学生在活动中认识规律

学生在活动中认识规律——“有机物的结构特点”教学案例

深圳市深圳中学　王东文

在深圳中学科学馆的化学教师专业教室中,先到的学生有的在教师休息区与教师热烈地讨论着问题,有的同学找到自己小组的桌子围坐在一起,一边摆弄着桌子上一篮子的球棍模型,一边聊着上节课所讲的甲烷的相关知识。随着上课铃声的响起,教师走上讲台,与同学们共同回顾了上节课所讲的内容,阐述了本节课要研究的问题——有机物的结构特点,尤其是烷烃的结构特点。为了检查学生们的预习情况,教师先让两个学生谈一下他们通过预习对本节课的认识,学生们基本可以依照教科书所讲的知识内容,用自己的语言进行叙述(教师要求用自己的语言将自己的理解进行阐述),但显然由于本节课内容涉及微观结构,较为抽象,即使能根据教科书上所写进行叙述,但依然无法建立感性认识,如教师追问多碳烷烃中碳原子在空间的排列情况时,大多数学生由于对此无感性认识而无法作答。基于此,教师设置一个模型拼装的活动来完成学生对有机物结构的感性认识。

教师布置的活动是利用给出的球棍,拼装出1～5个碳原子尽可能多的烃分子球棍模型。8个学习小组进行比赛,看哪一个组拼装得最多、最快,前提是不能损坏、扭曲球棍模型。任务一布置下去,各个小组同学争相进行模型拼装工作。约4分钟后就有一组学生报告说拼装完成,遗憾的是他们只拼了5种模型。而陆续报告的小组都比他们拼得多。15分钟后,所有组都拼装完成。然后,教师根据学生的报告情况,指定三个组进行过程说明,这三个组分别是拼装最快的组、模型最多的组和拼装既快又多的组。最快的组的同学表示小组未能领会教师意图,以为不同碳数只拼装一种分子模型,所以不同碳数只拼装了直链结构就举手报告了,导致报告时拼装的模型只有5种。最多的组的同学表示之所以拼装的比其他几个组多了两个,主要是将模型中的金属棍扭曲才做成了三碳环和四碳环。既快又多的组的同学在说明情况时,先谈了他们组的分工,一人记录描画出所拼模型的样子,一人检查所拼模型是否重复并指挥拼装,余下动作快的三人进行拼装。合理的分工合作,使他们达成了最佳的效果。无疑,他们组的方法获得了全体同学的认同。三组汇报完毕后,教师先让学生谈谈拼装过程中发现的结构问题,教师专门选了一位平时学业成绩不理想的学生,目的是为了督促他能在课堂上表达自己的见解,另外还想了解通过他自己动手拼装模型是否真能发现一些规律。他虽然回答得不很流畅,但也谈了三点认识:首先每个碳原子球有四个孔,可以连接四根金属棍,也就是有四条化学键；其次碳原子球不仅可以连成一条链,还可以有支链；最后说明碳原子球连成的链不是我们平常写的直线型,而是锯齿状,这是由碳原子球的四个孔位置决定的。他说完后红着脸坐下,同学们给予了热烈的掌声。在接下来的自由发言中,有学生提出任意两个碳原子球之间都是以一条金属棍相连接,剩余部分都是与氢原子连接,由此引出了烷烃的结构；也有几个组的学生提出,他们拼装的5个碳原子球还可以形成环状分子。在这个活动前,教师原本只想让学生完成链状分子模型的拼装,没想到,学生用5个碳原子球拼成了环状且没有损坏模型,因此,几个组都拼出了环戊烷模型。于是,教师因势利导谈出碳碳间不仅可以成链,而且可以成环,还可以形成双键和三键。期间,还有学生提出:为什么碳原子球四个孔是那样的位置,而不是其他形式？教师也就顺势布置了一个课外任务,让有兴趣的学生先自行到校图书馆借阅《普通高中课程标准实验教科书化学选修3·物质结构与性质》,了解杂化轨道的内容。当然,也有学生提到4个碳原子球和5个碳原子球可以组成碳原子数、氢原子数都相同,但连接形式不同的不同分子,自然而然地引出了同分异构现象和同分异构体的概念。

通过这个模型拼装活动,绝大多数学生对有机物的结构有了较充足的感性认识,并通过这些感性认识,更深刻地理解了教科书中所阐述的理论知识。这次活动,也让教师在以下几方面感受颇深:

首先,对于抽象的知识,让学生动手构建模型,以便于学生对知识的理解。通过拼装模型,使学生对有机物的结构尤其是烷烃的结构有一个更直观的认识,在拼装过程中,学生自己发现有机物的结构特点,比教师强加给学生生硬的结构特点要记忆深刻,理解得也更透彻,令一些基础较差、理解能力相对较弱的同学也能较好地总结出较为抽象的知识规律,对学生真正掌握相关规律提供有力的支持。

其次,利用学生自己动手拼装模型,充分地调动学生的学习兴趣,提高学生的参与程度及合作意识。在活动中,由于采用竞赛模式,学生以极大的热情投入到模型的拼装过程中,力争最先完成任务,为了达成这一目标,每组同学都积极思考,仔细琢磨,认真讨论,争取能够在不违反原则的基础上,既快又多地完成模型的拼装。虽然一开始拼装有些混乱,出现了一些重复拼装,此时,教师可以提醒学生应进行适当分工以提高效率。通过分工合作,大部分组都完成了拼装任务,使学生体会到合作的喜悦,也感受到合理的分工更有利于提高工作效率。

再次,拼装活动充分发挥了学生的创造性,产生了许多超出教师预设的新问题。比如,学生拼出环戊烷的结构且不会损坏模型,符合拼装要求；再如,学生发现烷烃碳链的形状取决于碳原子球的四个孔的相对位置等,这就要求教师能根据课堂出现的新问题调整教学预设,引导学生进行新的探求。这些课堂生成的问题,都产生于这次拼装活动,只有在学生自己动手操作的过程中才会有这样的发现,由于是自己在活动中发现的问题,促使学生更愿意想方设法地去解决这些问题,教师只需为他们提供一些必要的参考资料或准备一些必要的实验,让他们自行探知。

总之,通过这个模型拼装的活动,充分激发学生的学习兴趣,提高学生的动手能力,促进学生的创新意识,让学生真正去体验、去经历化学学习中的探索过程,并在过程中发现科学的规律。在以学生为本的观念指导下,本节课从设计初始力求以学生活动为主,教师在其中起到穿针引线的辅助作用,将课堂交给学生,让学生成为课堂真正的主人。