基于突破基础薄弱学生学习有机物思维障碍教学设计

赵丹 王丽 刘坤 王立艳

【摘要】基础薄弱高中生在学习有机化学这部分知识时存在很大的障碍，这些障碍严重影响着学生有机化学的学习。“有机合成”教学设计中采用思维外显的方式帮助学生突破学习障碍，构建有机化学的知识网络，逐步使学生对有机化学的理解上升到“结构决定性质”这一核心理念。

【关键词】有机化学  思维障碍  有机合成  教学设计

【课题】北京市教育科学“十三五”规划2017年度一般课题：《高中生有机化学推断题思维障碍的问题研究》，编号：CDDB17210。

【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）18-0172-02

引言

人教版高中化学选修5 第三章《烃的含氧衍生物》，主要涉及醇、酚、醛、羧酸、酯等含氧衍生物的结构特点、物理性质、化学性质以及用途等方面的知识。重点讨论有机官能团的相互转化和逆合成法在有机合成过程中的应用问题，是对有机化学学习的一个概括和升华。因此，关注学生对有机物的结构、性质以及相互作用的理解起到关键作用。在教学过程中，我们会发现很多学生在学习有机合成内容时遇到很大困难，导致部分学生产生消极的情绪，日积月累，产生放弃学习化学的念头。如何帮助这些学生突破学习障碍，使之掌握学习的有效方法，就是教师亟待研究的问题。

根据建构主义理论，以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。建构主义认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。建构主义提倡在教师指导下的、以学习者为中心的学习，也就是说，既强调学习者的认知主体作用，又不忽视教师的指导作用，教师是意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的传授者与灌输者。教师要成为学生建构意义的帮助者，就要求教师在教学过程中从以下几个面发挥指导作用：（1）激发学生的学习兴趣，帮助学生形成学习动机。（2）通过创设符合教学内容要求的情境和提示新旧知识之间联系的线索，帮助学生建构当前所学知识的意义。（3）为了使意义建构更有效，教师应在可能的条件下组织协作学习（开展讨论与交流），并对协作学习过程进行引导使之朝有利于意义建构的方向发展。引导的方法包括：提出适当的问题以引起学生的思考和讨论;在讨论中设法把问题一步步引向深入以加深学生对所学内容的理解;要启发诱导学生自己去发现规律、自己去纠正和补充错误的或片面的认识。

下面，笔者以“有机合成”教学为例，研究基础薄弱的学生学习有机化学存在的思维障碍及突破方法。

1.“有机合成”知识分析

本节课为选修5第三章第四节“有机合成”的教学内容，核心内容是：“有机合成的过程”“逆合成分析法”。学生通过对乙醛氧化、乙酸酯化反应原理的再认识、再理解，使得有机物反应原理有机物“结构决定性质”的核心思想认识更加具体完整，并利用这一思想来指导陌生有机物的性质。通过分析简单有机物的合成路线，找到有机合成的一般方法，指导设计复杂的有机物的合成方案。

有机合成在人类生活和社会进步中具有重大意义。学生学习“有机合成”，要对有机物的结构、性质及相互关联较为清晰的认识和理解。本节教学主要针对基础薄弱学生如何突破有机化学思维障碍进行设计。其教学价值主要体现在以下几方面：第一，针对基础薄弱学生学习有机物具体的障碍点，采取更加有效的教学策略，使之关注有机物结构，帮助学生建立有机物反应原理“结构决定性质”这一核心思想。第二，通过教学留白，让学生充分思考、讨论等方式抽丝剥茧，突破难点，建立学习自信，激发学生学习的积极性。第三，体会感受有机合成重大意义，激发学生学习有机合成的兴趣。

2.学生学习的基础与困难

2.1学生已有的知识基础

笔者对34名学生进行前测。结果显示23名学生对选修5中学习过的烃的性质基本掌握，烃的衍生物中乙醇的性质掌握较好，并能够迁移到陌生的醇类物质学习。26名学生掌握了乙醛的还原反应，17名学生能写出正确氧化反应方程式。9名学生能够理解陌生醛的性质并寫出正确的方程式。关于酯化反应，21名学生可以正确书写乙酸和乙醇酯化的反应方程式，并知道陌生的醇和酸会发生酯化反应，9名学生可以正确写出陌生酯化、水解反应方程式。

初步形成了以官能团为线索的有机化合物知识体系。部分学生已经开始了解官能团，化学键对有机物性质的影响，在老师的引导下部分学生对简单有机物能够从化学键的角度对有机物的性质进行分析、解释和简单的预测。部分学生形成了有机物相互转化的基本关系网络，前测中发现学生对与生活紧密联系的有机化学的学习有深厚的兴趣，有强烈的探究欲望。

2.2学生学习本课的困难或可能出现的问题

通过调查和日常了解，学生的基础薄弱，有机物转化关系混乱，没有形成有序的思维网络，对有机物性质了解但不能熟练应用;面对有机合成学生的畏难情绪很重，看到复杂分子不知从何下手进行合成;对于信息的读取、分析、提取有效信息的能力薄弱;逆向思维能力较差。前测结果显示，25名同学在醛的氧化反应和酯化反应原理理解有困难，不能正确书写方程式，对于陌生的醛、羧酸和醇的酯化反应不知从何入手，方程式书写问题很大。这说明大部分学生对于有机物的学习仅限于记忆，并没有从官能团、化学键的有机物的结构进行分析、理解，并没有形成很好的学习有机物的化学思维。

本节课中学生可能会在以下几个方面出现困难：第一，学生从化学键的角度理解醛和羧酸的性质，正确书写出陌生醛的氧化和羧酸酯化的反应方程式。第二，构建有机物学习的知识网络，并调取有用信息。第三，面对复杂的有机合成学生在选择合适的切断点，并找到正确的中间体。

2.3学生对有机物学习的障碍的突破

基础薄弱的学生严重缺乏自信，不愿表达自己的想法。因此顺应学生思维，使他们能充分地想;串联知识脉络，让学生会清晰地“说”……将思维外显、使过程可见尤为重要。笔者从学生角度出发，给出足够的时间让学生独立思考;在个人解决有困难或者出现不同意见时，进行小组讨论讲解，教师适时引导，确定合理方案;学生共同讨论出的结果，有自信进行展示、讲解。使学生敢于发声，乐于思考，学习障碍在“想”“说” “辩”“写”的过程中慢慢突破。

3.“基于突破基础薄弱学生学习有机物思维障碍”教学活动设计

3.1 教学整体思路

基于对学生原有知识基础和障碍点的了解，本节课主要设计了四个教学环节“体会有机合成的重要意义→解决思维障碍，了解有机合成→认识逆合成→应用逆合成”。在四个环节中为学生合理搭建“脚手架”，使学生充分思考，逐步突破。

3.2 主要教学活动设计

环节一  体会有机合成的重要意义

[展示]胰岛素的合成史;宇航服的特殊材料;生活中的有机材料

[问题]胰岛素在狗身上发现的，还要人工合成呢？宇航服天然的棉、麻、毛来制作不行吗？

[学生活动与障碍点]现在人们崇尚自然，为什么还要人工合成有机物呢？教师讲解胰岛素的合成史，让学生体会有机合成的重要性和必要性。

（本环节设计意图：用学生熟悉问题情境快速抓住学生的注意力，激发学生学习热情。）

环节二  解决思维障碍，了解有机合成。

任务一：讨论写出以乙烯为原料制乙酸乙酯

[学生活动与障碍点]学生虽然学习了高中全部典型有机物，但是对于有机物之间的关联，官能团之间的转换还是没有形成自己的知识网络。因此自己设计合成方案时会出现困难，小组同学间互相讨论，找到自己知识网络的漏洞，调整自己的合成路线。

（本环节设计意图：给予学生充足时间，让学生进行设计——讨论——调整——板书——讲解，让学生的障碍外显，慢慢突破，逐步梳理并健全有机物相互转化的知识网络图。）

[问题]你能写出乙醛在银氨溶液中氧化的反应方程式吗？你可以说一说乙醛是如何氧化的吗？请你写出乙酸和乙醇酯化的反应方程式，你可以讲解一下反应的原理吗？

[学生活动与障碍点]学生在教师的引导下板书方程式并讲解反应原理，在此基础上书写陌生有机物的反应方程式。对于醛的氧化反应原理和酯化反应原理理解还存在问题，造成书写方程式有困难，易错。

（本环节设计意图：对于醛的氧化原理和酯化反应原理的再认识，让学生关注有机物官能团、化学键，在再认识、再理解的过程中，不断的发展和完善学习有机化学中“结构决定性质”这一重要的化学核心理念。）

环节三  认识逆合成

任务二：乙烯为原料合成草酸二乙酯。

[学生活动与障碍点]面对陌生的有机物，无法快速找到原料，小组活动，组间交流，确定设计方案。

（本环节设计意图：利用学生在上一环节建立起来的知识网络指导完成这一环节的任务。让学生充足的时间里，慢慢消化吸收，最后通过同学间的交流强化，夯实。学生在这一环节关注到有机物的碳骨架结构，并找逆合成中有机物关键的切断点，找到中间体，自己探索逆合成的一般方法。讨论交流实验方案，使学生思维过程外显，更加有利于学生障碍点的突破，同时锻炼语言表达能力，建立自信。）

环节四  应用逆合成法

任务三：合成苯甲酸苯甲酯。要求：1.选择最简单的原料。2.将设计思路用流程图的形式表示出来

[学生活动与障碍点]面对陌生、复杂的有机物，如何设计合成路线。小组活动，组间交流，确定设计方案。

（本环节设计意图：学生在前面的基础上挑战更具难度的任务，这时学生具有较强的自信，基本可以独自完成任务。教师可以评价学生的学习效果，学生可以体验本节学习方法的实践价值，体会成功的喜悦。）

4.教学效果分析与教学反思

学生一开始几乎不敢说话，相互之间只有眼神交流，通过环节二后，学生思维慢慢变得活跃起来，发言积极，就连平时最不爱回答问题的学生都积极主动的提出了问题，并和同学老师讨论的神采飞扬。在应用逆合成法合成苯甲酸苯甲酯的过程中，原计划进行讨论后展示方案。结果学生并不积极，教师在巡视的过程中发现，很多学生早已完成， 情不自禁的进入了终极挑战，完全沉浸在自己的思考中。整个课程中真正做到了以学生为主体，不仅是活动的主体，更是思维的主体，学生在活动中思考，在思考中建构知识体系，建构解决问题的方法。

在课后进行访谈和后测，主要内容有：对本节课的总体感受，对基础有机物之间的相互转化，醛基氧化、酯化原理，逆合成中陌生有机物切断点的选择，设计完成复杂有机物的合成方案等。结果26/34学生完成了复杂有机物的合成方案。表明学生学习有机的思路更加清晰，可以运用逆合成法在設计复杂有机物的合成方法。学生在合成过程中不仅关注碳骨架的建立，还注意到极性键，官能团之间的相互影响。使学生的对于“结构决定性质”方面到了很大程度的发展，学生对有机物结构的分析不局限在官能团，或单一类别有机物，而是更加具体、深入到了化学键极性、所连基团、甚至反应条件对有机物性质的影响，并自主转化成了对有机物学习的程序性知识，能够对陌生复杂的有机物进行自主的探究学习。

参考文献：

[1]李俊.高中化学教材的研究和编制——人教版《有机化学基础》模块的使用策略.中学化学教学参考.北京.2009（4）：5

[2]王丽.基于学生认知发展需要设计教学——以高中化学选修5“羧酸酯”教学为例. 教学仪器与实验.北京.2014（08）：5

作者简介：

赵丹（1972.10-），女，吉林长春人，本科，汉族，中学高级，研究方向：课程、教学、评价改革研究。