黃海金,潘振蓓,章景佩,劉紫薇,計從斌

(上饒師范學院 化學與環(huán)境科學學院,上饒 江西334001)

美國教育學家Shulman教授于1986年首次提出學科教學知識(Pedagogical Content Knowledge,簡稱PCK)概念,該概念內涵主要是指：“教授者的一般教學經(jīng)驗、教育學、學科教學知識和哲學歷史等相關知識的特殊整合”[1]。PCK 是多種知識的綜合,包含教師對學生及其自身特點的知識、課程知識、教法知識和教學情境知識,具體來說是“用專業(yè)學科知識與教育學知識的綜合去理解特定單元的教學如何組織、呈現(xiàn)從而來適應學生的不同興趣和能力”[2]。Grossman作為Shulman理論的繼承者于1990年對PCK 概念給予了新的理解和詳細闡釋,將其分成四部分內容：(1)學科知識的內涵及價值；(2)課程知識及學科思想；(3)學生面臨的基本技能與方法；(4)課堂教學的過程與策略,四個部分內容的融合運用是PCK 的核心觀點[3—4]。

根據(jù)Grossman的PCK發(fā)展理論,PCK四個內涵主要指的是：(1)學科知識主要是從教學內容角度進行剖析,對教學內容有清晰的認識,并挖掘課程內容的教育價值、學生學習后的思維價值及情感、態(tài)度與價值觀發(fā)展的價值；(2)課程知識主要是特定教學內容與其他相關內容的聯(lián)系,這些內容之間有著怎樣的實質性聯(lián)系；(3)學生知識主要剖析學生在具體教學內容過程的學習中遇到的經(jīng)驗和困難,了解學生已有的學習經(jīng)驗和可能存在的困難,及學生的認知水平差異而導致的對于相應教學內容的問題迷思；(4)教學知識是幫助學生學會具體教學內容的教學策略,主要指教學內容的組織、教學內容的呈現(xiàn)手段及學習活動的設計等?，F(xiàn)以人民教育出版社選修5“醛”為案例[5],結合2017年新課標要求[6],從PCK內涵的四個方面進行反思分析,為教師在教學設計及課堂教學過程中提供一定的幫助,使該部分知識內容在課堂教學中更有效地實現(xiàn)教學目標的達成。

1 基于PCK 內容的“醛”的教學分析

1．1 學科知識的內涵及價值

醛類化合物是有機化合物中一類重要物質,在中學階段學生認識醛的基礎是建立于對生活中防腐與建材商品的認識,如裝修材料能釋放甲醛及醫(yī)藥上使用的福爾馬林溶液,這些內容屬于學生在學習“醛”之前已有的知識經(jīng)驗。選修5教材在呈現(xiàn)“醛”的知識內容時,先重點介紹了乙醇的結構和性質,通過羥基官能團的結構特點所體現(xiàn)出的化學性質,促進學生構建“結構決定性質”的思維模型,使學生能將該思維模型遷移到其他有機物官能團所體現(xiàn)的化學性質問題教學上,這有利于幫助學生在羥基官能團性質學習后利用思維模型去推測醛基官能團結構體現(xiàn)出的可能的化學性質。課程實施過程中以“乙醛溶液”作為醛的代表物,利用新課程教學理念展現(xiàn)醛的化學性質,讓學生感受“性質反映結構”的觀點,在課堂最后的教學環(huán)節(jié)通過引導讓學生總結出醛類化合物的主要性質,并拓展醛類化合物發(fā)生氧化還原反應的基本規(guī)律。在“醛的性質”教學中,學生需深度掌握和鞏固正確地觀察和準確地描述實驗現(xiàn)象的基本技能,進而達到由現(xiàn)象到本質、由感性到理性、由宏觀到微觀的推理和分析這一能力要求,逐步提高化學核心素養(yǎng)。

1．2 課程知識及學科思想

1．2．1 課程呈現(xiàn)的知識內容

課程標準要求在“醛”的教學中,學習的重點內容是以“乙醛”為例,認識其結構特點、化學性質、轉化關系以及在生產(chǎn)生活中的重要應用；難點內容是乙醛分別與銀氨溶液、新制氫氧化銅發(fā)生氧化還原反應的方程式書寫與醛基的檢驗,并應用到其他醛類化合物相應方程式的書寫[6]。通過教材分析確定乙醛的物理性質可由學生自主學習完成,以問題引導的方式完成乙醛的銀鏡反應、乙醛與新制氫氧化銅的反應、乙醛的催化氧化和加氫還原反應等知識內容的教學,拓展引申出乙醛與酸性KMn O4溶液反應、乙醛與Br2水反應的實驗,掌握醛基的結構與性質的關系。通過甲醛與銀氨溶液、新制氫氧化銅反應的實驗以及催化氧化、加氫還原內容等強化對醛基反應本質的理解。

1．2．2 化學思想方法

以乙醛的實驗探究為重點,理解醛的化學性質,讓學生體驗“性質反映結構”的化學觀念。掌握研究物質性質的實驗方法——實驗比較法。在進行實驗比較法探究性質時,運用“類比推理”方法進行探究學習,提高學習遷移能力,根據(jù)實驗現(xiàn)象,討論分析,得出結論。

1．3 學科知識與方法

學生在學習“醛”之前,已經(jīng)學習過醇的相關性質,同時在實際生活中也積累了一定的知識和經(jīng)驗(如室內裝潢涉及的甲醛污染),這些生活中的經(jīng)驗和將獲得的知識密切相關,有著千絲萬縷的聯(lián)系,使學生在學習“醛的性質”有了“支點”,它們是形成新知的認知基礎。

在羥基官能團化合物的學習中,醛的學習具有相似性,它是由醛基官能團與烴基組成。在教學過程中要注意研究醛基的結構特點及化學性質,注意對比羥基和醛基的結構和性質的區(qū)別及聯(lián)系,培養(yǎng)學生學會運用變化觀去思考問題,掌握醇與醛之間官能團轉化的基本規(guī)律,培養(yǎng)學生遷移學習能力。另一方面,醛基的氧化反應中醛與銀氨溶液、新制氫氧化銅反應的化學方程式的正確書寫對學生的理解能力、邏輯思維能力要求較高,也是醛的學習難點。

1．4 教學過程與策略

1．4．1 教學思路及過程

根據(jù)教育學及心理學的基本原理,學生與新知識之間是主體與客體的關系,使兩者產(chǎn)生良好關系就需要合適的情境,這種情境是課堂教學的第一要素,是為學生在新的知識中提供認知基礎,也是為整個課堂教學完成三維目標的基礎保障。醛的教學首先是從合適的情境中依靠乙醇先行組織材料完成橋梁作用,整個教學過程從創(chuàng)設情境到知識內化需要經(jīng)歷課前預習、課題引入、新課學習、鞏固提高及總結拓展等環(huán)節(jié)(如圖1)。

圖1 醛的教學思路及過程

【創(chuàng)設情境、引入課題】生活情境中建立對醛的初步認識,如甲醛(裝飾裝潢)、檸檬醛(檸檬水果)、肉桂醛(桂皮)、丁香醛(香料)等。

【新課學習】乙醛結構認識；利用乙醇結構與性質進行類比推理,通過探究歸納出乙醛的化學性質。

【知識遷移與能力提高】依據(jù)乙醛與銀氨溶液、新制氫氧化銅反應的特點與規(guī)律,寫出其他常見醛(如甲醛、戊醛、肉桂醛和葡萄糖)與銀氨溶液、新制氫氧化銅反應的化學方程式。

【總結拓展】醛類化合物反應的“官能團轉化”的基本規(guī)律(如圖2)：

圖2 醛的教學知識內容導圖

1．4．2 難點突破

a．銀氨溶液和新制Cu(OH)2懸濁液是如何配制的? 混合物中主要成分分別是什么?

b．銀鏡反應實驗、乙醛與新制Cu(OH)2反應實驗成功的關鍵是什么?

c．遷移提高,突破難點,建立知識網(wǎng)絡書寫甲醛發(fā)生銀鏡反應及與新制Cu(OH)2反應的化學方程式。

1．4．3 教學手段

以問題為切入點,采用邊講邊實驗的方式,學生實驗探究,教師引導,學生思考討論。

1．4．4 “醛”教學流程

復習回憶“醇”所學內容,以官能團為主線構建乙醇、乙醛及乙酸知識網(wǎng)絡,根據(jù)知識網(wǎng)絡設置問題進行討論、實驗探究。

問題1．乙醛能被一些弱氧化劑(如銀氨溶液、新制Cu(OH)2)所氧化,那能夠被中學課程里遇到的一些強氧化劑所氧化嗎?

學生思考討論,提出方案：乙醛與酸性高錳酸鉀溶液；乙醛與溴水反應等。

實驗探究1．乙醛與酸性高錳酸鉀溶液：

取適量乙醛溶液,滴加酸性高錳酸鉀溶液后并振蕩,觀察實驗現(xiàn)象并做好記錄。

實驗探究2．乙醛與溴水反應：

取適量乙醛溶液,滴加飽和溴水,振蕩,觀察實驗現(xiàn)象并做好記錄。

問題2．實驗顯示,乙醛不僅與銀氨溶液及新制Cu(OH)2等弱氧化劑反應,也能與強氧化劑(酸性高錳酸鉀溶液、溴水)反應,這與醛類物質中的哪一種結構的性質有關? 這種結構特點決定了醛具有什么樣的化學性質?

問題3．甲醛屬于最簡單的醛,它能像乙醛那樣與上述這些弱氧化劑發(fā)生反應嗎? 請通過實驗來檢驗。

學生思考,實驗探究,記錄現(xiàn)象,完成反應方程式。要求寫出檸檬醛、葡萄糖等含醛基化合物在銀氨溶液、新制Cu(OH)2中的反應方程式,并預測實驗現(xiàn)象。

問題4．醛基存在C＝O 雙鍵結構,具有不飽和性,能與氫氣發(fā)生加成反應；同時也含有極性C—H 鍵,與氧氣發(fā)生氧化反應C—H 被氧化,變成C—OH。請推測出甲醛和葡糖糖分別與氫氣和氧氣的反應方程式。

學生分組討論,利用乙醛的加成及氧化反應進行遷移,寫出相應方程式。

2 教學反思

2017版新課程標準里關于“烴的衍生物的性質與應用”教學中要求認識醛的組成和結構特點、性質轉化關系及其在生成、生活中的重要應用[6],本節(jié)課緊緊圍繞乙醛與氧化劑的反應(銀鏡反應、與新制氫氧化銅反應)、乙醛的催化氧化和加氫還原進行教學,同時引申遷移至乙醛與常見的強氧化劑(酸性高錳酸鉀溶液、溴水)反應的實驗,同時也對特殊的醛如甲醛的相關實驗及對應方程式的書寫進行了深入討論。在課堂教學中,實驗是本課程過程與方法的重要載體,學生在實驗中往往沉浸在實驗的樂趣中而忘記記錄實驗現(xiàn)象,因此課堂中教師要不斷強化實驗課的意圖,引導學生及時觀察并記錄,便于現(xiàn)象質疑、探究分析,養(yǎng)成規(guī)范的實驗素養(yǎng)。