关注学生认知发展的化学教学——以“乙醇”为例

案例研究聚焦课堂关注学生认知发展的化学教学以“乙醇”为例何彩霞(北京教育学院,北京1004摘要:关注学生认知发展的化学教学,需要对学生的发展有整体考虑,既要促进学生对知识的深层理解,也要发展学生的认知技能。以必修2“乙醇”教学为例,基于对知识内容及其教学价值、学生已有知识经验的分析,在教学活动设计方面.以“结构决定性质为引领,以“有机物性质”的学习为中心,将知识与认知过程进行整合,关注知识间的内在联系,帮助学生逐渐和连贯地形成较为系统的知识结构和认识思路,力求让学生的思维发展与知识的深层理解协调同步关键词:乙醇;有机物结构与性质;认知发展;教学活动设计文章编号:1005-66292013)2-0029-03中图分类号:G633.8文献标识码:B作为高中有机化学基础知识的开端,必修2模块逐渐和连贯地形成较为系统的知识结构和认识思路就选取与生活联系密切的典型有机物(甲烷、乙烯、苯、显得尤为重要。本文以必修2“乙醇”的教学为例展开乙醇、乙酸、糖、油脂、蛋白质等)逐一展开学习。通过探讨实验了解有机物的主要性质,初步体会有机物的组成1必修阶段“乙醇”知识及其教学价值和结构特点对其性质的影响,认识这些有机物在日常从人教版必修2教科书的编排看,必修阶段“乙生活的应用或在化工生产中的重要作用等2。由于教醇”的知识内容主要包括乙醇的物理性质、化学性质(乙学是分别针对某一具体有机物进行的,并且这些有机醇与金属钠的反应、乙醇的燃烧、乙醇的催化氧化)物的主要性质、典型反应及结构特点等内容有着明显乙醇的组成、结构式及羟基等,这是学生需要学习和掌的差异,这些知识间的内在联系不易被发现或容易被握的具体知识。若教学只停留在对这些具体事实性知忽视,学生在学习时往往会感觉这些知识是孤立零散识的识记上,学生获得的只是知识的简单积累,而不能的,随着所学知识的增加学生难以建立对“有机物结构使学生已有的有关有机物结构与性质的知识得到重组与性质”的整体而深入的认识。为此,沟通相关知识间和改造。有机化合物知识的教学核心在于引领学生把的联系,关注具体有机物知识与更为基本、更为深刻的握“结构决定性质”的思想,形成对有机物结构与性质“结构决定性质”这一学科思想之间的联系,帮助学生关系的认识。学生要达成对“结构决定性质”的理解需现性好会议)→教师自身的专业素质提升、学科的进步(2)装置复杂、缺陷?→装置简单化,仪器恰当没有创新型的教师,就难以培育出创新型的人才。化学实验教学改进和创新最重要的来源是实验教学实(3)操作步骤多、时间长?→操作一气呵成,时间践,外加个人的反思和业务钻研、通达的资讯。显然短,成功率高。同行之间的团结合作、分享交流,可使团队的整体创新(4)环保?(无毒、节省、易清理)→过程安全,卫水平跃升。生,节省,装置、设备可推广,多个实验集约化。(5)方案达到实验目的?呈现方式最好?→方案参考文献达成三维目标,教学效果好。杨树芹,程真,清洗银镜新方法的实验探究U.化学教学(6)要自制教具、开发家庭实验?→教育价值高,2012,(4):47-48实现育人目标(7)如何从改进到创新?了解同行进展?(文献、案例研究聚焦课堂要经历一个渐进与发展的过程。由此需要思考,从“结烷、烷烃、乙烯和苯等内容的学习,学生对有机物中碳构决定性质”的角度看,“乙醇”这部分内容与之前的的成键特点及其性质等知识有所了解,知道甲烷能发生甲烷、乙烯和苯等知识有什么关联?“乙醇”的学习将取代反应、乙烯能发生加成反应等,并初步体验了通过发展学生对有机化合物知识的哪些认识?对这些问题实验了解有机物性质、通过有机物结构特点认识其性的思考将有助于深刻理解知识的结构及其教学价值。质的学习思路;三是基于之前的学习,学生学习了化学按照认识有机物“结构决定性质”的分析框架国,键、共价键的极性、化学反应的实质是化学键的断裂与可以较为清楚地梳理乙醇与学生之前所学的甲烷、乙生成等,这些知识有利于促进学生对乙醇的结构特点烯等在结构及其性质方面的不同,表1列举了从组成及其主要性质反应的理解。和结构特点来分析乙醇和乙烷的主要性质与反应,由此对学生已有的知识经验进行分析,关注学生已有可以引领学生把握有机物的结构特点对其性质的影响。知识经验与新知识的联系,找寻两者之间的差距,有助以此分析框架为指南,可以促进学生依据所学相关知于教师设计出能促进学生知识重组、并符合学生认知识的递增而整体把握“有机物结构与性质”的关系,从规律的学习活动。例如,考虑到学生的实际,与人教版而建立连贯而深入的理解。必修2教科书中“乙醇”内容顺序的编排(乙醇的物理表1认识有机物结构与性质的分析框架(以必修2乙醇和乙烷的比较为例)性质→乙醇与金属钠的反应→乙醇的结构、羟基与官有机物组成与结构特点乙烷的结构与性质乙醇的结构与性质能团→乙醇的氧化反应(乙醇的燃烧、乙醇的催化氧组成元素C、HC、H、O化)不同,笔者认为,在实际教学中需要将教学内容顺碳的成键方式与碳骨架单键,饱和单键,饱和序做如下的调整:从教学整体思路来看,按照“用途一官能团性质一结构”的顺序来设计学习进程;就乙醇的化学性价键类型与极性(CH上的取代反应易斯裂,乙醇与金属钠的质的学习来看按照从简单到复杂、从熟悉到不熟悉来安排具体内容,兼顾前后内容的关联与递进。为此,必基团间的相互作用乙基对乙醇分子中羟基氢活泼性的影响修2“乙醇”教学内容主线的设计具体如下:乙醇的用依据表1中的分析框架,对学生的学习和认知发途与性质——乙醇的化学性质(依次为乙醇的燃烧、乙展来说,必修阶段“乙醇”知识的教学价值主要分为三醇的催化氧化、乙醇与金属钠的反应)——乙醇的结构个方面:第一,认知价值。基于从组成、性质、结构特特点(乙醇与金属钠反应的分析讨论、乙醇与乙烷性质点与官能团的角度,丰富对有机物(乙醇)的认识。第的比较)。这样的安排既体现知识的逻辑,又符合学生发展价值。基于与乙烷的比较,基于乙醇与钠反应的认知发展特点比水与钠反应缓和的比较等,初步体会乙醇分子的结3关注学生认知发展的教学活动设计构特点(官能团、价键的极性)等对其性质的影响,逐关注学生认知发展的教学活动设计,需要将教学渐发展对有机物结构决定性质的认识。第三,工具价目标和内容转化为具体的学习任务,围绕学习任务将知值。即基于上述两个方面,逐步形成认识有机物性质的识与认知过程进行整合设计相应的学习活动,在这样思路与方法,使之成为认识和分析解决相关问题的工的学习活动中让学生的思维发展与知识的理解协调同具步,其设计框架如表2所示。教师需要对知识(教什么)和过程(如何教)做出表2关注学生认知发展的教学活动设计框架决策,即要用合适的方法去教最有价值的知识。上述知学习进程引导性问题与主要活动设计学生认知发展识内容及其教学价值的分析是进行教学设计的基本依任务1任务2据,有助于帮助教师解决教什么知识的问题。2学生已有的知识经验依据上述教学活动设计框架,必修2“乙醇”一课学生已有的知识经验会影响新知识的学习,有效的学习进程按照“用途-性质-结构”依次展开,其主的教学需要对学生有充分的了解。就必修阶段“乙醇”要活动设计简介如下。的学习而言,学生已有的知识经验包括以下几个方面任务1从乙醇的用途了解其性质是对乙醇的了解,基于初中的学习和生活经验,学生[问题1根据之前的学习和生活经验,关于乙醇你已经知道乙醇的元素组成和化学式或结构简式,知道已经知道了什么?请从元素组成、结构简式、用途和性乙醇易溶于水,易燃,能做燃料、溶剂等;二是基于甲质的角度进行考虑。请写出乙醇在生活生产中有哪些案例研究·聚焦课堂用途?这些用途反映了乙醇的哪些性质?质,思考是什么原因导致乙烷与乙醇性质有如此大的[问题1-1]在一块白板上有用油性笔写的字,你能差异?用什么方法将其清理干净?这种方法利用了乙醇的什表3乙醇与乙烷性质的比较么性质?物质常温下的状态在水中的溶解性能否与金属钠反应问题121乙醇可以作为燃料请书写其燃烧的化「乙烷CH(H学方程式。与CH4燃烧的化学方程式相比较,两者有什乙醇CHCH2OH么共同点?[学生认知发展]回忆并调用已有的知识经验,梳[问题4-2比较金属钠与水、金属钠与乙醇的反应理对乙醇的已有认识,建立乙醇的用途(燃料、饮料、两者实验现象有什么不同?这说明了什么?溶剂)与其性质(易燃、易溶于水,能溶解其他物质等)学生认知发展]在问题4的引导下,从有机物结之间的联系。构的角度认识其性质的原因。针对问题4-1的分析,认任务2通过实验学习乙醇的主要化学性质识乙醇的结构,知道乙醇是由乙烷分子中的一个氢原〔问题2乙醇能够燃烧,说明乙醇能被氧化。乙醇子被羟基(-OH)所取代,乙醇和乙烷性质的差异是由还能与其他氧化剂发生反应吗?乙醇的官能团(-OH)所引起的。基于金属钠与无水乙学生实验丿乙醇的催化氧化。向试管中加入3-4醇反应比金属钠与水反应缓和的比较,初步了解乙基对mL无水乙醇,将一根洁净的下端呈螺旋状的铜丝在酒乙醇分子中羟基氢活泼性的影响,从而从官能团、价键精灯的外焰上灼烧至红热,迅速插入乙醇中,反复多的极性等方面丰富和发展对“有机物结构决定性质次。观察铜丝颜色和试管中液体气味的变化。思考如下的认识。问题:(1)铜丝的颜色先后如何变化?(2)乙醇被氧化任务4总结学习有机物的基本思路成什么物质?(3)综合整个反应过程,铜丝的作用是什[问题5]根据今天对乙醇的学习,请你总结认识么?(4)尝试写出实验过程中发生反应的化学方程式。有机物的思路和方法?[活动1通过图片示意和教师的讲解,了解乙醇在学生认知发展]反思这节课的学习,在互动讨人体内的代谢过程。论中,师生共同总结认识有机物的基本思路:以“有机[演示实验η借助实验模拟交警检查酒驾的方法,物性质”为中心,基于用途了解性质,通过实验深入学认识乙醇与强氧化剂(重铬酸钾等)的反应。习有机物性质,从有机物性质可以认识有机物的结构[问题3]乙醇还有什么其他的化学性质呢特点,根据有机物的结构特点可以解释其性质等(见[演示实验2观察教师演示乙醇与金属钠反应的图1)实验。与以前学过的金属钠与水反应的实验进行比较有机物思考如下问题:(1)根据反应产物的检验,说明乙醇与反映反映金属钠反应产生的气体是什么?(2)据实验测定,1mol用途性质结构无水乙醇与足量的金属钠反应可得到0.5molH2。请结合乙醇的结构简式,分析是什么氢原子参加了反应?试生活.生产实例实验事实与现象结构着写出乙醇与金属钠反应的化学方程式。图1必修阶段学习有机物的基本思路与方法[学生认知发展]在问题引导下,按照“实验观察总之,关注学生认知发展的教学,需要对学生的发现象分析-获得结论-书写化学方程式”的基本思路,展有整体考虑,既要促进学生对知识的深层理解,也要学习乙醇的主要化学性质(乙醇的催化氧化、乙醇与金发展学生的认知技能。为此,需要考虑知识的结构与价属钠的反应),在获得知识的过程中体会通过实验研究值学生的基础与认知发展,知识获得过程的性质等要有机物性质的思路与方法素的。以关注学生认知发展为导向,注重沟通具体知识任务3从乙醇的性质认识其结构特点与学科思想方法之间的内在联系,围绕教学核心内容[问题4]煤油是多种烷烃的混合物,金属钠与煤将知识与认知过程进行整合设计教学活动,旨在帮助油不反应,而金属钠与乙醇却能反应,从中你能获得什学生逐渐和连贯地形成较为系统的知识结构和认识思么启示?路,让学生的思维发展与知识的深层理解协调同步。这问题4-1按照表3所示,比较乙烷与乙醇的性值得深入研究下去精品课例聚焦课堂“分子和原子”教学实践与反思刘岩(新浦区教育局教研室,江苏连云港2223摘要:运用实验手段,让学生初步体验探究微观世界的方法,建立物质构成的微粒观,提高理论性知识的教学效果,为学生今后的学习和发展打下坚实基础。关键词:分子和原子;化学实验;理论知识教学文章编号:1005-66292013)2-0032-04中图分类号:G633.8文献标识码:B1设计理念22新知探究化学理论性知识是指化学基本概念、基本理论(包2.21分子运动的探究括原理、定律、定理等规律性知识),具有高度的概括(1)分子是不断运动的性、抽象性和严密的逻辑性。人教版初中化学教材第三[师]分别介绍浓氨水和酚酞溶液的组成,然后演单元“物质构成的奥秘”是初中化学课程标准的一级示氨水滴入酚酞溶液中酚酞溶液由无色变红的实验。主题之一,也是在初中化学理论性知识最集中的一个提问]氨气能使无色酚酞溶液变红,但氨气溶解主题其中课题1“分子和原子”是从宏观的物质世在水里。酚酞在纸上,并没有接触,为什么会出现变红界跨进微观的物质世界的第一课,对于学生认识宏观的现象呢?物质的微观组成具有重要作用。由于该课题的内容抽猜想]氨气分子运动到滤纸上,酚酞就变红了。象,多数教师教学时只演示品红在水中的扩散和氨分[设计]你能设计一个实验来验证猜想吗?(学生子在空气中的扩散实验,学生缺少真实的探究体验,兴思考)趣不浓,思维难以充分展开和转换.因此常被视为教学学生思考有困难时)引导学生阅读课本49页上难题。以下笔者以参加连云港市教研员教学评比观摩氨分子的扩散实验,让学生讲述对方案的理解。活动并荣获一等奖的“分子和原子”的课堂教学为例师]噢,真相大白。(此时滤纸上的笑脸图案消失)介绍在教师的引领下,精心设计实验,以实验活动为基咦,笑脸怎么消失了?在跟我们捉迷藏吗?我再把它找础,通过学生亲历实验过程,化难为易,化抽象为具体,出来!(重新将滤纸放在试剂瓶口上方,“@”又出现)使其在微粒水平上认识物质的结构、性质和变化规律,这又怎样解释初步建立化学微粒观的尝试。[生]氨气分子不断运动离开白纸,红色消失,再放2教学过程在氨水瓶口,红色重现。2.1情境导入教学反思:合理利用氨分子扩散实验,由小魔术引[师]初次见面,送给大家一个小小的见面礼。这入课题。“笑脸”的“无中生有一悄然消失一重新出现是一张滤纸,放在试剂瓶口上方。(纸上出现“③”笑脸吊足了学生的胃口,“红色一无色一红色”的反复变化,有图案)祝同学们笑口常开,笑容常在!想知道这个小魔效地激发了学生的好奇心与探究欲望,生动的教学情境术的奥秘吗?将学生快速带入课堂学习活动中,达到了引入新课、激发参考文献究——以“苯酚”教学为例团教学仪器与实验,2012,(5):11-14ll中华人民共和国教育部制定普通高中化学课程标准(实验)4杨开城著、以学习活动为中心的教学设计理论—一教学设计理S]北京:人民教育出版社,2003:13论新探索IM].北京:电子工业出版社,2005:182]宋心琦主编,普通高中课程标准实验教科书·化学5]季苹著,教什么知识[M]北京:教育科学出版社,2009M北京:人民教育出版社,2007阿6崔允漸主编、有效教学M上海:华东师范大学出版社,3]何彩霞,发展学生对有机物“结构决定性质”认识的教学研