促進深度學習的中學有機化學學習進階研究

梁曉燕

【摘要】深度學習提倡讓學生獲得發展。研究中學有機化學的學習進階，有助于不同學段的學生獲得發展，促進深度學習的發生。本文嘗試以“乙醇”為例，根據課程標準、教材的進階要求確定不同學段的學習目標，提煉學習進階的路徑，最后提出相應的教學建議。

【關鍵詞】深度學習;有機化學;學習進階;教學

1.問題的提出

深度學習是在教師指導下，學生圍繞著具有挑戰性的學習主題，全身心積極參與、體驗成功、獲得發展的有意義的學習過程。學生在不同學段所獲得的發展是不一樣，因此，不同階段的深度學習深度也應當不一樣。

學習進階理論（Learning Progression，LPs）描述學生在不同學段學習同一主題的概念時所遵循的連貫的、典型的學習路徑。學科學習是分階段和有明確路徑的，教師關注學生學習過程的方向、路徑和各階段水平要求，進行跨學段教學銜接研究，將有利于提高學生的學習效率，促進學生的深度學習。

目前對于國內對于學習進階的研究主要集中在概念，林建芬梳理了同分異構體、元素周期表、離子反應、化學用語的認知方式與角度、知識水平、劃分相應的學習進階路徑，提出個學段的學習目標、進階路徑與教學建議。現階段對有機化學、無機化學的學習進階研究非常少。

乙醇是重要的有機化合物，它在有機化合物轉化中占有非常重要的地位，生產、生活中用途非常廣泛。因此，它是初中、高中必修及選擇性必修中均涉及的教學內容。研究乙醇的學習進階對于梳理有機化學不同階段的學習目標、相關進階學習的路徑、跨學段教學銜接有著指導作用。

2.課程標準與教材內容的分析

2.1與乙醇相關的課程標準

從三個階段的課程標準對比（表1），學生在不同階段的認知發展逐步提升，從表觀層面（化學式、俗稱、物理性質、可燃性及簡單用途等），發展為“結構決定性質，性質決定用途”的學科觀念，最后實現“官能團決定一類有機化合物的性質”分類思想。

2.2與乙醇相關的教材內容

初中教材中，第七單元課題2《燃料的合理利用與開發》介紹乙醇的化學式，制備及用途（燃料、飲品）。第八單元課題1《溶液的形成》介紹酒精可作為溶劑。初中教材中對乙醇均屬于認識層面。

高中必修教材（2019年魯科版）中，第3章第3節《飲食中的有機化合物——乙醇》，介紹了乙醇的物理性質、結構式，安排了4個學生必做實驗，學習乙醇與金屬鈉的反應，乙醇的系列氧化反應（完全氧化、催化氧化、直接氧化），理解羥基作為官能團對乙醇化學性質的影響，分析在不同化學反應中乙醇的斷鍵情況。必修教材中關于乙醇的內容屬于理解層面。關鍵是通過對乙醇的相關知識學習，發展學生對乙醇由宏觀到微觀、從孤立到系統等的認知，建立官能團與性質的關系，構建“結構決定性質，性質決定用途”的化學學科觀念。

高中選修教材（2019年魯科版）中，第2章第2節《醇和酚》，介紹了醇的定義、分類、命名等，學習醇的化學性質的第一部分是討論官能團（羥基）、化學鍵（碳氧鍵、氫氧鍵）的極性，預測反應的斷鍵部分及相應的反應類型。第二部分是結合醇分子發生反應的部位及反應類型，學習羥基的反應（取代反應、消去反應）、羥基中氫的反應（與活潑金屬的反應、與羧酸的反應）、醇的氧化。第三部分綜合醇的性質而且便宜易得，歸納醇轉化為其他類別有機物的情況。選修教材中關于乙醇的內容屬于遷移拓展層面，對反應原理的理解也從表面（化學鍵的斷裂）深化到本質（鍵的極性），學生從乙醇遷移到醇，建立“官能團決定一類有機化合物的性質”分類思想。

3.乙醇的跨學段學習目標

3.1 初中階段

【學習目標】

了解乙醇的化學式，用途（溶劑、燃料、飲品）。

3.2 高中必修階段

【學習目標】

（1）通過對生活中酒的觀察，掌握乙醇的物理性質

（2）通過球棍模型的制作，實驗乙醇與鈉、水與鈉的反應對比，推理出乙醇的結構。

（3）通過乙醇燃料掌握乙醇的燃燒反應。

（4）通過乙醇的各類氧化反應，條件不同，產物不同。

（5）通過催化氧化反應的機理分析，知道該類反應的發生條件。

（選考化學的學生）

3.3 高中選修階段

【學習目標】2學時

（1）通過介紹生活中各種含有羥基的物質，知道醇的定義。

（2）通過實例，了解醇的分類及命名，了解常見醇的性質及用途。

（3）通過表2-2-1，了解相對分子質量相近的醇和烷烴、烯烴的沸點關系，并分析原因。

（4）通過《討論·研討》，以丙醇為例，結合已知信息，分析醇反應的斷鍵部分及相應的反應類型。

（5）以乙醇、丙醇為例學習羥基的取代反應，分析反應的斷鍵部分。

（6）以丙醇為例學習羥基的消去反應，分析反應的斷鍵部分。

（7）以乙醇為例學習羥基中氫與活潑金屬的反應、與羧酸的反應，分析反應的斷鍵部分。

（8）以1-丙醇、2-丙醇為例學習催化氧化反應，分析反應的斷鍵部分。

（9）綜合醇的性質，歸納醇轉化為其他類別有機物的情況。

4.“乙醇”的學習進階路徑

綜合課程標準、教材、學習目標，可以發現初中、高中必修、高中選修三個學段中與乙醇相關的化學反應及反應類型逐漸增多。對乙醇的認知角度也在不斷提高。

有機化學的學習進階路徑依次具體物質層級、官能團層級、化學鍵層級。中學階段乙醇的學習也遵循這一路徑，從乙醇到羥基，再到碳氧鍵、氧氫鍵的極性。高中必修內容是學生系統認識乙醇的結構及其主要性質與應用的重要階段，學生的認知層級處于由具體物質向官能團發展的學習水平，具有結合典型實例認識官能團與性質的關系的能力。高中選修內容是學生系統學習醇的結構、性質、用途等的重要階段，學生認知層級處于由官能團向化學鍵微觀結構發展的學習水平，具有根據價鍵特點對陌生物質性質進行推斷的能力。

5.教學建議

為促進學生的深度學習，教師需要考慮不同學段的學習目標、學習過程、學習鞏固及跨學段教學銜接。

根據課程標準、教材內容確定不同階段的學習目標，有利于對有機化學的教學進行整體規劃，把握各學段的教學要求和教學進度，避免隨意加大學習的難度及增加學生的學習負擔。

通過學習進階的研究，可以合理設計作業和試題。作業是課堂學習的延伸，起鞏固學習效果的作用。試題是測量學生學習效果的一種方式。無論是作業還是試題，難度過大或過小都會產生反效果，因此作業和試題的設計應符合對應學段學習進階的要求。

建構主義提出教學中可以把學生現有的知識經驗作為新知識的生長點，引導學生從原有的知識經驗中發展出新的知識經驗。跨學段教學銜接也應根據學習進階的研究，分析學生現有知識水平、認知水平，從而確定教學的銜接點

【本文系廣州市南沙區教育科學“十三五”規劃（2019年度）課題 “促進深度學習的中學化學單元教學的實踐研究”成果（課題編號：NSKY2019004）】

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