“模型认知”和“教·学·评一体化”视角下的教学研究

林进太 于才

摘要：以“合成高分子化合物的基本方法”课时教学为例，在化学核心素养的引领下，基于“模型认知”和“教·学·评一体化”的视角进行了教学设计与实践。课堂教学中，立足于学生的最近发展区，融合“教学内容线”、“学生活动线”、“素养发展线”三条线索，以目标为引领，以活动为载体，以评价为抓手，努力实现了课堂评价该有的效果，促进学生在宏微结合、模型建构等方面得到较好的发展。

关键词：合成高分子;宏微结合;模型认知;教学评一体化;化学核心素养

文章编号：1008-0546（2019）04-0025-05

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.04.008

一、教学背景

2017年，笔者有幸成为广东省中小学骨干教师高端研修项目高中化学班学员。在为期两年的培训过程中，笔者两次来到深圳市福田中学、广东省于才名师工作室跟岗学习，并开展了“合成高分子化合物的基本方法”的公开课教学及研讨。“合成高分子化合物的基本方法”是高二有机化学的重要内容。本节内容是教材“有机化学基础”第三章第四节“有机合成”的延伸，是在不断深入认识有机化合物的性质后，进一步了解合成有机高分子化合物的基本方法。学习本讲之后，将有助于学生理解和掌握高分子材料的制取、结构与性质。为了更好地呈现这一节示范课，课前，来自广東省各地的化学骨干老师对以往教学中本节课学生理解的难点、误区及答题的错误情况作了集中的研讨，主要包括：加聚反应中单体不饱和键断开后碳链的连接方法、由聚合物的结构简式推导单体、缩聚反应中链节的书写、缩聚反应方程式中脱去水的个数等。老师们认为不同地区的学生都存在相同的错误情况，究其根源是因为学生对聚合反应的微观过程理解不够深入，对各种聚合反应没有进行分类归化建立起认知模型，而往往依靠死记硬背的方式进行记忆，导致无法应对新情境下陌生度较大的聚合反应方程式的判断与书写。

普通高中化学课程标准（2017年版）[1]对该节的教学要求为：了解聚合物的组成与结构特点，认识单体和单体单元（链节）及其与聚合物结构的关系，了解加聚反应和缩聚反应的特点。同时在建议的教学策略里，课标也提出培养学生“宏观辨识与微观探析”、“证据推理与模型认知”等化学核心素养的要求。化学学科核心素养以及学业质量标准的确立，细化了课程目标，凸显了标准对教学和评价的指导性，也对教学与评价的一体化提出了明确的要求。“教-学-评”一体化的教学设计是使评价活动指向学习内容标准的必要保证，是基于课程标准的教学活动的有效落实2。基于此，结合骨干老师们的研讨，笔者作为公开课的执教者，试图立足于学生的最近发展区，在课标及化学核心素养的引领下，寻找合适的教学方法，设计恰当的学习任务，给予学生具体的、有持续性的评价，将教-学-评有效地融合，以活动为载体，以评价为抓手，促进学生在宏微结合模型建构等方面得到较好的发展。

二、教学设计

1.教学与评价目标

（1）教学目标

①了解高分子化合物的组成与结构特点，能依据简单合成高分子的结构简式分析其链节和单体;

②了解合成高分子化合物的基本方法;

③理解加聚反应和缩聚反应的特点;

④通过对常见的加聚反应和缩聚反应进行分类练习，掌握常见的加聚反应和缩聚反应方程式的书写。

（2）评价目标

①通过对加聚反应和缩聚反应原理的学习和交流，诊断并发展学生对有机反应中化学键断键和成键微观机理的认识（宏微结合视角）;

②通过对加聚反应和缩聚反应方程式的分类练习、课堂提问和学案批改，诊断并发展学生对化学反应的分类观和模型认知水平;

③通过对有机高分子化合物合成方法的学习，感受化学科学的价值，诊断并发展学生对化学价值的认识水平（学科价值视角、社会价值视角）。

2.教学重难点

重点：聚合物的基本概念，加聚反应和缩聚反应的特点与区别，加聚反应和缩聚反应方程式的书写，以及从简单的聚合物结构式分析出单体。

难点：理解加聚反应、缩聚反应过程中化学键的断裂与结合，加聚反应和缩聚反应的类型及方程式的书写。

3.教学方法及策略

（1）情境导学策略：新课引入、加聚反应实例、缩聚反应实例均以生活中熟悉的常见高分子化合物切入，激发学生学习兴趣。

（2）三重表征策略：在加聚反应和缩聚反应的教学中，通过开展角色扮演等学生活动，让学生深刻理解反应中断键和成键的过程，从宏观的聚合物到微观的反应机理再到符号表示（反应方程式），做到宏观、微观相结合。

（3）问题链策略：基于情境，通过引导性问题，使知识之间自然衔接;通过递进性问题，层层设问，环环相扣（由氨基酸脱水缩合到乙醇与乙酸脱水缩合再到乙二醇与乙二酸连续脱水缩合），训练并提高学生的逻辑思维，优化学生的思维品质，培养良好的思维习惯。

（4）类比归纳策略：在加聚反应方程式和缩聚反应方程式的书写上，精心设置练习，引导学生从练习中进行类比、归纳，总结反应类型并进行模型建构，训练学生的逻辑思维能力。

4.教学流程图

三、教学实践

板块1 情境引入，激发兴趣

[PPT图片展示]从身边的高分子化合物引入，树脂镜片、塑料、手机保护壳校服等。引发思考：生活中有哪些物质是高分子化合物？高分子化合物与普通小分子化合物有何不同？

[师生总结]教师引导学生阅读教材第五章开篇彩页，并找出关键词。

[师]图片展示校服的标签：纯棉布料可以通过天然的棉花提取得到，聚酯纤维如何制备得到呢？如何通过化学反应来合成高分子化合物呢？

设计意图：通过生活中常见的高分子化合物来激发学生的学习兴趣，通过纯棉布料和聚酯纤维类布料的简单对比，引发学生对合成高分子化合物的思考。

板块2 师生互动，探究真知

第一部分：加聚反应

[师]图片展示聚乙烯塑料：聚乙烯是一种用途非常广泛的高分子化合物，它可以由乙烯通过加聚反应得到。请你和你的小伙伴通过肢体动作演示乙烯通过加聚反应得到聚乙烯的过程。

[生]学生活动：角色扮演。

[师]动画模拟展示乙烯加聚形成聚乙烯的断键和成键过程。

[师生总结]通过角色扮演活动中一个个小伙伴双手打开、手拉手，不断相连的过程，师生一起讨论聚合反应的机理，并通过flash动画进一步模拟展示微观过程，并由此出发学习聚合反应中单体、链节、聚合度等概念。

设计意图：通过生动有趣的角色扮演活动，唤起学生已有的知识，引导学生从宏观和微观相结合的视角看待高分子化合物，更通俗地理解“高分子链”的含义，引发学生思考加聚反应的核心：“双键断开，手拉手，形成长链”，加深了学生对加聚反应机理的理解。而微观动画的模拟，则进一步形象地展示了化学键断键和成键过程中键角等微观信息的改变，让学生仿佛有一双透过宏观看微观的眼睛，在教学中渗透“宏观辨识和微观探析”的核心素养。

[小组讨论，当堂评价]学生完成学案中的精选练习。

设计意图：充分利用教材中的“思考與交流”栏目，精选练习，及时考查、评价学生对加聚反应过程的微观理解和掌握程度。

[模型建构]点评学生的当堂练习（让学生上台书写或实物投影展示学案），引导学生进行分类归化，思维建模：

1.乙烯型加聚：

将单体的碳碳双键单独列一行，其他原子或原子团作为支链写在主链的上面或下面。

2.1，3-丁二烯型加聚：

两个碳碳双键均断裂、打开，中间形成一个双键，两边手拉手。

3.乙炔型加聚：

碳碳三键中的一个键断裂，手拉手连起来后，中间还剩双键。

[师生总结]加聚反应的特点：单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物，发生加聚反应的过程中，没有副产物产生，聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同。

设计意图：通过对练习的分析与归类，建立认知模型，并能运用建立的模型解答类似问题。

第二部分：缩聚反应

[师]图片展示人工合成结晶胰岛素：我们知道蛋白质本身是一种天然的高分子，它是由氨基酸组成的，那么组成蛋白质的氨基酸是通过怎样的反应得到高分子蛋白质的呢？

[生脱水缩合。（学生根据已有的生物知识，了解氨基酸中氨基和羧基脱水缩合的过程。）

[师]请分析以下化学方程式，并说明断键、成键的特点：

两个甘氨酸分子形成二肽：

我们学过哪个有机反应也是类似的机理呢？举例说明。

[生]酯化反应。乙酸与乙醇酯化反应：

[师]很好。那么若是乙二酸和乙二醇，不断脱水缩合，连续反应下去会得到怎样的产物呢？

[生]思考，并在草稿纸上试写：

[师]像刚刚这样的聚合反应就称为缩聚反应。缩聚反应与加聚反应不同，在生成聚合物的同时，还伴有小分子副产物（如：H2O、HX等）的生成。

设计意图：与加聚反应不同，缩聚反应是学生较为陌生的内容。按以往教学经验看，学生对缩聚反应的掌握情况要比加聚反应差很多。根据维果斯基的“最近发展区理论”，为了让学生更好地理解，在对缩聚反应的引入时，对学生熟悉的生物学科里氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程进行了类比与迁移，同时自然过渡迁移到酯化反应中的脱水缩合以及“含多个羧基和多个羟基”的物质可以进行连续脱水缩合进而得到聚合物。从学生的“最近发展区”出发，采用“问题链”的教学策略，层层递进，有效化解了学生的认知困难。

[小组讨论，当堂评价]

设计意图：分类设置精选练习，引导学生从题目中进行分类归化，思维建模。

[模型建构]

1.AB型缩聚：

聚合物由两种单体缩聚得到，从上述模型可以看出，最小重复单元为-A-B-，根据端点残留一个-OH和-COOH没有脱去，可以推断生成了（2n-1）H2O。

2.A型缩聚：

聚合物由一种单体缩聚得到，从，上述模型可以看出，最小重复单元为-A-，根据端点残留一个-OH和-COOH没有脱去，可以推断出生成了（n-1）H2O。

[师生总结]根据前面两种类型的缩聚反应总结缩聚反应的特点：

（1）缩聚反应的单体往往具有双官能团（如-OH、-COOH、-NH2）或多官能团的小分子;

（2）缩聚反应生成聚合物的同时，还有小分子副产物（如H2O、HX等）生成;

（3）所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同;

（4）缩聚产物结构式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团（与加聚产物不同）。

板块3 总结归纳，学以致用

[生]完成学案上的表格，总结加聚反应和缩聚反应的对比。

[师]基于上述表格中常见的聚合物产品，同学们课后可以通过网络资源了解这些聚合物的结构简式，并判断它们分别是由哪些单体发生聚合反应得到，尝试书写其反应方程式。

设计意图：通过表格的形式，引导学生进行自我总结、反思提升，使学生加深对加聚反应和缩聚反应的认识与对比。为了让内容型评价具有个性和开放性，在课堂的最后，是一个选择性、开放性、发展性的作业，指导学生将所学化学知识运用到实际问题中去，将学习活动从课内延伸至课外，从化学走向社会，从书本走向生活。

四、教学反思

在公开课教学结束后，广东省特级教师于才带领我们全体骨干老师进行了评课与研讨。利用课间时间，作为授课教师的我对班里学生进行了“五点量表”的问卷调查并随机抽取了5名学生进行了课后访谈。结合老师们的点评及学生的反馈，我有以下几点反思和老师们分享。

1.化學联系生活，举例生动形象，激发学生兴趣

由于面对的是完全陌生的学生，课前我对授课班级学生的学习情况和能力水平仅是通过科任教师简单了解。为了最大程度地减少与学生的陌生度，课前我以“缘分”为话题引入，进行了充分地“暖场”，保证了学生对我的信任。随后又以生活中熟悉的高分子材料切入课题，提高了学生的学习兴趣。在教学中，为了让学生更好地理解“链节”等概念，我把高分子聚合物的“链节”比喻为自行车链条的一个个扣，将乙烯加聚反应过程概括为“双键打开手拉手”，将缩聚反应总结为“大手拉小手”等等，这些生动形象的例子以及通俗易懂的语言化解了课堂教学的难点，帮助学生很好地理解加聚反应和缩聚反应的微观反应机理。

2.关注宏微结合，重视思维建模，培养关键能力教学中有关加聚反应的演示，除了采用动画模拟展示以外，还开展了学生的角色扮演活动，充分调动了学生的积极性，引导学生从宏观和微观结合的视角分析与解决高分子化合物的合成方法。精心设置加聚反应和缩聚反应的练习，引导学生从题目中找到共性，分类归化，建立认识模型。学生在此过程中经过观察、类比、分析、推导、归纳等方法解决问题，充分锻炼和培养记忆力、理解力、模仿力、分析力、创新力等关键能力。

3.问题设置有递进，习题设计有层次，教学评价有落实

从聚乙烯引入加聚反应，从氨基酸的脱水缩合引入缩聚反应，这些教学组织都是依据学生的最近发展区来设计的，层层递进，做到了知识的衔接与铺垫。学案中，习题精心设计，有层次有梯度，课堂练习与提问、学案投影展示、及时的点评，持续地评价学生对知识的理解和掌握情况，保证了课堂教学达到目标所预期的教学效果。本节课的重点知识：“加聚反应和缩聚反应的特点与对比”也以表格的形式，让学生在课堂的最后进行归纳和总结，及时巩固和加深对所学知识的理解和记忆。

4.教学还应更关注学生的思维过程与认识过程根据广东省省培项目组的精心安排，公开课结束后，授课教师可以进行问卷调查。在于老师的大力支持下，我在深圳福田中学还开展了面对面的学生课后访谈。这是我从教以来第一次真正意义上的学生课后访谈，也正是这一次课后访谈带给我很多启发：“为何乙烯发生加聚反应时不会无限制地加聚下去？”“加聚反应的结构简式中不写端基原子是因为没有端基原子吗？”、“缩聚反应的类型一定是一种单体和两种单体吗？”、“能否各种单体一起缩聚呢？”学生一连串的提问让我意识到，一节课能带给学生这么多的思考，对学生、对老师都是一种收获。学生的提问也让我意识到，在教学中除了关注核心知识和能力以外，我们还应该注意到学生的思维方式和认知过程，努力化解学生的认知困难，解答学生的疑问。以后在教学中，我们都应更多地开展课后访谈，及时反思自己的教学，根据学生的反馈调整自己的教学设计。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2017

[2]崔永泖.基于标准的学生学业成就评价[M]上海：华东师范大学出版社，2008

[3]孙宇红.“评-学-教”一致性的课例研究——以“铁及其化合物”教学为例[J].化学教与学，2018（8）：37-39

[4]解慕宗，林建芬，寇辉，刘文婷.基于模型认知的高三化学深度复习研究——以二轮专题复习“反应原理图像题”为例[J].中学化学教学参考，2017（19）：25-28