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摘要：有機(jī)合成是一個(gè)承載多重目標(biāo)的教學(xué)內(nèi)容，不僅要加深理解常見(jiàn)有機(jī)物的轉(zhuǎn)化關(guān)系，還需要在此基礎(chǔ)上利用信息條件設(shè)計(jì)創(chuàng)造出合成路線，更需要對(duì)可能的多條合成路線進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。這與托爾曼提出的認(rèn)知地圖理論十分相似，他們都是基于同一目標(biāo)的最佳路線的選擇。在對(duì)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)的認(rèn)知地圖的討論中，學(xué)生原有的認(rèn)知地圖得到了強(qiáng)化、擴(kuò)展和加深，隨著新問(wèn)題的涌現(xiàn)和解決，有機(jī)知識(shí)結(jié)構(gòu)不斷得到內(nèi)化，知識(shí)體系不斷發(fā)展，思維不斷加深，對(duì)常見(jiàn)有機(jī)合成中關(guān)鍵物質(zhì)節(jié)點(diǎn)作用也更加明確和清晰。

關(guān)鍵詞：認(rèn)知地圖；有機(jī)合成；教學(xué)設(shè)計(jì)

文章編號(hào)：1005–6629（2016）8–0040–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 問(wèn)題的提出

1.1 認(rèn)知地圖

認(rèn)知地圖[1]由美國(guó)心理學(xué)家T·C·托爾曼通過(guò)動(dòng)物在迷津中找到食物的實(shí)驗(yàn)（如圖1）而提出的，他認(rèn)為動(dòng)物在迷津中能由最近的路去找到食物，如果最近的路（通路1）被堵塞，則被試的動(dòng)物將依次由通路2到通路3，即由次近通路至最遠(yuǎn)通路依次去嘗試，直到找到食物，就好像在頭腦中有一張現(xiàn)場(chǎng)地圖的模型一般。這樣的現(xiàn)場(chǎng)地圖是基于過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)腦對(duì)環(huán)境加工，在獲得達(dá)到目的的手段和途徑中建立起一個(gè)完整的“符號(hào)·格式塔”模式，這就是認(rèn)知地圖。

后續(xù)的心理學(xué)家如加涅、伯納德等人將認(rèn)知地圖應(yīng)用于教學(xué)。在教學(xué)中，認(rèn)知地圖被認(rèn)為是用圖形的方式將主體的邏輯和思想脈絡(luò)表現(xiàn)出來(lái)，是短時(shí)記憶到長(zhǎng)時(shí)記憶的過(guò)程中必不可少的對(duì)信息組織編碼及與原有知識(shí)整合的過(guò)程。

1.2 認(rèn)知地圖效應(yīng)在有機(jī)合成中應(yīng)用的意義

建構(gòu)主義理論認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)生自己建構(gòu)知識(shí)的過(guò)程。學(xué)生不是被動(dòng)的信息接收者，而是信息的主動(dòng)建構(gòu)者，這種建構(gòu)不可能由其他人代替。有機(jī)合成的學(xué)習(xí)，是需要熟練掌握各類有機(jī)物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、相互衍生關(guān)系以及重要官能團(tuán)的引入和消去等基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，能根據(jù)需要自行設(shè)計(jì)出合成路線，需要一種創(chuàng)造性思維，這種思維是不可能由教師代替的，因此，教師應(yīng)該作為學(xué)生的指導(dǎo)者，幫助學(xué)生建構(gòu)有機(jī)物的轉(zhuǎn)化關(guān)系，建構(gòu)自己的知識(shí)體系。

在教學(xué)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在攻克具體明確的困難時(shí)相對(duì)較為容易，即明確了物質(zhì)，要求填寫轉(zhuǎn)化條件的題型一般較為得心應(yīng)手，而由目標(biāo)產(chǎn)物反推合成路線則較為困難，即逆向思維時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)思維障礙。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是對(duì)有機(jī)物的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化路線不熟悉，轉(zhuǎn)化關(guān)系中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)吃不透，造成拿到題目沒(méi)有思路和方向，只是亂碰運(yùn)氣，誤打誤撞，運(yùn)氣好就碰對(duì)了，運(yùn)氣不好則只能放棄。

認(rèn)知地圖是一種基于學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)的知識(shí)圖示化工具，這樣的工具對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)具有導(dǎo)向作用；同時(shí)，由于認(rèn)知地圖是學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)，反映出了學(xué)生主體的認(rèn)知情況；此外，作為一個(gè)可視化的工具，在師生之間與生生之間交流時(shí)，起到一種點(diǎn)撥和學(xué)習(xí)的作用[2]。

2 基于認(rèn)知地圖的教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 導(dǎo)出認(rèn)知地圖

下列有機(jī)物之間通過(guò)四步以下的反應(yīng)能否發(fā)生轉(zhuǎn)化，在可能發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)之間加上箭頭表示轉(zhuǎn)化方向并在箭頭上標(biāo)明轉(zhuǎn)化條件。

設(shè)計(jì)意圖：列出常見(jiàn)的不同類別的物質(zhì)，復(fù)習(xí)常見(jiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化條件，同時(shí)，讓學(xué)生導(dǎo)出自己原有的認(rèn)知地圖，既提取了學(xué)生本人的思想和智慧，同時(shí)也能通過(guò)與他人比較了解到自己思維的漏洞和不足，以明確自己的學(xué)習(xí)進(jìn)程，同時(shí)對(duì)自己所學(xué)的內(nèi)容及效果產(chǎn)生一種預(yù)見(jiàn)性，這樣，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性會(huì)更高，學(xué)習(xí)會(huì)更有動(dòng)力。

2.2 完善認(rèn)知地圖

展現(xiàn)學(xué)生認(rèn)知地圖中具有代表性的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖，并討論：

Ⅰ.上述關(guān)系正確嗎？還有可實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)化嗎？

Ⅱ.所有轉(zhuǎn)化關(guān)系都可用于有機(jī)合成嗎？

Ⅲ.該同學(xué)列出的由物質(zhì)④合成物質(zhì)⑤的幾種方案，哪一方案更為合理？為什么？

設(shè)計(jì)意圖：不同學(xué)生導(dǎo)出的認(rèn)知地圖不盡相同，學(xué)生在課堂就某一幅或多幅出于認(rèn)知地圖的轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)行討論時(shí)，教與學(xué)的矛盾已經(jīng)發(fā)生了變化，學(xué)生原本的被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)求教、主動(dòng)探索和主動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)生的智慧主動(dòng)得到了匯聚，思想的火花得到碰撞與升華。在反復(fù)的交流與評(píng)價(jià)過(guò)程中，化學(xué)知識(shí)不斷得到內(nèi)化，學(xué)生的認(rèn)知地圖在不斷完善。

有機(jī)合成的一般原則，如選擇轉(zhuǎn)化率高副產(chǎn)物少，步驟盡可能少而簡(jiǎn)單等都將在師生、生生的討論中逐一得到解決，這樣的問(wèn)題在課堂直接生成并及時(shí)解決，效率高、針對(duì)性強(qiáng)。

Ⅳ.你認(rèn)為在上述已有的轉(zhuǎn)化關(guān)系中，關(guān)鍵的物質(zhì)是什么？

設(shè)計(jì)意圖：有機(jī)合成中，鹵代烴和烯烴在官能團(tuán)類別的轉(zhuǎn)變和數(shù)目的變化中起到了關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的作用，通過(guò)對(duì)認(rèn)知地圖的討論，這樣的作用在認(rèn)知地圖中一目了然。學(xué)生在明確它們作用的同時(shí)，也不難在合成時(shí)主動(dòng)地應(yīng)用它們?nèi)ソ鉀Q實(shí)際問(wèn)題。

基于認(rèn)知地圖的轉(zhuǎn)化關(guān)系是由節(jié)點(diǎn)和有向連線組成，它代表了思維方向，同時(shí)有向連線的疏密可以反映出各節(jié)點(diǎn)的重要程度，讓學(xué)生了解到每個(gè)知識(shí)點(diǎn)在教學(xué)過(guò)程中所處的位置，來(lái)幫助學(xué)生明確所學(xué)內(nèi)容的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系與學(xué)習(xí)過(guò)程，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，消除學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生的迷茫心理。

2.3 深化和發(fā)展認(rèn)知地圖

Ⅴ.上述有機(jī)物，還可以轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)嗎？若有，請(qǐng)補(bǔ)充。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)補(bǔ)充未列出的物質(zhì)及轉(zhuǎn)化關(guān)系，學(xué)生的頭腦中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系得到了一定的擴(kuò)展，再結(jié)合課堂的討論，轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)一步完善，學(xué)生沒(méi)有被動(dòng)的接受，而是主動(dòng)出擊，解決問(wèn)題的同時(shí)又體驗(yàn)了成功的喜悅。

考慮到學(xué)生認(rèn)知的不確定性，教師僅提供部分的有機(jī)物，這樣學(xué)生在繪制認(rèn)知地圖時(shí)將有一定的靈活性，由于這樣的認(rèn)知地圖具有動(dòng)態(tài)性和可擴(kuò)充性，使得一些學(xué)有余力的學(xué)生在課堂上充分發(fā)揮他們的創(chuàng)造性，讓所有的學(xué)生都能為完善自己的認(rèn)知地圖而不斷探索。

Ⅵ.你認(rèn)為依據(jù)你所學(xué)的知識(shí)，哪些物質(zhì)尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，為什么？

設(shè)計(jì)意圖：在有機(jī)合成中，經(jīng)常需要用到外加信息和條件，而這些外加條件怎么用，什么時(shí)候用是學(xué)生在有機(jī)合成中遇到的實(shí)際問(wèn)題。因此，在繪制認(rèn)知地圖時(shí)，學(xué)生需要明確，高中階段，有機(jī)物的轉(zhuǎn)化無(wú)法實(shí)現(xiàn)碳原子的增減，羧酸、酯也無(wú)法被還原，認(rèn)識(shí)到若合成過(guò)程中必須涉及這些內(nèi)容，則一定需要借助外加信息和條件，這樣就能找對(duì)問(wèn)題、找準(zhǔn)問(wèn)題的突破口，集中精力解決問(wèn)題。

Ⅶ.根據(jù)下列已知條件，以物質(zhì)④為原料，合成物質(zhì)⑦和⑩。

已知：

設(shè)計(jì)意圖：利用認(rèn)知地圖，對(duì)照需要合成的目標(biāo)產(chǎn)物，利用轉(zhuǎn)化關(guān)系中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，為利用信息進(jìn)行合成創(chuàng)造條件，解決具體問(wèn)題。既體驗(yàn)了成就感又強(qiáng)化了認(rèn)知地圖對(duì)解題的指導(dǎo)，進(jìn)一步深化認(rèn)識(shí)自己構(gòu)建的認(rèn)知地圖。

通過(guò)上述幾個(gè)問(wèn)題的討論，學(xué)生原有的認(rèn)知地圖得到了強(qiáng)化、擴(kuò)展和加深，隨著新問(wèn)題的涌現(xiàn)和解決，有機(jī)知識(shí)結(jié)構(gòu)不斷得到內(nèi)化，知識(shí)體系不斷發(fā)展，思維不斷加深。對(duì)常見(jiàn)有機(jī)合成中關(guān)鍵物質(zhì)節(jié)點(diǎn)作用也更加明確和清晰。

3 反思與總結(jié)

有機(jī)合成是一個(gè)承載多重目標(biāo)的教學(xué)內(nèi)容，不僅要加深理解掌握常見(jiàn)有機(jī)物的轉(zhuǎn)化關(guān)系，還需要在此基礎(chǔ)上利用信息條件設(shè)計(jì)創(chuàng)造出合成路線，更需要對(duì)可能的多條合成路線進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。這與托爾曼為動(dòng)物設(shè)計(jì)的幾條通道十分相似，都是基于同一目標(biāo)的最佳路線選擇。

在利用認(rèn)知地圖進(jìn)行教學(xué)的過(guò)程中，利用給出的十種有機(jī)物，列出了有機(jī)合成需要用到的知識(shí)體系，實(shí)現(xiàn)了認(rèn)知地圖的知識(shí)導(dǎo)航功能，消除學(xué)生在解決問(wèn)題中的迷茫心理；同時(shí)在課堂討論中，學(xué)生將凝結(jié)自己智慧結(jié)晶的認(rèn)知地圖分享出來(lái)，與老師和同學(xué)交流，讓學(xué)生在對(duì)不同轉(zhuǎn)化關(guān)系圖的對(duì)比過(guò)程中，找到不同點(diǎn)與閃光點(diǎn)；另外，教師也可借助認(rèn)知地圖，更為簡(jiǎn)要而有效地傳播知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)；由于認(rèn)知地圖有概括性和引導(dǎo)性，在教學(xué)過(guò)程中也起到了先行組織者的功能；最后，在不斷討論與擴(kuò)展認(rèn)知地圖的過(guò)程中，學(xué)生提出的方案不斷得到反饋與評(píng)價(jià)，學(xué)生的知識(shí)認(rèn)知得到加強(qiáng)，方法和策略進(jìn)一步明確。

參考文獻(xiàn)：

[1]皮連生主編.教育心理學(xué)[M].上海：上海教育出版社，2011：66～67.

[2]段李敏.認(rèn)知地圖在雙語(yǔ)教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].曲阜：曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012.