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“问题解决”,是具有明确的目的,并有认知成分参与的一系列心理操作过程。可以理解为个人在面对问题之时,综合运用知识技能以期达到解决问题的思维活动历程[1]。问题是打开思维、唤起想象的钥匙。基于“问题解决”的教学就是把“知识问题化”,把本源的、固定的、共性的教材转化为学生变化的、个性的、创新的个性认知体系与认知能力,从而达到教学效果最优化[2]。该模式强调以问题解决为核心,多种学习途径相整合,强调学习者之间的交流与合作,让学生围绕问题展开知识的构建过程。
一、分析内容,设计学习模式
人教版有机化学内容分布在必修2和选修5中,必修2着重从化学与生产、生活实际密切联系的角度介绍典型有机化合物,淡化有机化合物的结构与有机化学的系统性。选修5在必修2基础上着重引导学生学习有机化学概念理论、研究方法和较为系统的有机化学核心知识。与必修2相比,选修5不仅在知识上进行了延伸和拓展,更在能力上对学生提出了更高的要求。下面以“芳香烃”教学为例进行诠释。
表1 必修2与选修5“芳香烃”相关内容比较
从表1可以看出,选修5站在化学学科核心知识层面上更加注重结构对性质的决定作用,关注学科本身的观念建构,同时对实验能力的要求大大加强。笔者在教学中,结合学生在必修2已有的知识、经验,采用了“问题解决”的探究学习模式,让学生在温故中知新。
1. “芳香烃”、“苯的同系物”、“芳香族化合物”三者之间有怎样的包含关系?用示意图表示。
(设计意图:从元素组成、同系物定义深刻理解概念,并能图示出三者之间的关系,加强对比、归纳总结能力)
2. 谁“梦”出了苯的分子结构?该结构是否符合事实?你如何理解“共轭大π键”?
(设计意图:回忆必修2凯库勒发现苯环等相关知识,在此基础上自学新内容,深刻理解苯分子结构,体验理论是在实践中不断完善和发展的。)
3. 回忆苯的物理化学性质,完成“思考与交流”2的化学反应方程式,你还能准确记得反应条件吗?
(设计意图:复习必修2内容,夯实学科知识。)
4. 你能设计出苯和液溴反应的实验方案,证明该反应为取代反应,并设法得到纯溴苯吗?
(设计意图:进一步了解有机化学反应,理解取代反应特点,提升独立设计实验方案的能力,培养创新精神。)
5. 甲苯分子中甲基与苯环相互影响,哪些实例说明甲基影响(致活)了苯环?
(设计意图:体验有机物基团之间的相互作用对化学性质的影响,建构有机物“结构决定性质,性质反映结构”的化学观念。)
6. 苯和苯的同系物如何鉴别?苯环对甲基的影响给你什么启示?
(设计意图:进一步体验基团之间的相互作用,能自觉地从结构推测性质。)
7. 结合已有的知识与经验,你能谈谈芳香烃的来源和应用吗?
(设计意图:将化学与生活、生产相联系,体现知识的学科性与社会性相结合的新课程理念。)
这种设计以学生为主体,以问题为中心,充分调动了学生的学习积极性。
二、课堂状态及反馈
表2呈现了当时课堂状态及课堂反馈。
表2 “芳香烃”问题解决中课堂反馈
针对教学难点问题4,笔者在了解了学生现有知识与能力基础上,仍以“问题”为中心,在新的“最近发展区”内重新细化,设计了有梯度的问题:
(1)苯、溴、铁粉在什么装置中进行反应?装置能否是封闭的?
(2)该反应放热,苯(80.1℃)、溴(58.7℃)沸点均较低,怎样保证反应物能有较高利用率?
(3)如何证明该反应是取代反应?有没有杂质可能干扰检验?如何除杂?
(4)最后溴苯在什么容器中得到,如何提纯得到纯溴苯?
经过十多分钟讨论,交流,学生设计出以下装置(图1):
学生设计的装置考虑了除杂、防倒吸问题,比较合理。之后学生要求亲自动手实验。考虑到环保问题,笔者面有难色。学生提出看实验录像。于是,电教员同学用笔者电脑当即联网在线播放。录像中采用了传统教材装置(图2)。学生目不转睛地看着录像中实验员的操作,苯与溴反应剧烈,烧瓶中产生红棕色气体,导管末端有大量白雾,锥形瓶中滴加硝酸银溶液后出现浑浊。一边看,一边挑剔,指出该装置有缺陷:没有除杂仪器,排除不了溴对溴化氢的干扰。还有学生觉得玻璃导管太夸张,太长了,不知道是否有特别的用意,疑惑地看着笔者。笔者故意表现出一脸的迷惑……学生自发地开始讨论、交流。
【生甲】小声嘀咕“如果苯、液溴受热变为蒸汽,经过长导管过程中是否会被冷凝再流回来呢?”
【生乙】“对,会的,长玻璃导管起冷凝作用”,声音逐渐大而坚定起来。
【生丙】“既然起冷凝作用,为什么不用冷凝管呢?”
【生丁】“咱们不是做过蒸馏实验了吗?冷凝管冷凝下来的液体通过尾接管流到另一个容器去了。”
【生丙】“如果把冷凝管竖起来呢?”
【生丁】“可以这样吗?似乎可以,没什么不可以的!”
笔者意识到发表看法的时候到了。“把冷凝管竖起来,真有创意!敢于创新!了不起!这就是有机实验中常用的冷凝回流装置。”接着,笔者请同学们打开教材第三章开篇彩页(第47页)欣赏冷凝回流装置。“创造”了冷凝回流装置的学生丙看着笔者,掩饰不住内心的喜悦,笔者心有灵犀冲他竖起了大拇指。同时告诉同学,长玻璃导管也可以代替冷凝管兼起冷凝回流作用。紧接着,笔者通过PPT展示制备溴苯的一些实验装置(如图3、图4),请同学们进行实验评价。
对于每套装置的优缺点,同学们均能说得头头是道,说明他们已经掌握了溴苯制备方案的精髓。后来,制备硝基苯方案的设计就进行得非常顺利。
三、教学反思
1. 对教学内容进行整体设计有利于达成三维教学目标
课前,我一直在思考以下问题:对于“芳香烃”,学生在必修2中已经掌握了什么知识?哪方面能力需要进一步发展提升?我该如何整合新旧知识,提升学生能力?哪些是核心化学观念?这些问题促使我进行“整体教学设计”,以学生已有知识和经验为基础,“以问题为中心”设计教学。过程中注意发挥学生的主体作用,通过自主学习、对比归纳、实验设计等活动达成预设的三维教学目标。
2. 问题的设计是课堂成功的关键
古希腊的学者普罗塔戈(Plutarch)早在3000年以前就指出:“头脑不是一个需要被填满的容器,而是一把需要被点燃的火把。”教师的责任就是要用自己的星星之火,去点燃学生的火把,而通过精心预设的“问题”正是这种星星之火。包含一定思维容量的好问题可以激发学生学习欲望,调动学生学习积极性,使他们真正参与到学习中来。本堂课我设计了7个相应的“问题”驱动教学,这些难易适中且富有挑战性的问题引起了学生浓厚的兴趣。他们一方面通过问题来进行学习,把问题看做学习的动力、起点和贯穿学习过程的主线;另一方面通过学习不断生成问题(如对苯的同系物、芳香烃定义的不同看法,溴苯制备过程中的困惑、思维阻塞与顿悟等),使课堂精彩不断,富有生命的活力。
3. 教学设计要考虑到学生知识与能力螺旋式发展的特点
根据维果茨基的“最近发展区”理论, “教学”要走在“发展”前面,要不断创设新的“最近发展区”,使学生的潜能在教师的帮助下转变为实际的能力。学生一开始设计不出溴苯制备方案,主要是我没有“预设”准他们在实验方面已有的经验和能力水平。了解原因后,我及时设置了认知台阶,学生内在的潜能终于逐渐被挖掘出来,经过讨论和对话,最终将问题圆满解决。从中我深切感受到教学要勇于突破既定计划的局限,根据教学需要,灵活机智地调控、创造,随时把握课堂生成的资源,机智地生成新的教学方案,使教学流畅地向着预定目标进行下去。
参考文献:
[1] 陈元晖. 教育与心理词典[M]. 福州福建教育出版社,1988:584.
[2] 秦守进. 问题式教学的层次性及环节设计[J]. 化学教学,2008(12):19.
一、分析内容,设计学习模式
人教版有机化学内容分布在必修2和选修5中,必修2着重从化学与生产、生活实际密切联系的角度介绍典型有机化合物,淡化有机化合物的结构与有机化学的系统性。选修5在必修2基础上着重引导学生学习有机化学概念理论、研究方法和较为系统的有机化学核心知识。与必修2相比,选修5不仅在知识上进行了延伸和拓展,更在能力上对学生提出了更高的要求。下面以“芳香烃”教学为例进行诠释。
表1 必修2与选修5“芳香烃”相关内容比较
从表1可以看出,选修5站在化学学科核心知识层面上更加注重结构对性质的决定作用,关注学科本身的观念建构,同时对实验能力的要求大大加强。笔者在教学中,结合学生在必修2已有的知识、经验,采用了“问题解决”的探究学习模式,让学生在温故中知新。
1. “芳香烃”、“苯的同系物”、“芳香族化合物”三者之间有怎样的包含关系?用示意图表示。
(设计意图:从元素组成、同系物定义深刻理解概念,并能图示出三者之间的关系,加强对比、归纳总结能力)
2. 谁“梦”出了苯的分子结构?该结构是否符合事实?你如何理解“共轭大π键”?
(设计意图:回忆必修2凯库勒发现苯环等相关知识,在此基础上自学新内容,深刻理解苯分子结构,体验理论是在实践中不断完善和发展的。)
3. 回忆苯的物理化学性质,完成“思考与交流”2的化学反应方程式,你还能准确记得反应条件吗?
(设计意图:复习必修2内容,夯实学科知识。)
4. 你能设计出苯和液溴反应的实验方案,证明该反应为取代反应,并设法得到纯溴苯吗?
(设计意图:进一步了解有机化学反应,理解取代反应特点,提升独立设计实验方案的能力,培养创新精神。)
5. 甲苯分子中甲基与苯环相互影响,哪些实例说明甲基影响(致活)了苯环?
(设计意图:体验有机物基团之间的相互作用对化学性质的影响,建构有机物“结构决定性质,性质反映结构”的化学观念。)
6. 苯和苯的同系物如何鉴别?苯环对甲基的影响给你什么启示?
(设计意图:进一步体验基团之间的相互作用,能自觉地从结构推测性质。)
7. 结合已有的知识与经验,你能谈谈芳香烃的来源和应用吗?
(设计意图:将化学与生活、生产相联系,体现知识的学科性与社会性相结合的新课程理念。)
这种设计以学生为主体,以问题为中心,充分调动了学生的学习积极性。
二、课堂状态及反馈
表2呈现了当时课堂状态及课堂反馈。
表2 “芳香烃”问题解决中课堂反馈
针对教学难点问题4,笔者在了解了学生现有知识与能力基础上,仍以“问题”为中心,在新的“最近发展区”内重新细化,设计了有梯度的问题:
(1)苯、溴、铁粉在什么装置中进行反应?装置能否是封闭的?
(2)该反应放热,苯(80.1℃)、溴(58.7℃)沸点均较低,怎样保证反应物能有较高利用率?
(3)如何证明该反应是取代反应?有没有杂质可能干扰检验?如何除杂?
(4)最后溴苯在什么容器中得到,如何提纯得到纯溴苯?
经过十多分钟讨论,交流,学生设计出以下装置(图1):
学生设计的装置考虑了除杂、防倒吸问题,比较合理。之后学生要求亲自动手实验。考虑到环保问题,笔者面有难色。学生提出看实验录像。于是,电教员同学用笔者电脑当即联网在线播放。录像中采用了传统教材装置(图2)。学生目不转睛地看着录像中实验员的操作,苯与溴反应剧烈,烧瓶中产生红棕色气体,导管末端有大量白雾,锥形瓶中滴加硝酸银溶液后出现浑浊。一边看,一边挑剔,指出该装置有缺陷:没有除杂仪器,排除不了溴对溴化氢的干扰。还有学生觉得玻璃导管太夸张,太长了,不知道是否有特别的用意,疑惑地看着笔者。笔者故意表现出一脸的迷惑……学生自发地开始讨论、交流。
【生甲】小声嘀咕“如果苯、液溴受热变为蒸汽,经过长导管过程中是否会被冷凝再流回来呢?”
【生乙】“对,会的,长玻璃导管起冷凝作用”,声音逐渐大而坚定起来。
【生丙】“既然起冷凝作用,为什么不用冷凝管呢?”
【生丁】“咱们不是做过蒸馏实验了吗?冷凝管冷凝下来的液体通过尾接管流到另一个容器去了。”
【生丙】“如果把冷凝管竖起来呢?”
【生丁】“可以这样吗?似乎可以,没什么不可以的!”
笔者意识到发表看法的时候到了。“把冷凝管竖起来,真有创意!敢于创新!了不起!这就是有机实验中常用的冷凝回流装置。”接着,笔者请同学们打开教材第三章开篇彩页(第47页)欣赏冷凝回流装置。“创造”了冷凝回流装置的学生丙看着笔者,掩饰不住内心的喜悦,笔者心有灵犀冲他竖起了大拇指。同时告诉同学,长玻璃导管也可以代替冷凝管兼起冷凝回流作用。紧接着,笔者通过PPT展示制备溴苯的一些实验装置(如图3、图4),请同学们进行实验评价。
对于每套装置的优缺点,同学们均能说得头头是道,说明他们已经掌握了溴苯制备方案的精髓。后来,制备硝基苯方案的设计就进行得非常顺利。
三、教学反思
1. 对教学内容进行整体设计有利于达成三维教学目标
课前,我一直在思考以下问题:对于“芳香烃”,学生在必修2中已经掌握了什么知识?哪方面能力需要进一步发展提升?我该如何整合新旧知识,提升学生能力?哪些是核心化学观念?这些问题促使我进行“整体教学设计”,以学生已有知识和经验为基础,“以问题为中心”设计教学。过程中注意发挥学生的主体作用,通过自主学习、对比归纳、实验设计等活动达成预设的三维教学目标。
2. 问题的设计是课堂成功的关键
古希腊的学者普罗塔戈(Plutarch)早在3000年以前就指出:“头脑不是一个需要被填满的容器,而是一把需要被点燃的火把。”教师的责任就是要用自己的星星之火,去点燃学生的火把,而通过精心预设的“问题”正是这种星星之火。包含一定思维容量的好问题可以激发学生学习欲望,调动学生学习积极性,使他们真正参与到学习中来。本堂课我设计了7个相应的“问题”驱动教学,这些难易适中且富有挑战性的问题引起了学生浓厚的兴趣。他们一方面通过问题来进行学习,把问题看做学习的动力、起点和贯穿学习过程的主线;另一方面通过学习不断生成问题(如对苯的同系物、芳香烃定义的不同看法,溴苯制备过程中的困惑、思维阻塞与顿悟等),使课堂精彩不断,富有生命的活力。
3. 教学设计要考虑到学生知识与能力螺旋式发展的特点
根据维果茨基的“最近发展区”理论, “教学”要走在“发展”前面,要不断创设新的“最近发展区”,使学生的潜能在教师的帮助下转变为实际的能力。学生一开始设计不出溴苯制备方案,主要是我没有“预设”准他们在实验方面已有的经验和能力水平。了解原因后,我及时设置了认知台阶,学生内在的潜能终于逐渐被挖掘出来,经过讨论和对话,最终将问题圆满解决。从中我深切感受到教学要勇于突破既定计划的局限,根据教学需要,灵活机智地调控、创造,随时把握课堂生成的资源,机智地生成新的教学方案,使教学流畅地向着预定目标进行下去。
参考文献:
[1] 陈元晖. 教育与心理词典[M]. 福州福建教育出版社,1988:584.
[2] 秦守进. 问题式教学的层次性及环节设计[J]. 化学教学,2008(12):19.