以微項目教學促進高中有機化學深度學習

曹艷艷

摘要：為實現有機化學的深度學習，在高二理科班開設了選擇性必修課程《有機化學基礎》，新課標對此提出的要求是：通過本課程的學習，學生能建立“組成結構決定性質”的基本觀念，形成基于官能團、化學鍵與反應類型認識有機化合物的一般思路;了解測定有機化合物結構、探究性質、設計合成路線的相關知識，發展化學學科核心素養。

關鍵詞：微項目教學;有機化學;深度學習

魯教版新教材以高觀點、大視野、多角度詮釋核心素養內涵，科學構建核心素養的發展進階，基于進階思考教材在每章末設置一個微觀項目開展項目式教學，項目式教學旨在引導學生面對實際的化學問題學以致用，實現由所學知識向關鍵能力和核心素養的轉化。

有機化學是在原子、分子水平上研究有機化合物的組成、結構、性質、轉化及應用的科學。有機化合物中原子主要以共價鍵相結合，分子結構復雜，致使有機化合物種類繁多、數量龐大，學生在初學有機化學時感到難以切入。為了幫助學生解決這個難題，教材在第一章的章末設置了第一個微項目——模擬和表征有機化合物分子結構，本項目通過兩個項目活動實現多角度認識有機化合物分子結構。項目活動1-利用模型模擬有機化合物的分子結構，首先讓學生觀察實驗室里的有機化合物分子結構模型，寫出這些模型對應的結構簡式和分子式，并指出所屬哪類有機化合物，學生通過親自觀察建立強烈的直觀效果，從感性上認知原子或原子團的鏈接順序、成鍵方式，使他們形成正確的價鍵理論;再讓學生通過親手拼插模型，認識甲烷的正四面體結構;最后學生通過組內交流談論的方式搭建C4H10O的球棍模型，通過搭建模型學生能感受到有機化合物分子種類繁多的現象，并且能夠建構有機化合物同分異構體書寫的思路，即碳骨架異構、官能團位置異構、官能團類型異構、對映異構，準確認識有機化合物的分子結構，對進一步研究有機化合物的化學性質、探索結構改變與性質變化之間的關系都有這十分重要的意義。項目活動2-利用圖譜表征有機化合物的分子結構，通過此項活動讓學生知道可以通過現代儀器分析法快速、準確地測定有機化合物的分子結構，利用紅外光譜可獲得分子中所含有的化學鍵或官能團信息，利用核磁共振氫譜獲得有機化合物分子中有幾種不同類型的氫原子及它們的相對數目信息，利用質譜精準測定相對分子量。學生基于兩個項目活動達成本項目的學習目標即深入體會有機化合物的分子結構特征，形成多角度認識有機化合物分子結構的思路和方法，進一步體會“結構決定性質，性質反映結構”的學科思想。發展了“宏觀辨識與微觀探析”、“證據推理與模型認知”的化學學科核心素養。

為了實現有機化學反應的創造性應用，在第二章設置了第二個微項目——探秘神奇的醫用膠，醫用膠在外科手術中代替手術縫合線，既能減少患者的痛苦，又能使傷口愈合后保持美觀。通過對醫用膠結構與性能的探究，建立有機化合物宏觀性能與微觀分子結構之間的聯系，體驗有機化學反應在實踐中的創造性應用;通過對醫用膠改性的研討，進一步鞏固利用有機化學反應實現官能團轉化的方法。此項目圍繞兩個項目活動展開，項目活動1-從性能需求探究醫用膠的分子結構及粘合原理，項目活動2-通過結構轉化改進醫用膠的安全性等性能。為了讓幫助學生完成項目活動，在每個項目中都給出了資料卡片，學生結合資料卡片上所給的相關信息，組內討論小組合作完成項目活動，通過這樣的活動提高學生的閱讀能力、信息提取和整合能力，也發展了團隊的協作能力，最后小組展示項目成果。通過探秘神奇的醫用膠，學生深入領會“結構決定性質，性質反映結構”的學科思想，并形成應用有機化合物性質分析解釋實際現象、利用有機化學反應解決材料改進問題的思路。重點發展“宏觀辨識與微觀探析”“證據推理與模型認知”“變化觀念與平衡思想”“科學探究與創新意識”的化學學科核心素養。

有機化學最終要服務于人類生活，有機合成賦予人類神奇的創造力，使人們能利用最簡單的原料和反應制造出各種各樣的有機化合物，對于高中生來說他們需要了解有機合成的基本方法和程序，為了實現有機化學的學習進階，發展有機合成在新型材料研發中的應用，在第三章設置了第三個微項目——改進手機電池中的離子導體材料。鋰離子電池工作電壓高、體積小、質量輕、能量高、無污染、循環壽命長等優點成為目前市場上手機電池的首選，但是傳統的鋰離子點是所用的離子導體多為液體，易發生泄露爆炸等危險，安全性低，因此研究人員不斷改進離子導體材料。本項目通過設計離子導體材料，將研究材料性能問題轉化為研究有機化合物的性質問題，聚焦有機化合物的功能集團，設計高分子化合物的分子結構，建立從化學視角分析、解決材料問題的思路和方法。讓學生體會正逆合成路線的設計，并且學會評價合成路線，體會官能團保護、“綠色化學”等思想。為達成項目學習目標進而設置了兩個項目活動，在項目活動一中引導學生在解決設計分子、改進材料性能的實際問題過程中，首先要依據產品需求充分分析材料性能，依據材料性能尋找關鍵結構單元，最終完成分子的結構設計，在項目活動二中小組合作完成設計路線，并且互評不同的合成路線，梳理分析評價的角度。最后進行項目成果展示。

為了凸顯核心知識、促進學生學科核心素養發展魯科版新教材遵循新課標基于學習進階，設置的三個微項目層層深入，從模擬表征有機化合物分子結構到建立有機化合物宏觀性能與微觀分子結構之間的聯系，再到設計高分子化合物的結構，系統的實現了有機化學的學習進階，為學生深度學習有機化學提供了很好的素材，達成學生由知識到能力再到素養的進階。

參考文獻：

[1]沈旭紅.高中有機化學教學策略分析[J].安徽教育科研，2020（22）：36-37.

[2]南舉強.探究高中有機化學教學模式[J].高中數理化，2020（20）：66.