体验科学——以《有机化学基础》绪言教学设计为例

刘 妍，靳 莹

(天津师范大学教师教育学院 天津 300387)

1 设计理念

长期以来，化学教育一直以培养学生的科学素质为主要目标，教师们在教学设计的过程中通过创设情境、设置环节等方式在各种教学活动的组织过程中帮助学生体会科学探究的精神与意义。很多教师也创造性地在教学设计中引入化学史的知识和内容，使学生体会科学研究的过程、领会科学研究的曲折与科学成果的珍贵。但是在实践过程中我们发现，部分教师对于 HPS(科学史、科学哲学、科学社会学)教学的认识仅仅停留在介绍化学家的生平、趣闻或者让学生阅读教科书中的科学史话等层面。这样的照搬引用并不能切实体现化学研究的真正涵义。新课程改革也对此提出要求：“经历对化学物质及其变化进行探究的过程，进一步理解科学探究的意义，学习科学探究的基本方法，提高科学探究的能力。”只有经历了科学探究过程，才能在其中逐步形成学科思想与方法，并由此迁移、内化成科学素质。

教学过程中，应避免 HPS的机械学习，避免将众多科学史内容进行堆砌。而应让学生利用化学史实资料，体验科学研究的过程，学思结合，“重走”科学家的探究之路，由此了解科学研究的过程及其内在本质。让学生体会科学观念、科学方法、科学事实以及科学家的探索精神与思维方式；体会到化学的乐趣与科学的严谨。通过对化学家探究活动的精神复演，达到借助化学史“点亮”化学教学的目的。

2 教学分析

《有机化学基础》是人教版教材选修课本的第五册，在天津地区该本教材与选修四《化学反应原理》同作为选修教材使用。这本教材一般应用于高中二年级第二学期，这阶段的学生对于高中化学的学习已经形成了自己的体系，大部分学生能够接受微观化学的学习，做到了宏微观思维视角的转化。另外伴随数学学科解析几何学习的完成，学生们的空间想象能力有了一定的基础，在学习有机物结构和同分异构体等内容时具备分析能力。

本节内容作为选修五《有机化学基础》的绪言内容，是学生系统学习有机化学的第一节课，学生们对于有机物并不陌生，他们在必修二中已经学习了甲烷、苯等一系列有机化合物。在教学实践中，教师往往采用通读勾画的方式，平铺直叙地进行讲授，或者干脆跳过绪言内容直接进入到第一章的学习中去。很显然，这样就错过了一个很好的培养学生科学素养、揭示科学本质的机会。本节课设计从“体验科学”出发，以丰富多样的化学学习材料为基础，让学生在一手资料的海洋中直接面对有机化学，从大量的数据信息中获得对科学研究的直观感受，从而达到知识目标与情感目标的双完成。

3 教学过程

3.1 新课引入

教师从生活中常见的有机水果、有机蔬菜等词汇入手，引入“有机”概念。鼓励学生查查organic和inorganic的意思。学生以 organic的基本含义“器官的、生物的、有组织的、根本的”，感受“有机”就是有生命的意思。

3.2 读化学史料知科研艰难

教师结合单词的意思，让大家想一想在有机化学发展初期的重大事件，从而梳理化学年表。

此设计的意图为，读史可以知兴衰，通过对化学发展史年表的梳理揭示科学研究并不是一帆风顺的，科学发展往往呈现出一种脉冲式的发展历程。帮助学生直观感受科学研究的曲折与复杂。

3.3 读科研数据知有机特点

本环节的设计就是让学生经历科学研究的过程，感受科学家们在面对纷繁复杂的数据时的状态，在归纳与总结中锻炼学生的思维能力。在本环节中只对学生加以引导，并不规定出唯一答案，锻炼学生的发散思维能力，注重科学素质的培养，从根本上说就是思维的跨越、视角的重塑。

3.4 总结与反思

大家已经总结出了有机化学的诸多特点，也了解到了生活中有机化学无处不在。教师提出，现在大家还是否记得在上课之初给大家提出的问题？是不是天然的就是无害的，合成的就是危险的呢？请学生先不要急着回答，注重思考，之后交流。

4 教学材料(见图1、表1、表2、表3)

表1 部分烷烃的沸点和相对密度Tab.1 Boiling points and relative densities of some alanes

表2 部分烷烃的沸点和相对密度Tab.2 Boiling points and relative densities of some alkanes

图1 有机化学发展年表Fig.1 Timeline of organic chemistry

图2 有机合成中的副反应Fig.2 The book of Side Reactions in Organic Synthesis

表3 主要官能团及相关性质特征Tab.3 List of major functional group and relating propreties

图2所示书中共收录了1,700多条原始文献，系统地分析了各类有机合成反应中可能出现的副反应及其原因，同时也介绍了如何减少和防止各种副反应产生的措施和原理。这些知识不仅对初学者，就是对长期从事有机合成化学的资深研究学者也是极其有益的。在开始一个合成实验前，先读一下本书的相关章节。在充分了解可能会发生的副反应后，就可以少走弯路，节约大量精力、财力和人力，提高有机合成的工作效率。只有在解决了副反应问题后才能让我们从中真正享受到从事有机合成的乐趣和成功的喜悦。

此外，我们还准备了大量史实材料。1837年，李比希与维勒以苦杏仁为主要原材料先后得到苯甲醛、苯甲酸、苯酰氯和苯酰胺，他们注意到这些化合物里都含有C7H5O原子团，这些原子团加上 H，OH.Cl.NH2就能生存上述各种物质，这种现象正像一个氢原子，加上 H，OH.Cl.NH2就能生成氢分子、水、氯化氢和氨一样，并且发现上述各种有机化合物之间的关系，正跟其对应的这些无机化合物之间有着同样的关系。也就是说，无机化合物里一个原子所起的作用，在有机化合物方面所不同的是一个原子团在起着作用。也就是说，有机化合物虽然组成复杂，然而通过与简单的无机化合物的对比之后，就会发现研究工作变得简单明快多了。

这项研究成果的可贵之处就在于，不仅改变了对于复杂有机化合物的认识，而且也使对其处理的方法简单明了。特别是，由于许多化合物都有同样的原子团而能把他们归纳为一个族。由于有各种不同的原子团，就能把有机化合物划分成各种不同的族。如果再进一步研究的话，根据各种原子团之间存在着的异同和亲疏的关系，还能够在族和族之间建立起联系。教师展示如图3照片，讲解合成概念。

图3 你知道吗？它们都是合成的！Fig.3 Do you know this? These objects are all made of synthetic materials!

5 教学设计说明

本教学设计从两个化学单词引出生命力论。以生命力论为出发点，介绍该论点从促进有机化学发展到阻碍有机化学发展的过程，揭示科学观念在学科发展中的重要性，也提出科学研究脉冲式发展的特点。教学环节中，教师为学生展现教材中的有机化学性质、特征、规律的数据、史实等材料，让学生从数据出发，自主归纳出有机化合物的特性以及有机化合物的研究方法等。该环节是本节课的重点部分，教师要在课前整理好教材中出现的表示性质规律的资料作为学生探究的一手材料，学生在整理材料中找寻关系、摸索规律，为后续有机化学的学习建构出思维脉络，使学生体会有机化学的思想方法，即：何为有机化学；如何学习有机化学；如何进行归类、分析、推理。师生展开头脑风暴，搜寻生活中的有机化合物，引起学生的好奇心与关注点，为后续的学习埋设情境材料。最后一个环节的问题与课堂开始的问题交相呼应，到底“有机”的定义是什么？是否“天然的就是无害的，合成的就是危险的”？结合社会热点引起学生的继续思考，帮助学生树立关于有机化学和有机化合物的正确观念。

6 教学反思

在本教学设计中并没有将过多的时间安排在学生活动之中，也没有安排演示实验。这样设计的原因是因为：就绪言课而言，教师需要在本节课中为学生后续的学习做好定位，为学生呈现整体性的知识框架。感性认识可以是直观的，也可以是从学习材料中获得的体验和思考。

本教学设计所倡导的“体验教学”看似费时费力，不能立时见效，但有利于让学生亲自感受化学进程中的事件，理解将要学习的化学知识的历史背景和发生、发展历程，在化学史料中感受探究过程和有机化学的整体知识脉络，培养学生的思想方法、探究意识、科学世界观与价值观。■

［1］中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准[M].2011年版.北京：北京师范大学出版社，2012.

［2］[日]山冈望.化学史传[M].廖正衡，译.北京：商务印书馆，1995：165-166.

［3］孟志芬.提高学生兴趣的有机化学教学法[J].大学化学，2006(1)：20-23.