化學(xué)為載體培育創(chuàng)新人才的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)一定的相關(guān)教學(xué)策略，對其他教師在提升學(xué)生創(chuàng)新能力水平方面具有一定的借鑒和指導(dǎo)意義。

四、基于培養(yǎng)創(chuàng)新能力的教學(xué)實(shí)踐

1.整體教學(xué)思路

基于學(xué)情分析，本文確定合成苯甲酸鈉作為教學(xué)主題，以提升創(chuàng)新素質(zhì)為教學(xué)目的，以減負(fù)提能為課堂標(biāo)準(zhǔn)，將各方面的創(chuàng)新能力融入有機(jī)合成的一般流程。設(shè)置恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生積極運(yùn)用知識解決任務(wù)，復(fù)習(xí)典型官能團(tuán)性質(zhì)、轉(zhuǎn)化、檢驗(yàn)，提升知識理解水平和運(yùn)用能力。在活動中，深入地參與創(chuàng)新活動，反思創(chuàng)新能力運(yùn)用過程，全面培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新能力，提升學(xué)生創(chuàng)新思維水平，達(dá)到滿足社會發(fā)展的素質(zhì)人才的培育要求。通過學(xué)生自主完成五個任務(wù)，建立設(shè)計(jì)與評價有機(jī)合成路線的思路和方法，形成對有機(jī)物合成問題的整體性解決思路與方法，累積相關(guān)經(jīng)驗(yàn)與能力，見表1。

2.具體教學(xué)過程

【創(chuàng)設(shè)任務(wù)情境】

苯甲酸鈉是紡織、醫(yī)藥、香料、食品等行業(yè)中的重要化工原料，其產(chǎn)品每年產(chǎn)值高達(dá)數(shù)十億元，所以研究合成苯甲酸鈉是一個有價值的課題。

設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，了解苯甲酸鈉在生產(chǎn)、生活中的重要作用，引發(fā)學(xué)生對苯甲酸鈉合成的思考，激發(fā)學(xué)生合成物質(zhì)的欲望，體會有機(jī)合成的社會價值。

任務(wù)1：請對合成苯甲酸鈉的原料提出猜想。

資料1：苯甲酸鈉結(jié)構(gòu)簡式（見圖3）

【學(xué)生活動】結(jié)合資料，學(xué)生聯(lián)想到苯甲酸鈉的結(jié)構(gòu)與甲苯的結(jié)構(gòu)重合度高，猜測甲苯作為原料，運(yùn)用甲苯的性質(zhì)，嘗試建立苯甲酸鈉的合成路徑：甲苯→苯甲酸→苯甲酸鈉。

設(shè)計(jì)意圖：針對任務(wù)1 的解決過程，引導(dǎo)學(xué)生觀察目標(biāo)產(chǎn)物，關(guān)聯(lián)已有知識，通過重合度對比分析，猜想原料，培養(yǎng)化學(xué)想像能力，在挖掘并運(yùn)用已有知識基礎(chǔ)上，初步建立苯甲酸鈉的合成思路，培養(yǎng)化學(xué)學(xué)習(xí)能力。

任務(wù)2：請以乙烯或甲烷為原料，結(jié)合信息，設(shè)計(jì)苯甲酸鈉合成路線。

【過渡】甲苯難以從自然資源中直接提取，實(shí)際合成需要選取易獲取、儲量大的原料。乙烯、甲烷是眾多有機(jī)合成的基礎(chǔ)原料，中國是乙烯生產(chǎn)、天然氣開采大國，位居世界前列，乙烯、天燃?xì)獾纳a(chǎn)極大地促進(jìn)了我國有機(jī)合成工業(yè)蓬勃發(fā)展。

資料2：幾種有機(jī)化學(xué)反應(yīng)方程式（見圖4）

【學(xué)生活動】學(xué)生從結(jié)構(gòu)變化、反應(yīng)條件、反應(yīng)類型三個角度，復(fù)習(xí)常見結(jié)構(gòu)或官能團(tuán)性質(zhì)及轉(zhuǎn)化，梳理典型物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程（烴→鹵代烴→醇→醛→酸）。再以任務(wù)1 的合成順序?yàn)榛A(chǔ)，學(xué)生通過閱讀、學(xué)習(xí)、理解、運(yùn)用資料，小組合作設(shè)計(jì)合成路線，見圖5。

【小結(jié)】有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)思路（見圖6）：

設(shè)計(jì)意圖：針對任務(wù)2的解決過程，學(xué)生多角度整合典型官能團(tuán)性質(zhì)及轉(zhuǎn)化、碳骨架變化，發(fā)展化學(xué)學(xué)習(xí)能力，勾連知識的內(nèi)在聯(lián)系，從而梳理有機(jī)化合物基本轉(zhuǎn)化思路，幫助學(xué)生系統(tǒng)性地整體理解有機(jī)化學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)分析能力，促進(jìn)學(xué)生知識理解水平提升。接著學(xué)生能夠?qū)Ρ确治鲈吓c目標(biāo)產(chǎn)物的不同，參考資料中的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，設(shè)想中間體，合理安排轉(zhuǎn)化路線，設(shè)計(jì)苯甲酸鈉合成路線，建立設(shè)計(jì)有機(jī)合成路線的思路，培養(yǎng)創(chuàng)造能力、解決問題的能力，發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)、化學(xué)分析能力。在此過程中，學(xué)生能夠用化學(xué)知識解決有機(jī)工業(yè)問題，體會知識應(yīng)用價值，將知識功能化，培養(yǎng)實(shí)踐能力。

任務(wù)3：請用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證苯甲酸鈉合成路線的可行性。

【學(xué)生活動】首先，學(xué)生復(fù)習(xí)-CHO、甲苯、-X、-OH、-COOH、碳碳雙鍵、碳碳三鍵的檢驗(yàn)方法，依據(jù)實(shí)驗(yàn)思想（排除干擾），選擇合適的關(guān)鍵物質(zhì)實(shí)證合成路線的可行性。

設(shè)計(jì)意圖：針對任務(wù)3的解決過程，學(xué)生復(fù)習(xí)典型官能團(tuán)、結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)方法，完善有機(jī)知識結(jié)構(gòu)，在實(shí)施驗(yàn)證過程中，培養(yǎng)學(xué)生組織協(xié)調(diào)能力，發(fā)展實(shí)踐、解決問題的能力，提升學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)能力。

任務(wù)4：請對苯甲酸鈉合成路線進(jìn)行評價，尋找最佳合成方案。

【學(xué)生活動】經(jīng)過討論、辯論等環(huán)節(jié)，學(xué)生認(rèn)為應(yīng)從步驟少、副產(chǎn)物少和反應(yīng)條件簡單等角度評價方案，通過對方案質(zhì)疑、反思，全體認(rèn)為方案都有不足（見表2），決定在此基礎(chǔ)上再造合成路線（見圖7）。

【小結(jié)】有機(jī)合成路線的評價思路與標(biāo)準(zhǔn)（見圖8）。

【總結(jié)】有機(jī)合成的評價過程，其實(shí)也是尋求合成路線更優(yōu)的過程。因此，有機(jī)合成路線的評價思路，也就是有機(jī)合成的優(yōu)化思路。

設(shè)計(jì)意圖：針對任務(wù)3 的解決過程，通過討論、質(zhì)疑、辯論等活動，學(xué)生實(shí)踐合成路線的評價過程，建立有機(jī)合成路線的評價思路，培養(yǎng)學(xué)生批判、綜合能力，發(fā)展化學(xué)學(xué)習(xí)、實(shí)踐、組織協(xié)調(diào)能力，通過推演最優(yōu)合成路線，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)造能力。在整體任務(wù)完成的過程中，培養(yǎng)學(xué)生的整合能力。

任務(wù)5：請暢談有機(jī)合成創(chuàng)造物質(zhì)的未來發(fā)展。

【學(xué)生活動】通過本節(jié)課學(xué)習(xí)，學(xué)生經(jīng)過反思苯甲酸鈉合成過程、討論合成工業(yè)發(fā)展，暢想有機(jī)合成的未來發(fā)展方向和道路，學(xué)生認(rèn)為未來有機(jī)合成在創(chuàng)造物質(zhì)方面要具備速度快、原子利用率100%、一步完成、便于生產(chǎn)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，最終能夠?qū)崿F(xiàn)“萬物合成”的目標(biāo)。

設(shè)計(jì)意圖：在實(shí)踐苯甲酸鈉合成后，通過暢談以后的有機(jī)合成，學(xué)生進(jìn)一步拓展有機(jī)合成發(fā)展思路，再面對有機(jī)合成任務(wù)時，能夠整體性思考問題的解決方案，感悟有機(jī)合成在創(chuàng)造新物質(zhì)方面具有重要貢獻(xiàn)，提升創(chuàng)新思維水平。

五、基于培養(yǎng)創(chuàng)新能力教學(xué)案例的反思

1.基于任務(wù)驅(qū)動教學(xué)的實(shí)施有助于實(shí)現(xiàn)減負(fù)提能的教學(xué)目標(biāo)

本課用任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)策略，不需引導(dǎo)，自主探究，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程變被動為主動，課堂氛圍輕松、活躍，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及主動獲取知識與能力的欲望，使得學(xué)生課堂上的思維自由度更好、思維活躍度更高。在合成苯甲酸鈉的過程中，舊知與新知頻繁碰撞，在一次次碰撞的過程中，有機(jī)化學(xué)知識結(jié)構(gòu)化的進(jìn)程加快，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提速，從而提升了課堂教學(xué)效果。這樣的課堂學(xué)習(xí)，學(xué)生不再因?qū)W習(xí)知識和完成任務(wù)而感到痛苦、疲勞，學(xué)生的知識運(yùn)用與問題解決經(jīng)驗(yàn)更豐富、充實(shí)，知識掌握與運(yùn)用、自身能力更夯實(shí)，課下只需配以少量作業(yè)即可實(shí)現(xiàn)大量課后任務(wù)的學(xué)習(xí)效果，從而達(dá)到學(xué)習(xí)減負(fù)的目的。

2.注重學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

關(guān)注學(xué)生能力培養(yǎng)的教學(xué)，要把握好任務(wù)的設(shè)計(jì)。完成學(xué)習(xí)任務(wù)是能力培養(yǎng)的主要途徑。好的任務(wù)一定是知識、能力、素材、學(xué)習(xí)行為有機(jī)地融合，分析知識的特征、功能、價值，分析能力的內(nèi)涵與培育方式，分析素材承載的知識與能力發(fā)展，分析素材內(nèi)容與學(xué)習(xí)行為（討論、質(zhì)疑、獲取、運(yùn)用、討論、解釋、創(chuàng)造等）的關(guān)系，再思考設(shè)計(jì)活動形式，形成正遷移學(xué)習(xí)過程，從而使學(xué)生知識與能力得到培養(yǎng)。本課任務(wù)2以乙烯或甲烷合成苯甲酸鈉作為學(xué)習(xí)素材，涉及有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識（官能團(tuán)性質(zhì)等）、創(chuàng)新能力（化學(xué)分析等能力），通過學(xué)習(xí)行為（思考、合作、討論等），借助書寫、展示等形式，成功地提升學(xué)生知識運(yùn)用與創(chuàng)新能力。

六、結(jié)束語

本課以苯甲酸鈉的合成教學(xué)為例，立足于整體教學(xué)，思考化學(xué)知識、創(chuàng)新能力、素材、學(xué)習(xí)行為的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，在一定形式的任務(wù)中將四方面搭配好，按照一定順序排列任務(wù)，形成進(jìn)階性的任務(wù)群，通過任務(wù)驅(qū)動，學(xué)生主觀能動性得到發(fā)揮，積極深入地參與學(xué)習(xí)任務(wù)，真正地促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知水平提升與創(chuàng)新能力發(fā)展。

總體來說，本課是一次成功的教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生的學(xué)習(xí)變得輕松高效，有效地實(shí)現(xiàn)知識與能力的培養(yǎng)目標(biāo)，切實(shí)落實(shí)了“雙減”政策。

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