专题二 搭建认识有机物质的理论和方法平台.doc

专题2 搭建认识有机物性质的理论和方法平台有机概念原理教学研讨： 设计思路：梳理有机物结构与性质、有机反应类型教学中出现的问题，在此基础上明确教师在有机模块概念原理教学设计与实施中遇到的核心问题：概念原理等理论内容的教学价值（核心问题：概念原理内容在模块学习中对学生的认识发展有什么意义？教材中对有机概念原理内容的编排是怎样的？概念原理教学中有哪些值得关注的学科问题？）；有机物结构与性质的教学问题（核心问题：怎样进行教学内容的组织？本节课学生的认识发展目标是什么？学生在学习过程中认识思路的形成过程是什么样的？如何进行学生活动的设计？）有机反应类型的教学问题（核心问题：怎样进行教学内容的组织？本节课学生的认识发展目标是什么？学生在学习过程中认识思路的形成过程是什么样的？如何进行学生活动的设计？）、概念原理课的教学策略（核心问题：问题设计的策略有哪些？活动设计的策略有哪些？例证选取的策略有哪些？）。现场嘉宾分别从不同的角度对上述核心问题进行剖析和建议。有机概念原理教学中的主要问题1怎样进行教学内容的组织？2 本节课学生的认识发展目标是什么？3学生在学习过程中认识思路的形成过程是什么样的？4如何进行学生活动的设计？1问题设计的策略有哪些？2活动设计的策略有哪些？3例证选取的策略有哪些？1概念原理内容在模块学习中对学生的认识发展有什么意义？2教材中对有机概念原理内容的编排是怎样的？3有哪些值得关注的学科问题？结构性质教学有机概念原理教学策略反应类型教学教学功能价值1怎样进行教学内容的组织？2 本节课学生的认识发展目标是什么？3学生在学习过程中认识思路的形成过程是什么样的？4如何进行学生活动的设计？主持人：陈颖场内嘉宾：王磊 北京师范大学赵河林 山西大学附属中学 范晓琼 北京八十中一、有机化学概念原理内容的作用与价值。1.1有机概念原理内容的必要性和价值王磊：有机反应原理部分的设立是非常有价值的。同无机化学要区别元素化合物知识与概念原理知识一样，有机化学也有这种区分的必要，因为这两类内容的认识特点和功能价值不同。新课程增设有机化学基础模块，促使老师们对有机部分内容做了更多更深入的研究，对于有机反应原理的认识也就更加必要。1.2有机概念原理的主要内容：1.有关有机物分类的知识有机物分类的价值我们比较熟悉，是基于官能团水平认识有机物。如果不上升到官能团水平，也就难以称为有机化学教学。2.有关有机物分子结构的知识对于有机物结构，教师们也很重视，但是通常只关注了具体的知识内容，如碳原子的饱和程度，键的类型，键的极性等。很多教师会在分子构型，共线共面问题和同分异构体问题上花很大力气，而对于这些内容对后续学习有何作用，如何帮助学生搭建对有机物的认识平台考虑得还不够。3.有关有机反应类型的知识反应类型的知识大家都会讲，但是对这些知识如何与有机物结构知识关联起来，帮助促进具体有机物性质的学习还不是很清楚。总的来说，老师们对有机概念原理部分的困惑不在于知识内容本身，而在于为什么要学习有机概念原理，以及学了有机概念原理之后如何运用。二、有机物结构与性质具体课例分析陈颖：确实老师们对于反应类型知识和有机物结构与性质知识的认识功能把握方面还存在很多困惑。因此对于教学内容关系、教学顺序的把握可能还存在问题。即使是不同版本教材中，对于有机物结构与性质内容的设计和理解可能也不尽相同。让我们先观看一节有机物结构与性质教学的课例。有机物的结构与性质课堂实录片段 北航附中 杨文静引入阶段：海葵毒素的结构，认识分析有机物结构的一般步骤。展开阶段：从空间结构认识有机物，让学生利用球棍模型拼接有机物分子，教师从键长、键能、键角等参数方面分析有机物结构，提出共平面问题；从价键结构认识有机物，分析碳原子的不饱和程度。能力训练：观察未知有机物结构，分析可能的性质。2.1有机物结构与性质内容的教学分析陈颖：请范晓琼老师结合自身教学经验谈对于本课例和有机物结构与性质教学的看法。范晓琼：课例优点发展了学生对有机物的空间认识；课例问题空间结构内容过多，价键结构内容较少，失去平衡，且功能性不突出。本节课例中，教师花了很大力气发展学生对于有机物的空间认识，从学生活动和教学内容上可以看出。本节课设计了让学生动手拼插球棍模型的活动，又在之后的教学中，从键长、键角、键能等几个结构参数方面对有机物进行了分析。课堂中提出了几个有关分子空间构型，共平面的问题，也着重强度有机物空间结构分析的角度。相对的，有机物价键结构及其对有机物性质的影响方面教学力度显得不足。有机物结构与性质的教学重点应当包括以下两方面内容：1.碳原子的饱和程度：碳原子的饱和程度直接与有机物的化学性质相关。根据学生已经学过的事实和教材上提供的例子可以知道，不饱和碳原子的反应性比较强，不饱和键比较活泼。这种结构与性质间的关系应当落实。2.极性键和非极性键：键的极性同样会影响有机物的化学性质。极性比较强的键反应活性通常较强，比较活泼，这就能与官能团的反应性联系起来。通过碳原子饱和程度和键极性的分析，可以知道有机物的反应活性，对后续学习将有着重要意义，需要学生重点学习。而空间结构认识则没有过高的要求。2.2有机物结构与性质内容的认识功能分析赵河林：碳原子饱和程度和键极性的预测功能传统教学中结构内容具有滞后效应。传统教学中也重视结构问题，但是有机物结构学习发挥的作用通常是解释性质，只有学完醇类、醛类等内容后学生才知道它们的结构。而杨老师这节课中已经开始利用碳原子饱和程度和键极性来预测其性质，应该说是一种进步。这节课中，为了说明碳原子饱和程度和键极性对有机物化学性质的影响，杨老师选取了一些素材，如乙醇和钠、乙醇和氢溴酸、乙醇和醋酸反应的例子，通过观察这些反应的断键部位，学生可以发现是在不饱和碳原子或强极性位置。王磊：通过结构学习帮助学生建立有机物认识的思路方法杨老师这节课抓住了一个要点，那就是要通过结构的学习促进学生对有机物的认识，发挥结构内容的功能性。同时明确了结构分析应当关注的对象，即空间构型、饱和程度和极性。通过实际的案例分析，使学生体会到有机物结构对有机物性质的影响作用。2.3有机物结构与性质内容的本体分析王磊：明确两类结构认识及其价值与要求1.对有机物分子的空间结构的认识：有机物空间结构的认识在高中阶段包括键角、键长、空间构型、同分异构等内容。而在之后的学习中还包括对称性问题，手性问题等。这方面的教学主要是突破学生对于有机物原有的平面认识，把立体的有机物形态呈现给学生。空间结构的认识正是有机学习相对于无机学习的一个发展点。但是有机物空间结构方面在选修阶段只要求有所认识，而不必基于有机物空间结构分析有机物的性质。2.对有机物分子的价键结构的认识：有机物价键结构的认识包括碳原子的饱和程度和键的极性。价键结构直接影响有机物的反应性，是有机物结构教学的重点。对于有机物价键结构的教学，一方面要实现学生认识模型的构建，即让学生知道分析有机物结构要分析哪些内容；另一方面还有让学生体会为什么要这样分析，价键结构有何作用。杨老师这节课例，在最后一个环节一定程度地体现了这两方面的教学要求，但是最后没有点透。最后一个环节是让学生分析陌生的有机物，前两个问题是检测学生是否具备了结构分析的角度，即看学生关注哪些结构信息。最后一个问题，老师让学生根据结构预测有机物性质，而学生是基于官能团预测的，此时老师放过了问题，跟着学生的思路走了。而实际上，教师应当追问学生有没有其它性质，迫使学生进一步通过结构的分析来预测性质，是不是仅仅依靠官能团的认识。2.4有机物结构与性质内容的问题设计陈颖：问题素材的精致化杨老师最后一个问题素材还有改进的空间，前面的问题可以换成要关注哪些化学性质？而不是直接问学生不饱和碳原子有几个，极性键有几个的问题，学生不能体会为什么要找这些结构特征。王磊：提出有机物价键结构分析的两个认识性问题1.键的饱和程度如何2.键的极性如何这样的认识性问题基本适用于全部有机物分子。有机物的认识是基于问题的而不是基于结论的。2.5有机物结构与性质内容的学生反馈王磊：学生访谈情况介绍1.空间结构方面的认识发展：学生提出，他们更加深刻地了解到了有机物是立体的而不是平面的。2.有机物性质认识方法的发展：学生自述，他们终于能够不用从整体出发，而依靠对局部关键部位的认识来研究物质的性质。学生不再害怕研究陌生的分子，能自觉地寻找官能团来预测未知物性质。3.基于结构特征认识有机物性质方面的欠缺：学生预测有机物性质还主要依靠官能团来进行，对于键的极性等内容，学生不会利用它们来预测性质。当被问到分析键的极性有何作用时，学生无法说明。学生只会单纯判断极性键和非极性键，但不理解判断后的作用和价值。前两方面在教师教学中体现的比较明确，教师对于空间结构和认识方法的教学是比较外显化的，故学生认识地较为清晰。而通过键极性等结构特征认识有机物性质上，教师没有明确地做出外显，学生就很难体会其价值。三、有机反应类型内容分析3.1有机反应类型内容的本体分析陈颖：不同教材对有机反应类型内容的处理不同。有的教材是分散、后置处理，在每一类有机物讲完后总结反应类型；有的教材是集中、前置处理，在具体有机物之前介绍反应类型。教师对有机反应类型的教学处理可能就更加多样，请赵河林老师介绍教师对于有机反应类型的教学设计。赵河林：有机反应类型内容的分析框架分析有机化学反应类型，不仅仅要注意反应物与反应产物，还要注意用于反应的试剂以及反应发生的条件。分析有机反应要建立比较全面的分析角度，这是相比与无机反应的一个重要认识发展。有机反应类型的知识，可以帮助学生建立对有机反应的分析框架。如果说有机物类型，有机物结构与性质是教会学生认识有机物的话，有机反应类型就是教学生认识有机反应。3.2有机反应类型内容的教学和认识功能分析王磊：现有教学的局限性目前的很多教学中，满足于在概念层面认识有机反应类型。这样的话反应类型内容的功能就很受限制，我们学习反应类型后只能给已知反应进行分类；对于新的反应，也只起到区别、归类的作用，或者好一点，起到理解的作用。这种教学设计难以发挥化学反应类型内容全部的认识功能。王磊：反应类型的认识功能体现学生学习有机反应类型之后，不仅能知道什么是反应类型，还有能够预测某种物质能发生什么类型的反应，还要预测用什么试剂发生反应，在什么条件下反应，还能够知道生成什么产物。具体来说，比如一个物质发生加成反应，那就不仅要知道什么是加成反应，还有判断该物质能否发生加成反应，知道发生加成反应需要什么试剂，以及预测反应后可能生产的产物。这就让学生对于有机化学反应有了一个全面的把握。陈颖：在有机物性质与结构内容里，学生看到不饱和碳原子就会知道该物质能发生加成反应，但只有学习了反应类型知识后，才能更准确地预测和什么反应，什么条件，生产什么。王磊：有机反应类型的认识确实也要依托于有机物结构的知识。有机反应能否发生，试剂与条件，及其产物的情况其实与反应底物的结构是密切相关的。有机反应类型和有机物结构内容都是非常重要的，对这两者的认识结合起来就行成了对有机物性质预测的认识能力。赵河林：如果学生没有相应的对化学反应的分析和预测能力，那么之后烃的衍生物学习中就会遇到很大困难。烃的衍生物众多，出现的有机反应数量更大，如果不能分析和预测，就只能靠死记硬背，学习负担太重。传统教学中学生一直反映有机反应繁杂难以记忆，就是缺少这种认识思路与能力。新课程给我们带来了一个改变的契机。3.3有机反应类型内容的教学设计思路王磊：有机物及有机反应认识的整体设计有机物的结构与性质内容以及有机反应类型内容都为认识有机物性质和反应搭建了理论的平台。其中结构与性质侧重认识有机物性质，反应类型侧重认识有机反应，在这两部分教学中就应该有目的的培养学生的能力，而不是解析概念，就事论事。而在后续的具体有机物性质学习中，应当实实在在地利用这个理论平台解决问题，实现多角度认识。比如在醇的学习中，就依据结构与性质以及反应类型内容的下级分析角度进行展开，分析饱和程度、键极性情况预测性质，分析反应物、试剂、反应产物预测反应等等。只有通过这种实战应用才能期待在后续有机物学习中学生自主应用这些分析工具和能力。四、有机反应类型具体课例分析有机反应类型课堂实录片段 十五中 张绪姝引入阶段：完成学案并给几个反应分类提问，以加成反应为例，从哪些方面研究有机化学反应？综合学生说法后，归纳分析框架展开阶段：加成反应化学史的梳理提问，任务1，加成反应有哪些特征与常用试剂提问，任务2，加成反应的规律4.1张绪姝老师的教学课例分析赵河林：对课例内容和思路进行了整理首先提出反应分类的必要性与框架，之后具体到加成反应的研究，通过反应总结结构特征，总结常用试剂，根据极性预测产物。认同课例中对于反应类型知识的功能与应用价值的挖掘。王磊：分析课例中的突破点与不足突破1：能从整体上把握反应分类问题，指出其必要性。突破2：提出了系统的，全面的反应类型分析框架突破3：实实在在地应用了所提出的分析框架，对加成反应的特点进行分析不足1：教师引导较多，学生能否自觉利用工具进行分析还不清楚不足2：反应类型的认识功能体系不够，对某一具体有机物性质认识的支持作用不明显，也缺少相关的环节设计。陈颖：请范晓琼老师结合自身经验谈反应类型教学。有机反应类型课堂实录片段 八十中 范晓琼引入环节：回答问题短信，针对如何学习繁多的有机反应提出要将反应分类展开环节：结合反应并列举出反应关注点。提问全面认识反应要关注哪些问题，进而建立反应类型的认识角度和分析框架，同上。分析加成反应的概念要点，应用分析框架，具体完成一些加成反应。判断选项中哪些物质能发生加成反应，预测该物质的性质，以丙酮为例。思考如何获得乙醇，分别依据具体物质知识和反应类型的知识做出思考4.2范晓琼老师的教学课例分析范晓琼：介绍课程设计思路和案例设计意图1.期望学生自行构建有机反应类型的分析模型框架分析框架可以直接给出，但学生能否真正掌握，理解其价值和真正应用是不清楚的。故在课堂上应该给出应用的情境，如任务中给出不同结构的反应，在不同条件下发生的反应等，让学生自己关注到要分析反应物结构、反应条件、反应试剂等方面，从而自行建构有机反应类型的分析框架。还有让学生认识到，对不同反应可能关注的侧重点不同。2.在加成反应中具体化建构加成反应分析模型一方面希望能够应用和回应总的有机反应类型分析框架，另一方面希望借助具体实例，建构加成反应对应的分析模型。或者说是将总分析框架具体化，赋值化，借此更好地研究加成反应。如让学生认识到反应物与反应试剂间存在一定的对应关系，并非所有加成试剂都能实现某个加成反应。3.丙酮性质预测案例挖掘反应类型的功能价值，建立有机物性质认识模型不仅仅满足于判断能否发生加成反应，更进一步认识到要与什么试剂反应，在什么条件下反应并预测可能的产物。这才是对于有机物性质的较完整认识。之前我们学习过有机物结构与性质，学生知道不饱和碳原子容易反应，极性强的键容易断裂，但是具体如何反应，生成什么是不清楚的。而有机反应类型知识正是填补这块空白，让学生形成完整的对有机物性质的认识，而且让这种认识落实到具体的有机物上面。方法导引栏目的功能与使用鲁科版教材设置了方法导引栏目，作为信息与方法的补充材料。之前张老师的课例中，在介绍整体认识模型时就涉及到了这部分内容中的不对称加成。这样处理或许会给人不自然的感觉，因为还没有遇到过这类的问题。而在本课例中，通过让学生预测丙酮这个物质的性质，分析它与氰化氢加成，自然而然地让学生注意到不对称加成问题的存在，并寻找解决方法，此时再提供素材信息，显得水到渠成。4.乙醇制备案例从基于物质的认识方式转变为基于反应类型的认识方式提问乙醇这种工业原料能从何种途径制得，学生的回答是一个个的具体反应。本课例在此处提醒学生，尝试从反应类型的角度看，能用什么方法制得。这是一种认识方式的转变。原本学生对这种转化问题是基于物质的思考，从学过的反应中抽取信息，确定反应物和反应。这就比较有局限性，如果没有学过相关反应就无法解决转换思路问题。此时就需要引入基于反应类型的认识方式，从反应类型上看目标类别的反应能否发生，以及如何发生的问题。这样即使遇到陌生的转化问题，学生依然能有一个基本的思路和大致的方向。这种认识转变是非常有意义的，能通过有限的反应类型信息研究大量的具体有机反应问题。王磊：分析本课例中三个成功点1.自主建构分析框架本课例中对教材的理解和处理与众不同，对“反应分析框架”的教学不是直接告诉学生，而是提供给学生几组反应的对比，让学生关注到反应物结构、反应试剂、反应条件等会影响反应的结果，从而让学生在完成任务的过程中自主建立反应分析的框架和认识角度。2.变形定义为分析思路本课例中对加成反应的定义处理也很特别，将定义进行了变形，利用“反应分析框架”对加成反应进行定义，使其成为认识加成反应的思路和预测加成反应的判据。传统教学基于定义的处理仅仅能解决什么是加成反应，以及所给反应是不是加成反应的问题；而变成认识思路和预测判据后，就可以解决所给条件下能不能发生，与何种物质，在何种条件下发生加成反应的问题。显然认识功能上有很大的提高。3.分析思路框架的具体应用本课例还特别重视对于已经建立的分析框架的应用。范老师设计了丙酮性质和乙醇制备两个应用情境让学生练习使用这个分析框架