摘要:結合有機化學計算教學的特點，通過具體案例探討支架式教學模式在有機化學計算教學中應用。

關鍵詞:支架式教學模式;有機化學計算

文章編號:1005-6629(2010)07-0022-03 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B

1支架式教學模式基本要素

支架式教學是通過提供一套恰當?shù)母拍羁蚣軄韼椭鷮W習者建構對知識的理解，這種框架中的概念是按照學生智力和理解能力的“最近發(fā)展區(qū)”來建立，通過框架的支撐作用，使學生的認知發(fā)展不斷由實際水平提升到潛在水平。支架式教學模式的基本要素如表1所示[1]:

2有機化學計算教學的支架式教學模式探討

2.1模式構建

基于建構主義有效教學模式——支架式教學模式的探討，并結合高中有機化學計算的特點，構建適合教學的有效模式，如圖1所示[2]:

2.2 模式應用——有機物分子式的確定

[創(chuàng)設情境，引入新課]講述有機化學的發(fā)展史，展現(xiàn)人類認識、使用和合成有機物的過程。

[問題支架]科學家是如何研究有機化合物的?

[搭建支架]有機化合物分子式確定的一般步驟如下:

[進入情境]

1781 年，拉瓦錫首先把他的燃燒理論用在有機化合物的分析上。他將有機化合物完全燃燒，通過體積量度和測定重量來分析燃燒后的產(chǎn)物。他發(fā)現(xiàn)，有機物燃燒后都生成二氧化碳和水。1789 年，他通過對葡萄酒釀制過程的分析認為，質(zhì)量守恒定律同樣適用于有機化合物，從而為有機化合物的定量分析奠定了基礎。

1810 年，蓋.呂薩克和泰納爾將有機物與氯酸鉀做成小丸，干燥后放在硬質(zhì)玻璃管中，強熱使之燃燒，把所產(chǎn)生的氣體收集于倒置在汞面上的玻璃瓶中，進行體積測量。

1814 年，貝齊里烏斯進一步改進了有機元素分析方法，他采用苛性鉀吸收碳酸氣，氯化鈣管吸收水。這樣，燃燒后生成的碳酸氣和水就可以直接進行稱量。

1830 年，德國化學家李比希，他用CuO作氧化劑將僅含C、H、O元素的有機物氧化，產(chǎn)生的H2O用無水CaCl2吸收，CO2用KOH濃溶液吸收。分別稱取吸收前后吸收劑的質(zhì)量，計算碳、氫原子在分子中的含量，如果碳和氫的百分含量相加不是百分之百，而又未檢出其他元素，則其差值即為氧的百分含量[3]。

有機物的元素定量分析最早就是由李比希提出的，他創(chuàng)立的有機化學精確的C、H分析法，沿用至今。請根據(jù)他的方法，結合研究有機化合物的一般步驟，完成下面的試題:

[試題1呈現(xiàn)]某有機化合物A含碳77.8 %，含氫為7.40 %，其余為氧，A的相對分子質(zhì)量為甲烷的6.75倍。求該有機物的分子式。

[試題分析]根據(jù)概念框架，學生不難發(fā)現(xiàn)，求有機物分子式之前，必先求出其實驗式。因此，結合情境可得出:氧的質(zhì)量分數(shù)為:100 %-77.8 %-7.40 %=14.8 %， 所以， N(C)∶N(H)∶N(O)=77.8 %/12∶7.4 %/1∶14.8 %/16=7∶8∶1，故: 實驗式為C7H8O

又由: MA=16×6.75=108， 所以(C7H8O)n=108，n=1，分子式為: C7H8O

[追加問題]據(jù)此確定有機物A中含苯環(huán)的所有可能的結構簡式?其中能與FeCl3發(fā)生顯色反應的有機物分子結構簡式?

[背景支架]同分異構體的常見類型有:(1)碳鏈異構;(2)官能團位置異構; (3)官能團異構。

[思考分析]由分子式不難看出，式中的C與H關系符合苯的同系物的通式，所以，含氧的官能團就可能是醇羥基、醚或酚羥基。且此題的同分異構體類型只可能為官能團位置異構和官能團異構。故A的結構簡式有:

其中，可使FeCl3發(fā)生顯色反應的有機物分子中肯定含有酚羥基，故為上述的后三種。

[歸納總結]通過試題講解，并歸納總結，可以鞏固學生對有機化合物分子結構式確定的一般過程。

[獨立探索]學生對新知識的建構不是從零開始的，而是建立在已有的知識經(jīng)驗和概念框架下。在學生獨立探索過程中，若遇到具體的問題情境，學生的原有的知識經(jīng)驗能與新知識進行碰撞，經(jīng)歷兩個基本過程即“同化”和“順應”，完成對知識的意義建構。此時，呈現(xiàn)另一試題，讓學生獨立探索，自主發(fā)現(xiàn)問題，嘗試解決問題。

[試題2呈現(xiàn)]實驗測定某有機物元素質(zhì)量組成為C:69 %，H:4.6 %，N:8.0 %，其余是O，相對分子質(zhì)量在300~400之間，確定該有機物的:

A. 實驗式B. 相對分子質(zhì)量C. 分子式

[試題分析]此題和上一試題有相似之處，即都給出了所含元素的質(zhì)量分數(shù)，但也有不同之處，即相對分子質(zhì)量，上一題是明確的數(shù)值，可本題給的是范圍，相比之下，難度有所提升。

[思考分析]氧的質(zhì)量分數(shù)為:100 %-69 %-4.6 %-8.0 %=18.4 %，所以，N(C)∶N(H)∶N(N)∶N(O)=69 %/12∶4.6 %/1∶8.4 %/14∶18.4 %/16=10∶8∶1∶2，從而確定實驗式:C10H8NO2

實驗式的求解模式，因?qū)W生通過上一題的訓練，已能順利完成，但相對分子質(zhì)量的求解，學生受知識的缺陷，思維的定勢的影響，可能無法順利解決問題。這時，教師應給予學生適當?shù)膯l(fā)、指導和幫助，并鼓勵學生間相互交流、討論、碰撞，共同思考問題的解決方案。

[協(xié)作交流]在個人探索的基礎上，組織小組內(nèi)討論，并在教師的適當啟發(fā)和指導下，確定相對分子質(zhì)量的可能的解決方案有:

[方案1]從N元素入手:由相對分子質(zhì)量在300~400之間，及N元素的質(zhì)量分數(shù)可知:N元素的相對質(zhì)量在24~32之間，而在這之間的N元素的相對質(zhì)量只可能為28，因此，該有機物的相對分子質(zhì)量為:28/8 %=350

[方案2]從O元素入手:由相對分子質(zhì)量在300~400之間，及O元素的質(zhì)量分數(shù)可知:O元素的相對質(zhì)量在55~74之間，而在這之間的O元素的相對質(zhì)量只可能為64，因此，該有機物的相對分子質(zhì)量為:64/18.4 %=350

[方案3]從C元素入手:由相對分子質(zhì)量在300~400之間，及C元素的質(zhì)量分數(shù)可知:C元素的相對質(zhì)量在207~276之間，而在這之間的C元素的相對質(zhì)量可能為216、228、240、252、264，因此，無法用C元素的相對質(zhì)量來確定有機物的相對分子質(zhì)量。

[方案4]從H元素入手:由相對分子質(zhì)量在300~400之間，及H元素的質(zhì)量分數(shù)可知:H元素的相對質(zhì)量在14~18之間，而在這之間的H元素的相對質(zhì)量可能為15、16、17，因此，也無法用H元素的相對質(zhì)量來確定有機物的相對分子質(zhì)量。

組織全班學生對各個方案進行討論、評價和分析。在此基礎上得出做此類型題目的一般步驟和規(guī)律。

[效果評價]教師在聽取學生討論、交流的過程中，鼓勵學生，一方面清晰表達自己的思維過程，另一方面，將自己的思維和他人的思維進行比較，不斷補充、完善和修正自己的思維方式。同時，采取學生自我評價，小組對個人評價、教師對小組和學生的評價等多樣化的評價方式，達到對知識的深層理解，實現(xiàn)思維成果共享的目的，最終完成對新知識意義建構的過程。

3 結論

支架式教學模式提供的概念框架符合有機化學計算教學的要求，能有效幫助教師組織教學的各個環(huán)節(jié)活動。該模式的優(yōu)勢作用在于:一方面，能促使教師關注學生的“最近發(fā)展區(qū)”，以學生為中心，從學生已有知識經(jīng)驗出發(fā)，搭建概念框架，充分發(fā)揮學生接受知識的主動性，有效地幫助學生形成解決問題的固有思維模式;另一方面，獨立探索促進了學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題的能力，協(xié)作交流促進了學生解決問題的能力，從而讓學生在自主、合作學習的基礎上，加深對知識的理解;最后，通過學生個人的自我評價、學習小組對個人的學習評價及教師對學生群體和個人的評價，讓學生從不同角度理解自己，反思自己，提升自己。總之，這種模式能充分發(fā)揮教師的主導作用和學生的主體作用，有利于學生對知識意義的建構順利完成。

參考文獻:

[1]亓永英，許嘉馳. 化學支架式探究性實驗教學模式研究[J].教學與管理，2006:131～132.

[2]王璐. 支架式對話課課堂教學結構探討[J].廣西民族學院學報(哲學社會科學版)，2002:208～211.

[3]袁莉，白蒲嬰，郭效軍. 化學史簡明手冊[M].蘭州:甘肅科學技術出版社，2006.