有机化学基于师范生核心素养的实践教学能力培养研究

李万梅，林子筠，章鹏飞

杭州师范大学材料与化学化工学院，杭州 311121

有机化学作为化学学科最重要的专业基础课程之一，理论知识前后联系紧密以及涉及的化学反应多而复杂且难以理解掌握，导致其课堂教学效果将直接影响学生课堂学习的成效和后续学习的主动程度，从而间接决定着学生的培养质量。因此，有机化学课程作为化学学科的基础与先导，在化学专业学生学习过程中起着中流砥柱的作用。化学师范专业的学生作为日后的教育工作者，提高他们的核心素养已成为教育改革的重中之重。核心素养是指学生在接受相应学段的教育过程中，逐步形成的适应个人终身发展和社会发展的必备品格和关键能力。而师范生作为学生，形成的教师专业化发展必备品格和关键能力即实践教学能力。与部分专业课程不同，有机化学是以实践为基础的传统学科，熟练掌握其中涉及的理论知识和实践操作，在化学专业中显得尤为重要。化学学科核心素养主要体现在五个方面：“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“实验探究与创新意识”“科学精神与社会责任”。因而，在培养师范生的过程中将理论知识与实践操作紧密结合，二者相辅相成，共同发展。本文分别从“证据推理与模型认知”“实验探究与创新意识”“科学精神与社会责任”三个角度着手，提出培养师范生核心素养的三种方法，帮助师范生将知识融会贯通，灵活运用[1]，也为师范生的教育改革提供广泛思路，提升师范生教学能力，从而切实培育中小学生核心素养。

1 有机化学课堂教学现状

有机化学教学不仅需要学生掌握化学的基础理论知识，还需要锻炼学生的实践能力。根据我校多年的教育改革经验和对综合实验的观察和分析来看，有机化学课堂上经常会出现“有实验无探究”的问题：理论课与实验课相脱节，教学改革只针对实验课，理论知识与实验结合困难。此外，我校师范生的有机化学课程开设时间为大二上、下两学期，在此阶段学生自主探究问题的愿望并不强烈，大部分学生存在着通过记背方程式完成课业题目，按照实验书上的步骤进行操作完成实验等按方抓药、缺乏创造力的问题[2]。这将导致学生在学习有机化学理论知识的过程中，逐渐失去独立思考和深度理解的能力；在完成实验实践过程中只“浅尝”到了实验的应试操作，不会主动理解消化涉及的实验原理，导致实践主动性和探究精神的缺乏。

因此，想要提高化学教育师范生的核心素养，就必须解决在师范生培养过程中存在的问题。以上述问题为突破口，在有机化学课程教育中必须抓住以下几个关键点：在课程设计上使理论课堂更加精准地服务于实验课程；在师范教育中培养师范生的实践意识；提高师范生理论与实践相结合的综合理念。只有这样，师范生才能在日后的教学工作中做到言传身教，用自己的核心素养去解决中学生在化学学习过程中遇到的问题，让他们更好地将理论知识和实验操作紧密结合，进一步提高中小学有机化学教学工作质量。

此外，目前核心素养的理论要求师范生具备适应自身发展和符合社会需要的关键能力，将学习过程与方法视为学习过程的重中之重，这也与终身教育理念的内核一致。师范生的核心素养不仅要求师范生提升自身的专业能力和教学水平，还要求师范生能够将培养学生核心素养的教学理念贯彻传承，在日后教学工作中发挥作用，增强中小学生的实践意识。因此，若要切实提升中小学教育水平，将核心素养理念融入到大学有机化学教育这一改革已迫在眉睫。

2 有机化学课堂师范生核心素养培养观念缺失的原因分析

2.1 理性思维的缺乏导致师范生核心素养培养观念的缺失[3]

理科课程的重点便是要培养学生的理性思维，在基于核心素养培养的课程改革中，理性思维的引导是化学教学的必要手段，亦是培养学生核心素养的关键一步。学生具有理性思维就有了解决问题的基本思路，也有了从事研究方向的科学指南。理性思维的应用一般包括整理旧知、建立逻辑关系、构建模型、总结反思四个方面。通过对实验课堂的观察和研究，我们发现在完成某一实验之前，学生并未对脑海中已有的学科知识进行整理、回忆并罗列出与该实验课题相关的有机化学理论知识，而是按照实验书上的操作逐步地进行试剂的称量和装置的搭建，没有独立的思考过程，也自然就建立不起逻辑的思维框架，无法构建出合理的逻辑框架。学生在完成实验之前的准备工作不应仅停留在誊写预习报告的层面上，而是要构建与实验相关的知识框架，用理论知识充实丰富框架中的细节之处，探究实验完成的机理本质，最后在实验完成后进行总结和反思，回顾实验过程中的不足之处，而不是仅停留于实验后产率的计算等数据处理层面。

2.2 对比归纳能力欠缺导致师范生核心素养培养观念的缺失

有机化学课程涉及种类繁多、结构复杂、数量巨大的各类化合物及变化多端的化学反应，学生在学习时往往找不到侧重点，欠缺对知识的对比和归纳的能力，难以掌握学习有机化学的正确方法，自然就不能灵活应用理论知识解决实践中遇到的问题。教师可以在培养学生核心素养的基础上锻炼学生对知识的对比、归纳、整合的能力，帮助学生梳理理论知识并将理论知识投射到实践过程中。

比如，有机化学实验必修课程内容之一是利用溴苯和镁在无水乙醚的环境中发生反应制备格氏试剂，再将格氏试剂与苯甲酸乙酯反应制取三苯甲醇。对应到理论课堂中涉及格氏试剂反应的教学内容：格氏试剂在该反应中不需要过量，而在酰卤化合物和格氏试剂反应时却需要过量的格氏试剂(图1)。格氏试剂添加量的不同究其原因是反应本质的不同，其涉及的理论知识如下：虽然酯类化合物和酰卤化合物都属于羧酸衍生物，但发生亲核反应的活性：酰卤类化合物>酮类化合物>酯类化合物。酯类化合物发生亲核反应时会生成活性比它高的酮类化合物，酮类化合物进一步发生亲核反应生成醇，所以在制取三苯甲醇的过程中不需要过量的格氏试剂也能得到目标产物；而酰卤化合物在发生亲核反应时会生成活性比它低的酮类化合物，需要再加过量的格氏试剂使其活化进一步发生亲核反应生成醇。

图1 酯、酮与格式试剂反应的对比

教师在教学过程中将二者加以比较并带领学生辨析思考有机反应本质的不同，学生就能理清化学反应的设计思路，掌握化学反应的机理，学会用对比归纳的方法学习有机化学知识，面临实际问题时灵活运用，实践能力和核心素养也能同时得到培养。

3 有机化学课堂教学中融入核心素养的理念提升实践意识的方法

3.1 利用认知矛盾展开教学

学生在学习有机化学知识时，往往不能将知识点整合归纳，形成完整严密的逻辑知识体系，学习起来费时费力且效果不佳，难以在实验课堂上将理论知识运用自如。因此，我们提出对理论课堂进行改革，教师在讲解知识时，可以介绍大学中的理论知识与学生中学阶段所学知识的差异，不同之处的互相碰撞引起学生的探究兴趣和学习愿望，形成积极的认知氛围[4]，帮助学生构建出前后学习知识的差异模型，加深学生的印象，培养学生的理性思维，在“证据推理与模型认知”方面培养学生的核心素养。此时再引入学科问题，可以使学生产生实验探究的欲望从而设计实验，解决了理论课堂和实验课程结合不够紧密的问题，既提升了师范生的学习能力，又为他们提高实践教学能力提供例证。比如，在讲解酸和醇发生酯化反应时，学生在高中的基础有机化学中学习过乙酸乙酯的合成反应，将“酸脱羟基醇脱氢”作为酯化反应的唯一机理，教师便可从此处入手，向学生介绍“醇脱羟基酸脱氢”的具体例子(图2),这样既复习了前文提及的三苯甲醇的制备相关的知识，又能将两种不同的机理加以比较分析，锻炼学生对比、归纳知识的能力，培养学生的核心素养。

图2 酯化反应认知矛盾实例

这样的教学方法既能帮助学生形成知识体系，学习理论知识事半功倍，又能使他们在实验课上进行实际操作时灵活运用理论知识，完善实验过程，具备独立思考和分析问题的能力。且提升师范生的核心素养又能让他们在教学过程中培养中小学生的核心素养，提升中小学生探究实验，独立思考并解决科学问题的能力。

3.2 理论课堂注重教学留白[5]

有机化学课堂要注意留白，这不仅能够提升学生独立解决问题的能力，也给学生留下了思维发散的充分空间和探究实验的广泛思路。教师要在兴趣导向的作用下培养学生的核心素养，引发学生对有机化学知识的好奇心，这样才能激发学生对实验的探究兴趣。传统的有机化学教学课堂上多以教师为中心展开教学过程，这样“满堂灌”式的教学方式虽然便捷，但是近年来有许多调查和研究表明，全程以教师讲授为主的课堂缺少互动，并不能达到最理想的教学效果，过多的教学内容反而抑制了学生大脑的兴奋状态，使学生学到的知识僵化而不能够将理论知识精准应用到实践中去，严重地影响了有机化学教学效果，且与先进人才培养体系不匹配[6]。正确的做法便是教师在教学过程中有意地留出一些时间给学生进行理论知识的记忆和加工，注重对学生探究精神和创新意识的培养，并激发他们调动知识储备，将知识结合起来，融会贯通且加以运用，这样在操作实验时，学生就能进行对旧知的回顾与思考，不至于盲目地按照操作步骤完成实验。对于师范生而言，亦能在此过程中收获到学科知识，积累到教学素材，为日后成为称职的中小学教师打下坚实的基础。比如在前文提及的羧酸衍生物进行亲核反应的内容时，教师可以在讲完酯类化合物与格氏试剂发生亲核反应后，再以留下疑问的方式让学生对酰卤化合物与格氏试剂进行亲核反应的本质展开思考与讨论；再比如有机化学实验课程内容之一是制备肉桂酸，该实验选用了苯甲醛和醋酸酐在无水醋酸钾做缩合试剂的条件下进行反应得到目标产物，教师可以在此时向学生抛出问题，可不可以用乙醛代替苯甲醛进行反应并说明理由。学生通过查阅相关资料分析总结出不能替换的原因是乙醛的α位碳上有氢原子，不能和醋酸酐发生羟醛缩合反应，而苯甲醛α位碳上没有氢原子，可以进行反应。这样先思考再实验后反思的过程，打破理论与实践之间的隔阂，与此同时锻炼了学生检索和分析文献的能力。也可以就实验中遇到的问题与老师同学展开讨论[7]，培养学生的合作精神，进一步培养学生的核心素养，培育全方面发展的人才[8]。

注重课堂留白的另一种行之有效的手段是将翻转课堂与传统课堂相结合，以翻转课堂的高效性、及时性弥补传统教学方式的不足。翻转课堂打破传统的“先教后学”模式[9]，在讲授章节内容知识之前要求学生自行学习线上平台提供的教学视频，使学生对知识产生整体的把握和清晰的认知，教师在课堂上对课程内容进行适当的总结和拓展，帮助学生巩固知识，查缺补漏，亦能拓宽学生学习视野，学生可以在教师的引导下掌握更加先进的科学理念和研究方法，增强创新意识，而不仅拘泥于书本上的课程容量。翻转课堂的应用帮助教师在有限的教学时间里使学生学习的知识范围最大化，在面对师范生的教学过程中，教师也可以利用课堂上的时间让师范生上台讲解，不仅考查了他们的知识掌握程度，而且锻炼了实践教学能力。师范生在这样的教学模式下同时积累了学科知识和教学经验，为将来的教学生涯打下稳固的根基。

我们尤其要在面向师范生的有机化学课堂上注重课堂留白，这样既能够从“科学探究与创新意识”角度培养师范生的核心素养，锻炼实践能力，提升有机化学课堂教学效果，又为他们日后的教学工作打下良好基础，保证教学工作的高质量和高效率，中小学化学教育事业也将在这样的推动下蓬勃发展。

3.3 联系社会，强调有机化学理论知识在生产生活中的应用

有机化学的学习与生产生活密不可分，有机化学理论知识不仅要与实验课程紧密结合，还要在生活中的实践应用上发挥重要作用。立足培养学生的正确科学精神和社会责任是有机化学课程教学改革的重要方面之一。比如，教师在讲解溴化氢的过氧化物效应时，可引入反应(图3)。该反应产物是抗精神失常药物氟奋乃静和三氟拉嗪的中间体1-氯-3-溴丙烷。将化学反应机理和实际生活结合的教学方法提升了教学的延展性，学生收获到的知识不仅拘泥于书本上的方程式，也能了解到这些机理如何应用到日常生活中。

图3 溴化氢的过氧化物效应联系应用

此外，有机化合物的合成不仅仅只有一条路径，工业制备与实验室制备并不完全相同。以醇的制法为例，醇的工业合成方法有很多种：由合成气合成、羰基合成、烯烃合成、农副产品发酵生产等，而实验室中可以通过卤代烃的水解、与格氏试剂发生化学反应等多种方法制备醇。工业制法侧重于化学反应的经济性和环保性，重在反应带来的经济效益，实验室制备着重于药品的纯度和装置的搭建难度等因素，以探索和研究为重。教师在教学过程中可将两种不同的制法以对比的形式讲给学生，使学生在掌握化学理论知识的同时紧跟社会发展脚步，理论知识与生产实践紧密结合，齐头并进。

因此，当教师在基于培养学生核心素养的目标上进行课堂教学时，要与社会的发展相辅相成，锻炼学生能将理论知识应用到实践过程中以解决实际问题的能力。这样我们培养出的就不是只会读书而不懂得变通的模式化学生，而是切实贴合新时代发展要求的创新型人才。尤其在经济飞速发展的今天，化学与实际生活联系更加密切，教师在教学过程中更应紧跟社会步伐，培养学生的科学核心素养和实践意识，使师范生在大学期间的学习过程中形成科学探究精神和强烈的社会责任，在日后的教学过程中实现教育的传承，培养出懂创新、能实践的多方面综合发展的中小学生。这也与STSE(STSE是由科学(Science)、技术(Technology)、社会(Society)、环境(Environment)构成的STSE教育，强调科学、技术与社会、环境的相互关系，重视科学技术在社会生产、生活环境和社会发展中的作用，是指导和实施学科教育的新理念)教育的基本精神相吻合，将有机化学教育与社会的发展、生产与生活、生存环境等密切联系起来，使学生受到更加良好全面的教育[10]。联系实际生产生活的应用以STSE教育作为强大的理论支撑，不仅能拓宽学生的知识广度，亦能促进学生全方位发展，增强学生适应社会的能力。学生在教师的引导下了解科技发展的最新动态，主动发现、探究并解决问题，关心化学知识与人类社会的关系，从而增强学习的针对性，追随时代发展脚步。师范生在核心素养得以培养的同时，积累实际操作知识，迅速分析得出结论，提高自身实践教学能力，有机化学课堂教育也因此在联系社会这一教学模式的发展与传承中具有了生命力和时代感。

4 结语

为打破有机化学理论知识与实践过程结合不紧密的僵局，提出将核心素养观念融入有机化学理论课堂的三种教育措施：利用认知矛盾，注重课堂留白，紧密联系社会，从知识、兴趣、经验等多角度出发来达到使理论知识与实践活动同频共振，学生全面发展的目的。

作为未来教育事业的中坚力量，师范生肩负着传承职业精神，培育祖国未来的历史责任与光辉使命，因而对师范生的教育就彰显出重要的意义。培养优秀师范生的宗旨就是培养师范生的核心素养，提升实践意识，使他们具有完备的逻辑知识体系和丰富的解决问题的经验，这样师范生才能在未来的教学生涯中发挥关键作用，取得良好的教学效果。