林炳持
新課程改革已實(shí)施多年,素質(zhì)教育的理念已經(jīng)深入人心。在教學(xué)的過程中,教師探索和實(shí)施高效課堂,引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、學(xué)會學(xué)習(xí)已成為現(xiàn)實(shí)的需要,最終的目的是讓學(xué)生學(xué)會分析問題和解決問題。
學(xué)生在學(xué)習(xí)《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》時(shí)普遍都感到比較困難。他們認(rèn)為有機(jī)物的種類多,官能團(tuán)多,化學(xué)反應(yīng)多,各反應(yīng)的條件又有所不同,記憶量很大,要把它們逐一背下來非常艱難,即使當(dāng)時(shí)記下來了過一段時(shí)間又忘記了,所以他們認(rèn)為有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)很繁重。另外,學(xué)習(xí)過程中,學(xué)生雖然知道官能團(tuán)決定物質(zhì)的性質(zhì),但只停留在記憶的層面,沒有深入到真正理解層面,比如反應(yīng)時(shí)斷鍵的位置、反應(yīng)的機(jī)理等沒有很好地理解,面對“換了一種有相同官能團(tuán)的新物質(zhì)”時(shí)就束手無策,面對“官能團(tuán)的性質(zhì)去進(jìn)行綜合運(yùn)用”就更是紙上談兵了。
學(xué)習(xí)遷移法,主要是指學(xué)生基于原有的知識,通過聯(lián)系、比較、轉(zhuǎn)換、化歸、聯(lián)想,對新知識進(jìn)行理解和應(yīng)用,具體表現(xiàn)為學(xué)生個(gè)體主動運(yùn)用舊知識去設(shè)法認(rèn)識新事物和處理問題的自覺意識和思維習(xí)慣,達(dá)到自主學(xué)習(xí)。針對學(xué)生學(xué)習(xí)《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》的困難,教學(xué)過程中采用學(xué)習(xí)遷移法,逐步引導(dǎo)學(xué)生利用已有的知識去理解新的知識,讓學(xué)生形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的思維,讓他們分析問題和解決問題,提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
一、通過原子結(jié)構(gòu)原子性質(zhì)遷移,形成有機(jī)化學(xué)知識原點(diǎn)
學(xué)習(xí)的遷移,是學(xué)生根據(jù)已有的知識和經(jīng)驗(yàn)去辨認(rèn)新的課題,并把新課題納入已有的知識系統(tǒng)中的過程。有機(jī)化合物是指含有碳的化合物,學(xué)生在學(xué)習(xí)《化學(xué)必修2》時(shí)對碳原子結(jié)構(gòu)有一定的了解,有機(jī)化合物均含有碳原子。在學(xué)習(xí)的過程中,特別是初學(xué)《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》的時(shí)候,要以碳原子為中心,引導(dǎo)學(xué)生圍繞碳原子的結(jié)構(gòu)、成鍵情況進(jìn)行分析,形成有機(jī)化學(xué)的知識原點(diǎn),再通過正確的知識遷移,引導(dǎo)學(xué)生對其他有機(jī)物的成鍵情況、化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測及分析等,既加深學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又能讓他們探索有機(jī)物的無窮奧秘。
在《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》第一章第一節(jié)的學(xué)習(xí)時(shí),一方面,先復(fù)習(xí)碳原子的結(jié)構(gòu)示意圖、電子式等,強(qiáng)調(diào)碳原子的最外層有4個(gè)電子,與非金屬結(jié)合時(shí)會形成4對共用電子對,結(jié)合碳的價(jià)電子情況分析了C和H結(jié)合為CH4的電子式、結(jié)構(gòu)式等。用模型進(jìn)行演示,還可以組織學(xué)生進(jìn)行“真人演出”,讓學(xué)生明白:碳原子形成單鍵是與其他原子以一對共用電子對成鍵。接著根據(jù)上述已有的碳原子4對共用電子對結(jié)構(gòu)的知識進(jìn)行遷移,引導(dǎo)學(xué)生分析C與C相連結(jié)合的情況:可共用一對電子對、兩對電子對、甚至三對電子對,但不能形成四對共用電子對(單質(zhì)狀態(tài)),即可以形成碳碳單鍵、碳碳雙鍵和碳碳三鍵,但不能形成碳碳四鍵,然后很輕易地讓學(xué)生明白碳碳單鍵是飽和鍵,碳碳雙鍵和碳碳三鍵是不飽和鍵,它們的性質(zhì)將有所不同。另一方面,復(fù)習(xí)已經(jīng)學(xué)過的CO2的成鍵情況和電子對偏移情況,利用“氧的得電子能力強(qiáng)于碳”這一知識點(diǎn),對C和O結(jié)合的情況進(jìn)行知識的遷移,分析乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯的成鍵情況,容易得出碳氧共用電子對偏向氧原子,使含氧官能團(tuán)起主導(dǎo)作用,導(dǎo)致含氧有機(jī)物的性質(zhì)不同于烷烴。
通過對碳原子知識的復(fù)習(xí),引導(dǎo)學(xué)生對知識進(jìn)行了有效遷移,學(xué)生對各種有機(jī)物的成鍵情況有著深刻的理解,培養(yǎng)對有機(jī)物的探索欲望,對后來學(xué)習(xí)的官能團(tuán)性質(zhì)、反應(yīng)斷鍵位置、同分異構(gòu)等有機(jī)化學(xué)知識的學(xué)習(xí)和理解有很大的幫助,起到了知識原點(diǎn)的作用。
二、通過對官能團(tuán)知識遷移,連成有機(jī)化學(xué)的知識線
學(xué)習(xí)遷移要求在教學(xué)過程中,抓住知識的共同因素來促進(jìn)遷移,通過知識規(guī)律增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。有機(jī)化合物種類繁多,不同的有機(jī)物因?yàn)楣倌軋F(tuán)不同性質(zhì)不同,所發(fā)生的反應(yīng)也不同,然而對于相同的官能團(tuán),雖然它們所在的物質(zhì)不同,但表現(xiàn)的性質(zhì)幾乎一樣的(羥基在醇和酚中有區(qū)別)。在教學(xué)過程中,通常需要對某一種官能團(tuán)的性質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)學(xué)習(xí),然后將知識遷移上升到其同系物的物質(zhì)(甚至具有相同官能團(tuán)的物質(zhì))上,連成有機(jī)化學(xué)的知識線,讓學(xué)生輕松掌握同一類物質(zhì)的性質(zhì)。
例如在學(xué)習(xí)乙烯的性質(zhì)時(shí),通過學(xué)習(xí),知道乙烯能夠發(fā)生加成反應(yīng)和加聚反應(yīng),理解乙烯能發(fā)生上述反應(yīng)的原因:碳碳雙鍵其中的一個(gè)鍵容易斷裂,與其他共價(jià)化合物結(jié)合。掌握此性質(zhì)和原理后,可以將知識在同系物中進(jìn)行遷移,讓學(xué)生寫出丙烯、1-丁烯、2-丁烯加成反應(yīng)、加聚反應(yīng)的方程式,學(xué)生就會較為輕松地完成任務(wù),并加深對這兩個(gè)反應(yīng)的理解。然后再將知識進(jìn)行遷移拓展,引導(dǎo)學(xué)生掌握1,3—丁二烯的1,2加成、1,4加成和完全加成等反應(yīng)。又例如學(xué)習(xí)乙醇與乙酸發(fā)生的酯化反應(yīng),理解了羥基斷開O-H鍵、羧基斷開C-O鍵后,可以將知識在同系物甚至在具有羥基的物質(zhì)中進(jìn)行遷移,讓學(xué)生寫出乙二醇與乙酸、丙三醇與乙酸、乙二醇與乙二酸反應(yīng)的化學(xué)方程式和反應(yīng)原理,學(xué)生完成任務(wù)后,可以讓學(xué)生寫出纖維素制造醋酸纖維反應(yīng)的化學(xué)方程式和反應(yīng)原理。
通過對某一個(gè)官能團(tuán)知識的學(xué)習(xí)認(rèn)識,不僅讓學(xué)生掌握該物質(zhì)的性質(zhì),還可以以此為知識線,通過正確引導(dǎo)知識遷移,全方位認(rèn)識掌握具有相同官能團(tuán)的物質(zhì),使有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)具有“由此及彼”的連接作用,既提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率,也能讓他們自主學(xué)習(xí),學(xué)會分析問題和解決問題,還可以擴(kuò)寬他們的知識面。
三、通過對不同官能團(tuán)知識遷移,構(gòu)成有機(jī)化學(xué)的知識面
學(xué)習(xí)遷移并不是自然而然地發(fā)生的,實(shí)際上是在新舊兩種事物或情景非常相像的情況下發(fā)生,需要學(xué)生自己通過主觀上的積極努力才能實(shí)現(xiàn)某些知識的遷移。有機(jī)化合物某些官能團(tuán)之間是有一定的相似性和一定的內(nèi)在聯(lián)系的,可以從組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等多方面進(jìn)行研究分析,再將知識遷移到相關(guān)的官能團(tuán),讓學(xué)生對比著學(xué)習(xí),形成完整的知識面。
例如在學(xué)習(xí)乙醇的性質(zhì)時(shí),教材給出了對“一起嚴(yán)重化學(xué)事故”的材料,要求學(xué)生討論“用水還是用乙醇來消除鈉的安全隱患”。可以通過討論得出解決方案,再根據(jù)鈉與水反應(yīng)劇烈、鈉與乙醇反應(yīng)平緩得出結(jié)論:乙醇和水均有O-H鍵,O-H鍵的共用電子對向氧原子偏移,而水中的H-和乙醇中的CH3CH2-均為供電子基團(tuán),供電子能力CH3CH2-大于H-,所以對O-H鍵影響結(jié)果不同,導(dǎo)致水中的O-H鍵比乙醇中的H更易電離,所以鈉與水反應(yīng)較乙醇與水反應(yīng)劇烈。通過這知識點(diǎn)的學(xué)習(xí),可以進(jìn)行知識遷移,讓學(xué)生根據(jù)乙?;缺交秒娮幽芰?qiáng)來比較乙酸、苯酚分別與鈉反應(yīng)的劇烈程度,他們會在水和乙醇的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析:苯酚和乙酸均有O-H鍵,苯基和乙酰基均是得電子基團(tuán),且得電子能力乙?;缺交?,所以O(shè)-H鍵極性增大,兩者均能電離出H+而顯酸性,且乙酸酸性比苯酚強(qiáng),所以與鈉反應(yīng)的劇烈程度順序?yàn)橐宜?gt;苯酚>水>乙醇,有的學(xué)生經(jīng)過知識遷移學(xué)習(xí)后,甚至還總結(jié)出“有連在氧上的氫均能被鈉轉(zhuǎn)換出H2”的結(jié)論。同理可以利用學(xué)習(xí)遷移法,比較乙醛、乙酮、乙酸、乙酸乙酯等中的乙?;Y(jié)構(gòu)活潑性的大小,這里就不作詳述了。
通過這樣的遷移,學(xué)生將不同的官能團(tuán)聯(lián)系起來理解,通過對比找出相同部分和不同部分,真正體會“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的真諦,對有機(jī)物有更深入的認(rèn)識,構(gòu)成有機(jī)化學(xué)的知識面,激發(fā)他們學(xué)習(xí)、探索、研究有機(jī)化學(xué)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)的熱情。
四、通過對有機(jī)合成知識遷移,建立有機(jī)化學(xué)知識空間
聯(lián)想遷移是較高層面的遷移,它可以使學(xué)生更好地理解某一方法的適應(yīng)性以及在其他情景中更好地遷移和利用。有機(jī)合成,它是利用簡單易得的原料,通過有機(jī)反應(yīng),生成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)化合物,具有經(jīng)濟(jì)意義,最能體現(xiàn)有機(jī)化學(xué)的核心價(jià)值。因?yàn)楹铣傻奈镔|(zhì)具有多樣性,所以在學(xué)習(xí)過程中,要通過知識進(jìn)行聯(lián)想遷移,舉一反三,建立知識空間。
例如在學(xué)習(xí)有機(jī)合成時(shí),先設(shè)計(jì)簡單的合成路線:任務(wù)(1)乙烯→一氯乙烯→乙醇→乙醛→乙酸→乙酸乙酯,讓學(xué)生充分討論認(rèn)識此過程,分析該合成路線中各物質(zhì)的官能團(tuán),合成過程中各個(gè)官能團(tuán)之間的轉(zhuǎn)化情況、斷鍵和成鍵情況、反應(yīng)條件等等,要求學(xué)生寫出每一步的反應(yīng)方程式。在學(xué)生理解掌握后,進(jìn)行知識聯(lián)想遷移,設(shè)計(jì)合成路線;任務(wù)(2)乙烯→1,2-二氯乙烯→乙二醇→乙二醛→乙二酸→乙二酸乙二酯或聚乙二酸乙二酯;任務(wù)(3)對二(一氯甲基)苯→對苯二甲醇→對苯二甲酸→對苯二甲酯或聚對苯二甲酸對苯二甲酯。學(xué)生相互討論后發(fā)現(xiàn),對任務(wù)(1)的知識遷移即可得到答案,很快就完成了任務(wù),并能理解透徹。
任務(wù)(4)從目標(biāo)產(chǎn)物聚乙二酸乙二酯出發(fā),逆推每一個(gè)步驟,直至簡單化工原料乙烯為止。學(xué)生能將前面合成路線的知識用在這小題上,也很快完成任務(wù)。最后,讓學(xué)生完成任務(wù)(5)總結(jié)能夠引入碳碳雙鍵、碳碳叁鍵、鹵素原子、羥基、醛基、羧基、酯基的化學(xué)反應(yīng)有哪些?通過分析上述合成路線,學(xué)生很快就能總結(jié)出來了。
通過對合成路線的學(xué)習(xí),學(xué)生能熟悉掌握各種官能團(tuán)的性質(zhì)及它們之間的轉(zhuǎn)化要素,通過知識的聯(lián)想遷移,他們能由此及彼很好地掌握各有機(jī)物的性質(zhì),特別是完成任務(wù)(5)后,學(xué)生能總結(jié)出官能團(tuán)的變化情況,深入理解有機(jī)合成的規(guī)律,使有機(jī)化學(xué)知識網(wǎng)格化、立體化,形成有機(jī)化學(xué)的知識空間。
中學(xué)化學(xué)教學(xué)是要學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)知識的過程中超越對具體化學(xué)知識本身的追求,所以在學(xué)習(xí)《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》的過程中,不僅應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生記憶化學(xué)事實(shí),更應(yīng)注重對知識的遷移,進(jìn)行融會貫通,指導(dǎo)學(xué)生利用“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的思想,以碳原子為知識原點(diǎn),連成知識線,理解和掌握有機(jī)化學(xué)知識,達(dá)到由面到空間知識飛躍,提升化學(xué)學(xué)習(xí)效果。
(收稿日期:2016-12-10)