有机化学教学中模型自主构建的运用探究

朱丽敏

摘要： 化学的学科知识及思考思维在国民经济发展中起到很重要的作用。而随着高考模式的改变，化学处于一种很弱势的地位，无论是学生的选择还是老师的看法，都在渐渐忽视这门学科。特别是浙江的化学学考放在高一进行后，化学老师的教学任务更多的放在赶进度上，因为要面对市期末考，还要在第二学期留下足够的时间完成学校的学考任务要求。这无疑很是增加了化学的学习难度，更别说来激发学生的学习热情了，这无疑是与国家的新教改以及化学的学科素养背道而驰的。有机化合物知识点是化学学考的一大难点，不但要了解物质的转化过程，在部分能力提升难题中还要探究空间构型。通过模型的构建及讨论、探究，无疑是提升学生学习乐趣，并提升空间想象能力的一大法宝。

关键词： 高中有机化学;模型构建;化学教学;学生探究

随着国家新课改的进行，传统的教学模式越来越难以满足新时期课堂教学的需求。2017年发布的高中化学课程标准明确提出了“证据推理与模型认知”这一关键的化学学科核心素养，其要求学生立足于基础知识，运用分析、推理等方法来探究所学物质的本质结构、组成要素及相互关系，从而创建合理的模型去解释现象。

利用模型的确能加深学生对知识的掌握，可在现实教学中，由学生自主构建模型一直不能落实到实处。有研究论文指出：79%的教师认为新教材中模型构建活动对教学有指导意义，66%的老师认为模型自主构建教学可以给学生带来科学研究的体验便于学生理解。可见教师们大多认可模型教学的价值，具有开展模型教学的意识和意愿。可实际上模型构建的实际开展情况及不理想：仅有36%的化学一线教师将模型应用到教学中，且大多只是在教学中选择实物模型展示，由学生自主构建的课堂教学不足1%。大多数老师认为学生自主模型构建教学困难重重：仪器设备不足;学生的实验课堂很难把握时间;教学任务时间紧;教学效果不明显等等。

为探究化学模型构建教学对学生的学习认知作用，本校在高一年级段16个班级进行了对照实验，共分为A、B、C三组：A组采用模型自主构建教学;B组采用传统教学后进行模型自主构建巩固;C组采用传统教学。所学内容为化学必修2-第七单元-第一节-有机化学中碳原子的成键特点。

一、课前充分做好准备：

教师只是传播知识的媒介，学生有一个初映像知识更能实现知识的吸收。因此老师在挖掘好教材内容，制定出教学方案时，学生也要在正式上课前初步认识本节课的内容，要带着一个学习方向来听课。所以授课前一天布置任务：结合参考书完成书本60-63页预习。

二、开展有效的课堂教学：

一堂有效的课堂教学，需要老师的正确引导，也需要学生们认真的探讨研究。

（1）课前准备：将前后桌4人分成一个小组共用一套模型器材，确定好组长方便引导组员讨论及合理分工，可以组内先讨论后推荐组员回答问题。

（2）模型构建顺序安排：总体思路-由易到难。由书本的甲烷球棍模型及空间填充模型来做为参照对象，由一个碳原子发展到两个、三个、四个碳原子的复杂分子模型构建。再由烃的碳骨架延伸至氢原子的连接方式及空间构型。

（3）模型构建的自主模式安排： 构建过程一共分为五步，分别是：

①提出问题：根据目标要求，选择合适的原子及共价键数目种类。

②模型初建：根据自己对知识的理解，完成模型的初步构建，其过程一定是有波折及冲突的，需要组长带领组员讨论，正确的提出优点;错误的提出改进意见。

③修正模型：针对组内成员的讨论，或者老师的提示，对模型进行修正，确定正确的碳骨架、成键方式、氢原子数目及空间构型。

④模型表达：完成搭建老师课堂的要求物质。

⑤应用模型：通过对模型各原子的数目，空间结构观察研究。完成分子式、结构简式、同系物、同分异构体的定义及练习。

（4）模型建构中出现的问题：

① 不知道模型箱中球与棍子的代表的具体原子和化学键。

原子的选择：球上存在一个孔洞的为能形成一个共价键的氢原子，具有四个孔洞的为能形成四个共价键的碳原子。有同学在选择碳原子时无意中拿了一个带有五个孔洞的氮原子，结果构建出一个直线型的链状骨架。

化学键的选择：直线型的铁棍代表单键，带弹簧用来形成双键或三键。有同学用直线型的铁棍来形成碳碳双键，一直抱怨仪器不够人性化。

相同的共价键应选择相同的铁棍，否则在描述空间构型易出现错误，如甲烷的正四面体结构问题，同一碳原子上氢原子存在的种类问题。

没有匹配足够的氢原子，碳原子未满足8电子的稳定结构。

② 注重链状骨架结构，忽略环状结构。

通过构建模型，需要同学们理解每形成一个碳碳共价键会少2个氢原子，每形成一个环等同与形成一个碳碳双键。

③ 没能理解双键或三键在不同的位置上是不同的物质。

三、布置针对性的课堂习题：

通过模型建构，很容易完成平时很难理解的空间问题。课堂练习主要集中在结构简式、同系物、同分异构体的练习，共线、共面问题等等。

四、课后3组班级教学思考：

A组：

缺点：上课时间不能充分利用。在实际课堂中，学生的自主实验进度很难把控;讨论的方向各种各样;动手能力较差导致本来3分钟一组实验的安排拖延到5分钟;整堂课的教学进度只能到同系物为止，同分异构体的知识点还来不及讨论注意事项。

优点：全体成员基本上都参与了课堂活动，整个课堂气氛活跃。极大的、有效的提升了学生的学习兴趣，在空间结构上使很多理性思维较差的女同学都能掌握。在课堂练习反馈及课后作品批改中，发现，很多平时认为易错的，需要想象力的题目能优异的完成。

B組：

缺点：缺乏了核心素养中推崇的探究精神，前面的理论课授课时，有学生注意力不集中。

优点：上课知识点能全部得到传授。学生在自主搭建模型时，错误较少。作业完成情况比较优秀。

C组：

缺点：缺乏核心素养中推崇的探究精神，对于空间想象能力较差的同学很难掌握链状或环状骨架结构，也难理解烷烃超过2个碳原子后碳链呈锯齿状结构。作业完成情况中理论部分很好同分异构体类题目存在较大问题。

优点：上课知识点能全部完成。能完成多题随堂练习。

经过课堂研究后，我们认为积极培养学生们的模型构建能力能很好的促进学生的学科综合能力，对学生化学学科的核心素养发展有重要的影响。在掌握教学进度的前提下，让学生多一点的模型构建能力是很有必要的，为学生的化学学习和全方面发展提供更多的助力。

参考文献：

[1] 常靖伟，陆国志.证据推理与模型认识素养在高中化学教学中的有效落实[J].山东化工.2021（01）

[2]张雪.高中化学教学中“证据推理与模型认知”核心素养的培养[D]. 哈尔滨师范大学.2018