單樹楠 張雷

摘要：與預設性思維主導下的灌輸式教學相反，生成性教學強調(diào)學習的主動性和知識意義的自我生成，具有參與性、創(chuàng)造性和開放性等特征。隨著新課改的深入，為了不斷提升化學課程教學質(zhì)量，在化學實驗中應用生成性教學，既是對實驗教學認識深化的結果，也為實驗教學設計提供了新視角，能很好地滿足當下化學實驗教學需求。以輔酶催化合成安息香為例，通過創(chuàng)設教學情境，激發(fā)學生興趣，孕育生成→設計教學問題，發(fā)散學生思維，有效生成→捕捉教學時機，鼓勵學生質(zhì)疑，強化生成三個層次的分析，探究了化學實驗的生成性教學。

關鍵詞：化學實驗;生成性教學;安息香

文章編號：1008-0546（2019）04-0078-05

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.04.021

一、引言

化學是一門以實驗為基礎的研究物質(zhì)組成、結構、性質(zhì)及其變化規(guī)律的自然科學。許多化學知識，如化學概念、基本原理、元素及化合物性質(zhì)等都可通過化學實驗獲得。化學實驗不僅是人類認識物質(zhì)的一種方法，也是人類創(chuàng)造性地運用科學知識和實驗手段，有計劃地實施探究性活動的過程?；瘜W實驗不僅能鍛煉學生的動手實踐能力，更能培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度和批判性思維能力，是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要途徑。

在傳統(tǒng)的以預設性思維主導下的化學實驗教學中，教師照本宣科，學生照方抓藥;教師是知識的傳導者和實驗過程的監(jiān)督者，學生是知識的接受者和既定方案的執(zhí)行者，缺乏主動參與意識和探究欲望，不利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。這種模式下的教學計劃是剛性的，教學過程是靜態(tài)的，教學結果是現(xiàn)成的;但實際的實驗教學過程會出現(xiàn)各種偶發(fā)事件，是動態(tài)的、不確定的，具有內(nèi)在的生成性。作為以“傳道、授業(yè)、解惑”為己任的教師，除了傳授學生知識，更要教給學生科學探究方法，培養(yǎng)學生的批判性思維意識，使其能夠自我發(fā)現(xiàn)知識并進行內(nèi)化。因此，教師不能機械地按預設推進教學，而應把動態(tài)的教學過程中有關人物、環(huán)境及精神等因素結合起來，及時識別并捕捉各種偶發(fā)的知識信息，機智調(diào)整教學過程，調(diào)動學生的參與積極性，激活學生原有的知識結構，引導學生進行創(chuàng)新性思維，生成屬于自己的個體知識，實施生成性教學。

處于信息時代的當今大、中學生已經(jīng)具備相當?shù)闹R水平和認知能力，生成性教學可為學生發(fā)揮自己的主觀能動性，促成學生生成新的認知，尊重學生的現(xiàn)實發(fā)展提供可能”。基于化學實驗過程的不確定性、自組織性、復雜性、創(chuàng)造性的特點，實驗教學要由封閉型靜態(tài)設計轉(zhuǎn)向開放型的動態(tài)設計，這是以學生的學習為本位的教學觀和以學生的發(fā)展為本位的價值觀的必然選擇2]。這就要求教師要正確看待預設，做到凡是預設的都是具有彈性的，學習用動態(tài)、生成的觀點看待豐富多彩的化學實驗課堂，在教學情境中及時地對實驗設計進行感知、判斷和操作，根據(jù)實驗過程中生成的問題和過程特點動態(tài)地完善和修正實驗教學，更好地促進個體知識意義的自我生成13.4）

輔酶催化合成安息香是我?！毒C合化學實驗》課程中開設的一個探究性實驗項目。實驗過程主要為在輔酶催化作用下，苯甲醛在乙醇-水溶液中發(fā)生雙分子縮合生成1，2-二苯基羥乙酮，又稱為安息香縮合反應。筆者以此實驗為例，在教學過程中結合我校專業(yè)和學生特點，在促使由預設式教學向生成性教學轉(zhuǎn)變的過程中，做一些積極的思考和探索。

二、輔酶催化合成安息香的生成性教學

1.創(chuàng)設教學情境，激發(fā)學生興趣，孕育生成

生成需要一定的教學情境。情境要能夠吸引學生的注意力，增加學生的學習興趣，激發(fā)學生的學習熱情，提高學生學習的內(nèi)驅(qū)力。情境是新課程教學觀中不可缺少的教學方式，情境為新知識的學習提供了模擬的環(huán)境，它可以幫助學生進一步加強對教材的理解，從而促進學生心理學習機能的發(fā)展和完善[5]。

美國教育家達克沃斯（Duckworth）[6]曾說：“我為學生提供情境，促使他們思考，并觀察他們?nèi)绾巫觥Ｋ麄兏嬖V我如何思考，而不是我教給他們?nèi)绾嗡伎?。”所以，教師在實驗教學活動中要有意識地創(chuàng)設有一定感染力的教學情境，要考慮使學生“愛學”，在教學結構設計中應包含調(diào)動學生興趣、好奇心和主動性等環(huán)節(jié)，使這些內(nèi)容對學生的影響深刻而持久，這樣就為孕育生成做好了準備”。

[案例1]在本實驗開始前，設置了這樣的教學情境：在三個沒有標示的燒杯中，分別放入新蒸餾的苯甲醛、在空氣中暴露一段時間的苯甲醛和久置的苯甲醛（圖la、b、c）;可以看出，三種溶液的顏色分別為無色透明、淡黃色透明和黃色透明并伴有少量白色結晶自。

當把這三種苯甲醛溶液分別放在學生們面前時，他們的好奇之心不出預料地油然而起，并馬上提出了一連串的問題：為什么苯甲醛會有三種狀態(tài)？黃色透明的是什么成分，白色晶體又是什么物質(zhì)？哪種苯甲醛可以進行安息香縮合？如果都可以用于實驗，是否要純化？純化的話需要哪些實驗手段？有效地調(diào)動了同學們的學習積極性。

通過創(chuàng)設這樣的情境，促使學生自主地去探究這種現(xiàn)象的本質(zhì)。通過查閱資料，他們了解到顏色的變化是與苯甲醛易被空氣氧化有關，所以實驗前需要新鮮制備苯甲醛或進行提純處理，可為后續(xù)實驗的順利開展做好準備，這樣的情境設定在悄然之中孕育了生成。

在生成性教學中，除了要注重創(chuàng)設情境，教師還要根據(jù)課堂實際，及時調(diào)整教學思路和教學行為，創(chuàng)設即時性的教學情境。由于教學過程的動態(tài)性和不確定性（實驗課更是如此），教師課前的備課和預設無論多么充分，都無法窮盡課堂上可能發(fā)生的一切。這就需要教師在教學實踐活動中，針對不同的教學實際，適應性地創(chuàng)設不同的教學情境，采取靈活多樣的形式，并根據(jù)教學內(nèi)容、教學進度和學生的反應等做出即時反應，及時調(diào)整教學計劃，拓展教學內(nèi)容，提升教學效果。譬如，教師可根據(jù)課堂教學實際，把即時出現(xiàn)的“預設”之外的情況作為情境，讓學生進行分析;把學生的疑問、猜測設想作為情境，讓學生對疑難問題爭議討論;把未按預期發(fā)展的實驗過程作為情境，讓學生將錯就錯地繼續(xù)下去，等待是否會有其他意外驚喜的發(fā)現(xiàn)。

[案例2]在制備伊始，需要把維生素B1（VB1）加入裝有水和95%乙醇的燒瓶中，待溶解并置于冰水浴中充分冷卻后，才可繼續(xù)滴加同樣已冷卻的氫氧化鈉溶液。

教師在解釋為何用冰水浴冷卻時，通常會從VB1的性質(zhì)入手，如VB1在堿性條件下不穩(wěn)定，氫氧化鈉會使VB1結構中的噻唑環(huán)開環(huán)導致其失效，為了防止VB1失效，同時又要使VB1在堿性條件下形成碳負離子催化安息香的形成，故VB1溶液和氫氧化鈉溶液在反應前都要用冰水充分冷透。

但在一次教學中，對于比較簡單的VB1溶解和冰水浴冷卻過程，學生們卻發(fā)現(xiàn)了異?，F(xiàn)象。正常情況下，VB1溶液是無色均一透明的，但部分學生反映VB1一直未溶解或者先溶解后體系逐漸變渾濁并有白色物質(zhì)析出;“是VB1失效了嗎？”教師也感覺很意外，讓學生再次重復該過程，但仍然出現(xiàn)了相同情況，教師對比了兩組學生的實驗條件，就發(fā)現(xiàn)了問題。于是提出“請同學們查閱VB1的溶解性質(zhì)”，有學生很快找到答案：“VB1易溶于水，微溶于乙醇，當其乙醇水溶液被長時間置于溫度較低的環(huán)境中時，其溶解度將降低，VB1會逐漸析出?！薄澳菫槭裁雌渌麕捉M同學冰水浴那么長時間體系還是透明的呢？”有學生再次追問。教師繼續(xù)引導：請觀察各自的冰水浴條件，實驗成功的同學用的是冰塊和水，而你們用的是生物冰袋和水，這個生物冰袋的包裝使用說明上提到其可冷卻的溫度區(qū)間是-189C～-12C;學生接著回答：“也就是說需要控制冰水浴的溫度，如果這個冰沒有選對，溫度太低，VB1就會析出。”其他幾位同學恍然大悟：“我們剛才去取冰的時候沒有拿冰塊，自作主張地用了生物冰袋”，教師肯定了學生的分析。文獻上一般都是提及VB1對熱極敏感，遇熱分解，故實驗時需要充分冷透，筆者后來通過實驗證明，當溫度低于-3C時，就會出現(xiàn)VB1結塊、凝固，導致其先溶解后析出，這樣不利于催化劑的轉(zhuǎn)換，使反應產(chǎn)率降低，VB1溶解于水和乙醇并于冰水浴中冷卻是預設好的情境，體系出現(xiàn)渾濁是學生錯用了實驗材料而意外出現(xiàn)的低概率異常現(xiàn)象。學生對本反應的認知停留在“VB1溶液和氫氧化鈉溶液在反應前都需要用冰水充分冷透，因為既要防止VB1的噻唑環(huán)發(fā)生開環(huán)反應，又要使VB1在堿性條件下形成碳負離子”。針對這種意外情況，教師應及時識別，快速思考，機智調(diào)整教學過程，且不可回避異常的渾濁現(xiàn)象，而以VB1失效燒瓶未洗干凈等其他原因搪塞學生。通過該“意外”事件，學生不僅更深一步地了解了VB1的性質(zhì)，而且體驗了一次很好的由實驗現(xiàn)象探究化學反應本質(zhì)的過程。同時，由于學生的“失敗”也促使教師對這一問題進行進一步的探索，精準把握了冰水浴條件。所以，“教師和學生都要充分關注課堂教學中的意外異常情況”[8，9]，因為“這樣的情境更利于激活學生思維，催生學生靈感，發(fā)揮學生的學習能動性”[10]。

2.設計教學問題，發(fā)散學生思維，有效生成

思維活動由問題的產(chǎn)生開始，到問題的解決結束;問題是思維的導火索，學生的自主學習，也是由問題開始。有意義的問題會激活學生原有的知識，并與新知識信息進行碰撞，促使學生進行創(chuàng)新性思維，形成真正屬于自己的個體知識。

[案例3]本實驗中用的催化劑是VB1，而教師在講述安息香縮合反應的催化劑時，一般只是簡單地提到早期使用的催化劑是劇毒的氰化物，極為不便，后來改用價廉易得操作安全和效果良好的VB1。學生在獲取該信息時，第一反應就是把有毒的氰化物催化劑換成安全的VB1;VB1就是平時服用的一種維生素，而對VB1的結構特點及化學性質(zhì)不再深究。

基于此，我們在教學中進行了情景設計：在3個試劑瓶中分別裝入藥店買來的VB1藥片、新制備的VB1和放置一段時間的VB1溶液，并提出問題“這些VB1溶液是否都可以用于本實驗？”;學生馬上回答：“口服VB1藥片，可治療多種神經(jīng)炎癥，如腳氣病?！盫B1藥片是一種生活中常用的藥物，以此為切入點，可激發(fā)學生的好奇心和求知欲。對于新制備和放置一段時間的VB1溶液，則引導學生“從色澤和手感度感受二者的狀態(tài)，能說明VB1的什么性質(zhì)特點？”在這兩個問題的引導下，學生經(jīng)過資料查詢和多邊討論，了解到“VB1藥片除含有少量VB1成分外，還含有大量的淀粉、糊精、酒石酸硬脂酸鎂等輔料，并不適用于本實驗”、“VB1在酸性條件下穩(wěn)定，易吸水，在空氣中久置變黃失效并結塊，同時光、金屬離子均可加速VB1的氧化，在堿性溶液中VB1的噻唑環(huán)易開環(huán)失效”以及“采用何種化學分析方法去鑒別VB1是否失效”等信息。基于這些有意義的問題，引發(fā)學生頭腦風暴，使其對VB1的化學性質(zhì)全面了解，有利于后續(xù)實驗的順利開展，促進了課堂教學的有效生成。

每一個科學問題都有多種解決方案，如果教師對某個問題僅教條性地規(guī)定只有一個答案時，便失去了與學生心理和思維溝通的橋梁。針對問題的設想，一般的教學內(nèi)容會安排的過于細致，推著學生生搬硬套地接受一連串的預設埋下的陷阱結論，這完全局限了學生的思維”。在實際課堂教學中，問題的設計要充分考慮學生的創(chuàng)新思維能力，從已有的信息出發(fā)，盡可能向各個方向擴展，不受已知的或現(xiàn)存的方式影響，給生成預留足夠空間。

[案例4]安息香縮合反應對溶液pH值的要求很嚴，否則產(chǎn)率較低，甚至得不到產(chǎn)品。該反應要求在堿性條件下（pH9～10）進行。以下是一般教師關于溶液酸堿性教學中的一個很典型的問題設計及提問過程：該反應為什么要在堿性條件下進行？→堿溶液的濃度多少為宜？→既然要在堿性條件下反應，為什么溶液的pH值又要控制在9～10？→反應過程中，pH值超出，上述范圍該如何調(diào)節(jié)？

上述教師所設計的問題答案指向清晰，環(huán)環(huán)相扣，學生不需要通過新舊知識的碰撞而進行創(chuàng)新性思考就能給出教師需要的答案，一切都在預料之中，無論是知識本身還是學生思維的生成性空間都不大。

基于教學的生成性和學生創(chuàng)新思維能力的養(yǎng)成，我們在教學中設計了這樣的問題：“如何調(diào)節(jié)溶液pH值使VB1有效催化安息香的生成？”這個問題暗含了三個方面的內(nèi)容：VB1在酸堿條件下的性質(zhì)、VB1的催化機理及什么是有效的催化。反應快的學生馬上回答：“因為VB1分子中噻唑環(huán)上的氮原子和硫原子之間的氫有較大的酸性，在堿性條件下可以使VB1形成碳負離子，去進攻苯甲醛的羰基碳正離子”;另有學生進行了反駁：“堿性條件下不行，因為堿會破壞VB1中的噻唑環(huán)，并且在堿性條件下苯甲醛更容易發(fā)生坎尼扎羅歧化反應生成苯甲酸和苯甲醇”;其他學生又繼續(xù)補充：“從VB1的化學性質(zhì)來看[12]，其水溶液在pH=4以下時很穩(wěn)定，加熱沸騰1小時無明顯變化。但當溶液pH升高時，VB1的穩(wěn)定性則逐漸下降，當溶液pH值達到7.0時，加熱沸騰1小時，VB1可分解68%，而在堿性條件下分解更快，所以不能在堿性條件下進行實驗?！薄斑@樣看來好像有點自相矛盾？”學生處于迷惑之中。我們在此時對學生進行適時的引導和啟發(fā)：既然VB1水溶液的pH值過低和過高都不行，那是否可以折中一下，pH值取個中間態(tài)？學生們各抒己見：“溶液必須呈堿性，沒有堿就不能形成碳負離子，反應無法往后推進，所以應該是在一個相對較低的堿性條件下反應”“溶液pH值在8以上都屬于這個范圍，可以對比各個pH值條件下的效果”“這個反應會有少量水生產(chǎn)，可能需要實時檢測溶液pH值并適當補加稀堿液”“萬一堿加多了，是不是可以再補加VB1，因為如用鹽酸中和可能會引入帶氯的副產(chǎn)物”……學生們的思路就這樣被打開了，你一言我一語的提出各自的見解，并最終通過多次實驗，得到水溶液的最佳pH值在9.7時安息香產(chǎn)率最高的結論。

學生在討論中形成不同的方案，在評價總結不同方案和實驗驗證過程中加強了溶液pH值對VB1影響的認識，避免了重復羅列的學習形式，提高了學生的創(chuàng)新思考能力。整個教學過程不再是在教師預料中的一問一答中進行，而是充滿了不確定性和創(chuàng)新性，學生的好奇心得到了激發(fā)，課堂參與的積極性得到了提升，原有的碎片化知識得到了激活和條理化，批判性意識和創(chuàng)新能力得到了養(yǎng)成。

3.捕捉教學時機，鼓勵學生質(zhì)疑，強化生成

清朝唐彪曾說過：“有疑者看到無疑，其益猶淺;無疑者看到有疑，其學方進”，他強調(diào)質(zhì)疑能力的培養(yǎng)對知識的學習是至關重要的。心理學研究也表明善于質(zhì)疑的人不會盲從權威，敢于向傳統(tǒng)挑戰(zhàn)。在生成性教學中，需要教師運用大量的智慧性的而又是未加反思的行動[13]，這就要求教師能化質(zhì)疑為知識生成的火花，使學生變消極為積極，將生成性事件巧妙地轉(zhuǎn)化為有價值的課程資源4。對于每個學生提出的疑問、建議和見解，教師應該用心和愛去感受，努力創(chuàng)造輕松和諧的課堂氛圍，激發(fā)學習興趣，煥發(fā)課堂活力。

[案例5]案例4中提到如果溶液pH值過高，安息香縮合難以進行，我們鼓勵學生對該現(xiàn)象的成因進行質(zhì)疑。

學生馬上問到：“我們之前分析過pH值過高會帶來的影響，一方面催化劑VB1的噻唑環(huán)容易開環(huán)，另一方面原料苯甲醛可發(fā)生坎尼扎羅反應[‘5），這是在較高堿性條件下得不到產(chǎn)物的兩個主要原因，但是哪個起主導作用？”我們抓住契機，進行補充和啟發(fā)：怎么去證明這兩個影響是否存在？“VB1的噻唑環(huán)在堿性條件下容易開環(huán)，文獻上提到用肉眼可以觀察顏色是否變黃，剛才滴加堿液的時候也發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象，且在所有氫氧化鈉加完后，溶液為淡黃色，可間接說明有部分VB1已失效”，反應快的學生用理論加實證的方法證明了第一個原因。對第二個原因也有學生進行了推理：“苯甲醛在強堿性條件下通過坎尼扎羅反應可生成苯甲酸和苯甲醇，但是苯甲酸也已通過苯甲醛的自身氧化得到，因此VB1催化下的安息香縮合反應中是否存在坎尼扎羅反應，可以通過苯甲醇的存在與否進行判斷，即如果存在苯甲醇，就能說明有坎尼扎羅反應進行?！苯處燀樦@個思路繼續(xù)引導：那么如何檢測苯甲醇——紅外光譜法、質(zhì)譜法、色譜法……學生們經(jīng)過分析，選用了液相色譜法進行檢測，但沒有檢測出苯甲醇的吸收峰，從而證明了在較高pH值條件下，安息香縮合反應難以進行的主要原因是VB1的噻唑環(huán)打開而引起的催化劑失活，苯甲醛的坎尼扎羅反應并不是影響因素。

對于安息香縮合反應所需要的溶液pH值，多數(shù)實驗講義只是從理論角度分析pH值過高可能會造成的影響，但沒有具體而深入去探究。在我們的實驗教學中，教師針對這個點讓學生提出質(zhì)疑，并鼓勵學生從實證的角度去驗證，除此之外還引導學生把其他相關課程的知識創(chuàng)新性地進行融合，強化知識遷移應用能力的培養(yǎng)，有利于知識的自我發(fā)現(xiàn)和生成。

“為學患無疑，疑則有進，小疑則小進，大疑則大進?！边@句南宋古語道出了問題的價值及意義，學生質(zhì)疑能力的高低是生成性課堂的關鍵[16]，特別是經(jīng)過仔細推演反復驗證的棘手的高水平問題[17]，教師應該對此加以關注。培養(yǎng)學生的問題意識，引導學生敢問、樂問，通過師生之間的互動，發(fā)展學生的個性，挖掘?qū)W生的潛在優(yōu)勢，培養(yǎng)學生的質(zhì)疑能力，達到強化生成的目的[18]。

[案例6]在水浴加熱制備安息香縮合反應結束后，需要冷卻燒瓶并使產(chǎn)物結晶析出，我們鼓勵學生對該結晶過程進行質(zhì)疑。

“教材上提到應先冷卻至室溫后再置于冰水中使其結晶，其實水浴反應的溫度也就70C左右，為什么不能直接用冰水冷卻結晶？這不是更快嗎？”學生馬上提出了其實早已存在的疑問。這種似是而非的認識反映了學生知識的碎片化和表面化，只能讓其“眼見為實”;教師表面上認同了學生的想法，并讓其嘗試直接冰水浴冷卻的效果?！霸趺闯霈F(xiàn)了油狀物？固體結晶呢？”學生驚訝地問到。教師順勢進行釋疑：“因為燒瓶中是水、乙醇和多種有機物的混合體系，如果冷卻速度過快，雜質(zhì)和產(chǎn)物就一起結晶析出了?！绷硪晃粚W生追問：“結晶是個物理變化過程，產(chǎn)物都已經(jīng)制備好了，就是出來的形態(tài)不對，是不是有補救的方法？”于是教師提出了預設的“重新加熱油狀物使之溶解成為均相體系，再慢慢冷卻結晶”方案，但又有細心的學生提出質(zhì)疑：“老師的方案是可行的，但我覺得既然產(chǎn)物已生成，只不過是直接冰水浴引起的冷卻速率過快，暫時導致了油狀物這個假象，我覺得可以再耐心等一會，應該會有結晶析出?！蔽覀儗@種突發(fā)情況也沒有預料到，但學生分析的有道理，于是讓學生們采用兩種方法分別進行結晶，結果都得到了淺黃色的晶體，大家興奮不已。

教師抓住教學過程中的“意外”問題，連續(xù)兩次引導學生質(zhì)疑，討論一個看似簡單的結晶過程，通過質(zhì)疑→失敗→再質(zhì)疑→成功的過程，強化了對這個問題全面而深入的認識，不僅鍛煉了學生的實踐和觀察能力，而且培養(yǎng)了學生的科學意識和發(fā)散性思維能力，有利于知識的自我發(fā)現(xiàn)與生成。

三、結論

化學實驗教學過程具有不確定性、非線性、創(chuàng)新性、生成性等特點，因此尋求一種普適且有效的化學實驗教學模式是不可能的，也是沒有意義的。但任何事物的發(fā)展都遵循一定的規(guī)律，在動態(tài)的化學實驗教學活動中，采取創(chuàng)設意境、設計問題和鼓勵質(zhì)疑等方法，透過復雜的實驗現(xiàn)象尋找隱藏在現(xiàn)象背后的事物產(chǎn)生和發(fā)展規(guī)律，不斷反思與總結，激發(fā)學生對化學實驗的好奇心和參與積極性，培養(yǎng)學生的科學探究精神和知識的自我發(fā)現(xiàn)與生成能力。

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