吳晗清,田曉雨
(1.首都師范大學(xué)教師教育學(xué)院,北京 100037;2.首都師范大學(xué)化學(xué)教育研究所,北京 100048)
高中化學(xué)有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)是高中選擇性必修的內(nèi)容,主要包含有機(jī)化合物的組成與結(jié)構(gòu)、烴及其衍生物的性質(zhì)與應(yīng)用、生物大分子及合成高分子3 個(gè)主題.有機(jī)化學(xué)是高中化學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容,醇類(lèi)物質(zhì)又是繁雜的有機(jī)化合物體系的核心紐帶,因而:醇主題內(nèi)容的教學(xué)也就成了重點(diǎn)和難點(diǎn).一般而言,醇是指脂肪烴、脂環(huán)烴或芳香烴側(cè)鏈中的氫原子被羥基取代而成的化合物;若羥基與苯環(huán)直接相連,則由于化學(xué)性質(zhì)與普通的醇不同而稱(chēng)為酚;若羥基與雙鍵碳原子相連,屬于烯醇類(lèi),由于烯醇會(huì)互變異構(gòu)為酮,大多無(wú)法穩(wěn)定存在.因此,通常意義上的醇是指羥基與脂肪族烴基相連而成的化合物.
醇主題有著極為重要和多元的教學(xué)價(jià)值,除了包含著醇的性質(zhì)等具體事實(shí)性知識(shí)價(jià)值,更重要的核心在于引領(lǐng)學(xué)生形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的思想[1].然而相關(guān)研究主要分散于醇的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用,教材實(shí)驗(yàn)的改進(jìn),教學(xué)設(shè)計(jì)及教材的分析與比較等方面,并未對(duì)醇主題進(jìn)行全方位的教學(xué)價(jià)值分析.顯而易見(jiàn),全面剖析醇主題的教學(xué)價(jià)值,從而落實(shí)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng),是一項(xiàng)有意義的實(shí)踐命題.
價(jià)值在經(jīng)濟(jì)學(xué)上通常指商品的內(nèi)在屬性,其大小取決于生產(chǎn)商品所需的社會(huì)必要?jiǎng)趧?dòng)時(shí)間的多少.在生活中,價(jià)值就是事物對(duì)于人的意義.俗話(huà)說(shuō),“一百個(gè)人眼中有一百個(gè)哈姆萊特”,意味著同一事物對(duì)不同的人有著不同的意義.價(jià)值的意義還取決于主客體之間的客觀關(guān)系狀態(tài)[2],也就體現(xiàn)了同一事物具有不同方面的價(jià)值.價(jià)值是通過(guò)勞動(dòng)創(chuàng)造的,“勞動(dòng)過(guò)程……是制造使用價(jià)值的有目的的活動(dòng)”[3].教育是有目的的教育活動(dòng),其目的就是引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)自身的價(jià)值.教育是社會(huì)的一個(gè)子系統(tǒng),因此,在不同的歷史背景中,教育的價(jià)值取向也會(huì)有所不同.隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步與發(fā)展,社會(huì)取向和個(gè)人本位的教育價(jià)值相得益彰.基礎(chǔ)教育應(yīng)真正落實(shí)以人為本的理念,促進(jìn)學(xué)生全面而個(gè)性的發(fā)展,融合個(gè)性化發(fā)展和社會(huì)性生成的雙重視域,擔(dān)負(fù)培養(yǎng)社會(huì)主義建設(shè)者和接班人的根本任務(wù).
聯(lián)合國(guó)教科文組織提出,21 世紀(jì)公民必備的基本素質(zhì)包括學(xué)會(huì)認(rèn)知、學(xué)會(huì)做事、學(xué)會(huì)共同生活和學(xué)會(huì)生存.世界經(jīng)合組織將核心素養(yǎng)體系概括為人與工具、人與自我和人與社會(huì)3 個(gè)方面[4].可見(jiàn),知識(shí)教育已然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是教育的核心價(jià)值.我國(guó)基礎(chǔ)教育目標(biāo)已經(jīng)從雙基,經(jīng)由三維目標(biāo),實(shí)現(xiàn)了到核心素養(yǎng)的深度迭代.當(dāng)前學(xué)科教育價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了學(xué)科知識(shí)的掌握,越來(lái)越注重學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神、情緒情感和責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)确矫娴某砷L(zhǎng)與發(fā)展.綜合相關(guān)研究表明,學(xué)科教學(xué)價(jià)值的結(jié)構(gòu)豐滿(mǎn),涉及學(xué)科、個(gè)體及社會(huì)和人類(lèi)發(fā)展等層面,包含知識(shí)、能力和方法,科學(xué)思想、精神和價(jià)值觀等.如有研究將化學(xué)學(xué)科教育價(jià)值分為了化學(xué)與生活、化學(xué)知識(shí)與技能、化學(xué)思想與方法和化學(xué)與人類(lèi)文明4 個(gè)維度[5].
基于相關(guān)研究,本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐以及醇主題內(nèi)容的特點(diǎn),構(gòu)建了學(xué)科本體、課程內(nèi)容、學(xué)生發(fā)展和實(shí)踐應(yīng)用的四維視角分析模型(圖1),對(duì)教學(xué)價(jià)值進(jìn)行較為全面而深入的探討.首先,關(guān)于學(xué)科本體視角.從哲學(xué)意義上,本體論既關(guān)注的是世界上的本質(zhì)實(shí)體,即“存在”,還包含“求真”的過(guò)程[6].化學(xué)學(xué)科的發(fā)展源遠(yuǎn)流長(zhǎng),關(guān)注醇的發(fā)現(xiàn),了解醇的化學(xué)史,進(jìn)而認(rèn)識(shí)醇主題內(nèi)容在有機(jī)化學(xué)體系的地位和作用.其次,關(guān)于課程內(nèi)容視角.醇類(lèi)及其相關(guān)的化學(xué)學(xué)科知識(shí)體系也非常繁雜,因此,教學(xué)中就要明確學(xué)生必學(xué)的核心內(nèi)容,確定與醇主題相關(guān)的課程內(nèi)容體系,進(jìn)而分析其在高考中所體現(xiàn)的作用,指向教、學(xué)、評(píng)一體化的融合狀態(tài).再次,關(guān)于學(xué)生發(fā)展視角.教學(xué)是為了促進(jìn)學(xué)生發(fā)展,學(xué)習(xí)是學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)內(nèi)部心理表征的過(guò)程[7].最后,關(guān)于實(shí)踐應(yīng)用視角.教育與生活休戚相關(guān)、密不可分,教育需要回歸生活世界.教學(xué)內(nèi)容要貼近學(xué)生的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),教學(xué)方式和方法要讓學(xué)生親近化學(xué)學(xué)科,所以要發(fā)掘醇主題內(nèi)容在生產(chǎn)生活層面所體現(xiàn)的價(jià)值.讓學(xué)習(xí)不再是單一知識(shí)的接受,而是為了更好地了解社會(huì),過(guò)更加有品質(zhì)的生活.醇類(lèi)物質(zhì)豐富多彩,其性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu)息息相關(guān),學(xué)生通過(guò)宏觀辨識(shí)與微觀探析對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行符號(hào)表征,促進(jìn)自身認(rèn)識(shí)發(fā)展和觀念建構(gòu).在主體建構(gòu)的活動(dòng)過(guò)程中,也培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神,同時(shí)濡養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任.
圖1 醇主題的四維價(jià)值分析模型
早在12 世紀(jì)的研究手稿中就已經(jīng)提到了酒精[8],如葡萄酒或蘋(píng)果酒的釀造,在命名時(shí)采用了阿拉伯文字醇(alcohol)來(lái)命名[9].很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái),有機(jī)化合物的探索遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于無(wú)機(jī)物的研究.拉瓦錫通過(guò)有機(jī)物質(zhì)的分析,表明醋酸是由酒精氧化得到的,從而弄清了醇與酸之間的關(guān)系[8].醇類(lèi)物質(zhì)與醛、酮和酸類(lèi)物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化,是高中有機(jī)化學(xué)體系中的重要內(nèi)容.隨著時(shí)代的發(fā)展,關(guān)于醇的催化氧化技術(shù)也在不斷發(fā)展.如在碳載納米鉑(Pt)電極上催化氧化甲醇(CH3OH)、甲醛(HCHO)和甲酸(HCOOH),在燃料電池領(lǐng)域有廣泛前景等[10].
醇作為一類(lèi)重要的有機(jī)化合物,在高中必修二的課程中正式出現(xiàn),在選擇性必修“有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)”中得到深入探討.醇類(lèi)化合物的化學(xué)性質(zhì)復(fù)雜,涉及取代反應(yīng)、消除反應(yīng)、酯化反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)等,因而醇類(lèi)化合物是有機(jī)合成反應(yīng)的重要中間體,各類(lèi)有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)化過(guò)程中幾乎都離不開(kāi)醇類(lèi)物質(zhì),這一點(diǎn)在高考試題中體現(xiàn)得淋漓盡致.在生產(chǎn)生活中,醇類(lèi)也起著非常重要的作用,是人們不可或缺的物質(zhì)資源.醇類(lèi)化合物非常復(fù)雜,但是又有其根本的特征,也就是結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的體現(xiàn).引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地對(duì)醇主題進(jìn)行探究,有利于培養(yǎng)學(xué)生宏微結(jié)合、推理論證、科學(xué)探究及社會(huì)責(zé)任等方面的核心素養(yǎng).
隨著基礎(chǔ)教育改革的不斷深化,2017年將學(xué)科核心素養(yǎng)融合在新版的課程標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)學(xué)科內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排也做了調(diào)整和修改.對(duì)比普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2003年版)[11],醇主題依然占據(jù)關(guān)鍵的地位,內(nèi)容變化不大,但必修部分從原來(lái)的“化學(xué)可持續(xù)發(fā)展”主題變?yōu)椤昂?jiǎn)單的有機(jī)化合物及其應(yīng)用”,凸顯了有機(jī)化合物教學(xué)的重要性,且更加強(qiáng)調(diào)核心素養(yǎng)的目標(biāo)導(dǎo)向,可見(jiàn)醇主題的教學(xué)從來(lái)都是化學(xué)教學(xué)不可或缺的核心內(nèi)容.
普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)[12]中在必修和選擇性必修2 個(gè)階段,分別確定了高中醇主題教學(xué)的本體內(nèi)容與教學(xué)要求.必修階段5 個(gè)主題之一的“簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物及其應(yīng)用”中,醇作為一類(lèi)典型的有機(jī)物,要求學(xué)生能夠以乙醇(C2H5OH)作為典型的醇類(lèi)代表物,來(lái)學(xué)習(xí)和掌握醇的化學(xué)性質(zhì)及轉(zhuǎn)化;選擇性必修階段的“有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)”模塊中,“有機(jī)化合物的組成和結(jié)構(gòu)”“烴及其衍生物的性質(zhì)與應(yīng)用”“生物大分子及合成高分子”等主題中都涉及到了醇的學(xué)習(xí),分別要求學(xué)習(xí)醇類(lèi)的組成和結(jié)構(gòu),醇類(lèi)的性質(zhì)、轉(zhuǎn)化和應(yīng)用,以及通過(guò)縮聚反應(yīng)合成大分子以認(rèn)識(shí)醇類(lèi)物質(zhì)在有機(jī)合成中的重要作用等.
另外,不論是必修還是選擇性必修階段都提出了學(xué)生必做的實(shí)驗(yàn).前者為C2H5OH 主要性質(zhì)的實(shí)驗(yàn),后者為乙酸乙酯(C4H8O2)的制備與性質(zhì)及有機(jī)化合物中常見(jiàn)官能團(tuán)的檢驗(yàn).因此,醇主題的本體知識(shí)在有機(jī)化學(xué)體系中占據(jù)關(guān)鍵的核心地位,從宏觀物質(zhì)來(lái)講,常見(jiàn)有機(jī)化合物主要就是烴與烴的衍生物,而醇是復(fù)雜物質(zhì)體系轉(zhuǎn)化的重要中間體.從微觀結(jié)構(gòu)來(lái)講,醇類(lèi)官能團(tuán)羥基的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)是所有相關(guān)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的本質(zhì)原因,比如消除反應(yīng)、酯化反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)等.教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn),去構(gòu)建以醇為核心的系統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)知識(shí).
學(xué)以致用是教育教學(xué)的重要目標(biāo),包括實(shí)際生活中真實(shí)情境的應(yīng)用,也包括各種考試.高考就是學(xué)業(yè)水平考試的重要方式,是完成學(xué)科課程之后對(duì)學(xué)生學(xué)業(yè)質(zhì)量的重要評(píng)價(jià).新課程越來(lái)越強(qiáng)調(diào)教、學(xué)、評(píng)一體化理念,以核心素養(yǎng)為測(cè)試宗旨,在命題原則中強(qiáng)調(diào)將情境、問(wèn)題和化學(xué)知識(shí)三者結(jié)合測(cè)試學(xué)生的綜合能力.由于醇主題知識(shí)內(nèi)容的地位重要,在高考中是重要的考查內(nèi)容.本研究選取北京市2016—2019年高考化學(xué)試卷中的醇主題相關(guān)的試題進(jìn)行分析(表1),旨在探討醇主題在高考中的應(yīng)用價(jià)值.
表1 北京市2016—2019年高考化學(xué)試卷醇類(lèi)知識(shí)分布情況
從近幾年高考試題的分析可知,醇類(lèi)知識(shí)是必不可少的,年年不曾缺席.有時(shí)以選擇題的方式測(cè)查,但是更多的是在復(fù)雜綜合性的有機(jī)合成題中考查.即便是選擇題,簡(jiǎn)單考查醇類(lèi)化合物或者與醇相關(guān)的有機(jī)物的性質(zhì)與應(yīng)用,其情境都強(qiáng)調(diào)醇類(lèi)物質(zhì)在社會(huì)生產(chǎn)生活中的應(yīng)用.如2018年的北京市高考理綜試卷第6 題的A 選項(xiàng)“甲醇低溫所制氫氣用于新能源汽車(chē)”和第8 題A 選項(xiàng)“判斷硬脂酸與乙醇的酯化反應(yīng)的化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)”,可見(jiàn)在試題設(shè)計(jì)方面非常注重學(xué)科知識(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用.只有在情境中體驗(yàn)、感知和學(xué)習(xí),才能將知識(shí)靈活遷移.
在綜合性的有機(jī)合成題中,考查的是以醇為核心的體系化知識(shí)與能力.一般而言,目標(biāo)都是為了合成一些社會(huì)生產(chǎn)所需的復(fù)雜有機(jī)化合物,并且對(duì)其用途加以說(shuō)明,這樣就賦予試題一定的社會(huì)情境,讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)科知識(shí)的價(jià)值.如:2018年北京市高考理綜試卷第25 題,在題干中說(shuō)明了8?羥基喹啉被廣泛用作金屬離子的絡(luò)合劑和萃取劑,也是重要的醫(yī)藥中間體,在合成流程中,各種烴及其衍生物與醇之間的相互轉(zhuǎn)化貫穿整個(gè)過(guò)程;2016年北京市高考理綜試卷第25 題,分析的第一步是從高分子P 的結(jié)構(gòu)入手,逆向分析,從分析P 水解生成醇與酸來(lái)一步步逆向推斷出前面的物質(zhì),整道試題中涉及醇的化學(xué)反應(yīng)多達(dá)7 處,分別是乙烯(C2H4)加成生成C2H5OH、醇在濃H2SO4作用下的消除反應(yīng)、酯水解生成醇、酸與醇的酯化反應(yīng)、鹵代烴水解生成醇、醇的催化氧化反應(yīng),及已知條件中乙醛(CH3CHO)在堿性條件下會(huì)增長(zhǎng)碳鏈并形成具有羥基和醛基的2?羥基丁醛(C4H8O2).在整個(gè)過(guò)程中都以醇為聯(lián)結(jié)來(lái)考察學(xué)生的整體分析能力,包括醇與烯烴、鹵代烴、醛、酮和酸之間的相互轉(zhuǎn)化,可見(jiàn)醇主題的價(jià)值不僅無(wú)處不在,而且十分全面.
化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí),依賴(lài)于教學(xué)內(nèi)容的合理組織和教學(xué)方法的有效實(shí)施,其特點(diǎn)是立足于又超越于具體的學(xué)科知識(shí),更重要的是學(xué)科獨(dú)特的認(rèn)知建構(gòu),可持續(xù)的能力發(fā)展和學(xué)科態(tài)度、責(zé)任與精神的涵養(yǎng).
促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)識(shí)發(fā)展是當(dāng)今教育教學(xué)的重要關(guān)注點(diǎn),發(fā)展學(xué)生對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)方式、認(rèn)識(shí)角度、認(rèn)識(shí)深度和認(rèn)識(shí)廣度是教學(xué)的重要目標(biāo)和價(jià)值之一.通過(guò)對(duì)高中醇類(lèi)內(nèi)容的分析,醇主題教學(xué)能夠促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)展,主要表現(xiàn)為認(rèn)識(shí)方式和認(rèn)識(shí)角度的發(fā)展,具體內(nèi)涵如表2 所示.認(rèn)識(shí)方式是個(gè)體對(duì)客觀事物的能動(dòng)反映,是學(xué)生在思考和處理問(wèn)題時(shí),所表現(xiàn)出來(lái)的某些思維范式或行為傾向.認(rèn)識(shí)方式包含認(rèn)識(shí)角度、認(rèn)識(shí)路徑和認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別等基本構(gòu)成要素.認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別可分為宏觀?微觀、孤立?系統(tǒng)和靜態(tài)?動(dòng)態(tài).認(rèn)識(shí)角度有物質(zhì)、反應(yīng)與能量3 個(gè)角度[13].
表2 基于醇主題的學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)展內(nèi)涵
觀念是人對(duì)事物概括性、綜合性和系統(tǒng)性的整合,最終在頭腦中形成對(duì)客觀事物及其規(guī)律性的概括印象[14].學(xué)科基本觀念是學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)學(xué)科產(chǎn)生的一種整體認(rèn)知,這種整體認(rèn)知是學(xué)生對(duì)該學(xué)科特點(diǎn)的基本認(rèn)識(shí)[15],影響學(xué)生未來(lái)的生活和發(fā)展.化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用的一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科,化學(xué)觀念的形成會(huì)促進(jìn)學(xué)生更加科學(xué)地認(rèn)識(shí)生活、認(rèn)識(shí)世界.根據(jù)高中化學(xué)醇主題內(nèi)容分析,將醇主題教學(xué)對(duì)學(xué)生化學(xué)學(xué)科基本觀念的發(fā)展內(nèi)涵進(jìn)行了總結(jié),如表3 所示.
表3 基于醇主題的學(xué)科基本觀念內(nèi)涵
通過(guò)對(duì)醇的組成和結(jié)構(gòu)內(nèi)容的教學(xué),幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)醇作為一類(lèi)烴的衍生物的主要元素組成是C、H 和O 元素,并認(rèn)識(shí)原子之間的相互作用,從而獲得物質(zhì)具有一定的空間結(jié)構(gòu)并且結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)等觀念;通過(guò)醇類(lèi)物質(zhì)發(fā)生的取代反應(yīng)、消除反應(yīng)、酯化反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)等反應(yīng)類(lèi)型及其條件比較,認(rèn)識(shí)到化學(xué)反應(yīng)需要一定的發(fā)生條件以及條件影響性質(zhì),并伴隨能量變化;通過(guò)醇的相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作及注意事項(xiàng),讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)需要科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和規(guī)范的操作,這樣既能保證實(shí)驗(yàn)安全,又能確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性.
學(xué)科關(guān)鍵能力是學(xué)科核心素養(yǎng)的重心,有研究將化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力解構(gòu)為化學(xué)表征能力、實(shí)驗(yàn)與探究能力、化學(xué)方法和分析能力、化學(xué)信息處理能力、發(fā)現(xiàn)與提出問(wèn)題能力、證據(jù)推理與論證能力和模型認(rèn)知能力等[16].對(duì)化學(xué)學(xué)科而言,極為特色地體現(xiàn)在三重表征之中,即核心能力涉及問(wèn)題意識(shí)、實(shí)驗(yàn)探究和思維能力等3 個(gè)維度(表4).問(wèn)題意識(shí),需要學(xué)生自主或在教師的引導(dǎo)下積極發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,誠(chéng)如愛(ài)因斯坦所言,發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題比解決一個(gè)問(wèn)題更為重要;實(shí)驗(yàn)探究,包括實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作與調(diào)控、記錄與反思等環(huán)節(jié),側(cè)重于實(shí)踐能力的培養(yǎng);思維能力,側(cè)重于創(chuàng)造性的培養(yǎng),包括比較與類(lèi)比、歸納與演繹、分析與綜合、抽象與模型、靈感與頓悟等方面,思維能力體現(xiàn)于證據(jù)推理、模型認(rèn)知、建立觀點(diǎn)和得出結(jié)論等重要環(huán)節(jié).
表4 基于醇主題的化學(xué)學(xué)科能力發(fā)展內(nèi)涵
學(xué)生對(duì)于有機(jī)官能團(tuán)與有機(jī)物的結(jié)構(gòu)、有機(jī)物的通性與特性和有機(jī)物之間轉(zhuǎn)化的掌握,是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程.教學(xué)中要通過(guò)各種情境活動(dòng)來(lái)激發(fā)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí),如通過(guò)學(xué)習(xí)生活中的各種醇類(lèi)化合物,根據(jù)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的學(xué)習(xí),進(jìn)階至醇類(lèi)化合物的特性認(rèn)知.根據(jù)醇、醛、酸等物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)換,促進(jìn)學(xué)生歸納演繹等思維能力的提升.在相關(guān)實(shí)驗(yàn)中還需關(guān)注學(xué)生的探究意識(shí)和動(dòng)手能力,從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神.
化學(xué)教學(xué)除了知識(shí)和技能、過(guò)程與方法,更應(yīng)致力于學(xué)生科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任感的培養(yǎng).從哲學(xué)角度來(lái)看,科學(xué)態(tài)度是面對(duì)科學(xué)所持有的穩(wěn)定的心理傾向,包括對(duì)知識(shí)的來(lái)源、獲得渠道及證實(shí)原則的一種科學(xué)性認(rèn)識(shí),是科學(xué)共同體之間交流的誠(chéng)信原則,體現(xiàn)了一種道德秩序與倫理關(guān)懷[17].
首先,科學(xué)態(tài)度是一種科學(xué)的思維方式或處理解決實(shí)際問(wèn)題的行動(dòng)法則,包括實(shí)證邏輯,質(zhì)疑與批判等.如白藜蘆醇的合成方法就有5 種,分別是Wittig 反應(yīng)、Wittig?Horner 反應(yīng)、Perkin 反應(yīng)、Heck 反應(yīng)和利用碳負(fù)離子與羰基化合物縮合反應(yīng)[18].這5 種方法都能獲得一定產(chǎn)率的白藜蘆醇,但在生產(chǎn)過(guò)程中都有不同的困難之處.因此,在醇的合成研究過(guò)程中,合成路線(xiàn)選擇、方法的使用、工藝的控制以及最后產(chǎn)品的性能檢驗(yàn)等一系列步驟都需要不斷地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、推理和反思.
其次,科學(xué)精神的內(nèi)涵主要包含尊重事實(shí),尊重客觀規(guī)律,大膽探索、追求并堅(jiān)持真理等[19].在醇主題教學(xué)中可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究醇類(lèi)分子內(nèi)部脫水和分子間脫水的問(wèn)題,鼓勵(lì)學(xué)生利用已知大膽猜測(cè),并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,引導(dǎo)學(xué)生尊重事實(shí)和真理.
最后,社會(huì)責(zé)任感是每一個(gè)公民對(duì)于社會(huì)和其他人的一種倫理關(guān)懷和道德情感.化學(xué)教學(xué)應(yīng)當(dāng)根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感,落實(shí)立德樹(shù)人,培養(yǎng)合格的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人.例如,科學(xué)家從紅豆杉樹(shù)皮中分離出具有抗腫瘤功效的活性成分,隨后不斷致力于紫杉醇類(lèi)似物的人工合成,為護(hù)佑人類(lèi)健康作出了重要貢獻(xiàn).綠色化學(xué)的核心內(nèi)涵是在反應(yīng)過(guò)程和化工生產(chǎn)中,盡量減少或徹底消除使用和產(chǎn)生有害物質(zhì)[20].醇類(lèi)物質(zhì)在綠色材料生產(chǎn)和綠色能源研究方面發(fā)揮著重要的作用,因此,該主題教學(xué)促進(jìn)學(xué)生樹(shù)立可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)意識(shí),形成綠色低碳的生活理念.
研究表明,絕大多數(shù)的學(xué)生希望教學(xué)能夠聯(lián)系生活實(shí)際[21].醇在社會(huì)生活中應(yīng)用廣泛,分析醇主題在社會(huì)生活中的價(jià)值應(yīng)用,有助于在化學(xué)教學(xué)中將學(xué)科與社會(huì)生活實(shí)際緊密相連.
醇類(lèi)物質(zhì)在農(nóng)業(yè)、工業(yè)和醫(yī)療等領(lǐng)域扮演著極為重要的角色.
農(nóng)業(yè)方面.我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),并逐漸向農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)發(fā)展.醇類(lèi)物質(zhì)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研中有著重要的價(jià)值.如:植物根部的生長(zhǎng)情況與活性直接影響農(nóng)作物產(chǎn)量,通常選用三苯基氯化四氮唑(TTC)對(duì)根系活力進(jìn)行測(cè)定,實(shí)驗(yàn)表明用CH3OH 浸泡提取不溶于水的產(chǎn)物進(jìn)行定量分析時(shí),操作簡(jiǎn)便、重現(xiàn)性好[22];對(duì)植物葉綠素含量進(jìn)行測(cè)定也是農(nóng)業(yè)科研和生產(chǎn)的工作之一,實(shí)驗(yàn)表明利用丙酮(C3H6O)和C2H5OH 混合液的方法對(duì)植物葉綠素可以直接進(jìn)行浸泡提取[23],操作簡(jiǎn)便并且在一定程度上保護(hù)葉綠素不被光氧化.這些過(guò)程皆應(yīng)用了相似相溶原理,在葉綠素含量測(cè)定的過(guò)程中體現(xiàn)了醇類(lèi)物質(zhì)能夠一定程度地保護(hù)葉綠素不被氧化.在教學(xué)過(guò)程中可以設(shè)定此類(lèi)情境幫助學(xué)生學(xué)習(xí)醇類(lèi)物質(zhì)的性質(zhì).
工業(yè)方面.醇類(lèi)物質(zhì)在各種材料和新型能源的研發(fā)與生產(chǎn)方面具有廣泛價(jià)值.首先,醇既可以作為材料生產(chǎn)的中間體也可作為生產(chǎn)材料.如:聚酯多元醇是合成聚氨酯的重要中間體,聚氨酯是由異氰酸酯與多元醇反應(yīng)制成的一種聚合物,廣泛應(yīng)用于地板材料、橡膠、電纜料、膠靴和軟管等,是一類(lèi)具有較好市場(chǎng)前景的合成物;聚乙烯醇([C2H4O]n)是可生物降解樹(shù)脂,因此,以天然淀粉為填充劑而制成的淀粉基聚乙烯醇塑料是可完全生物降解的材料[24],含有高濃度的羥基通過(guò)氫鍵在分子水平上結(jié)合,并且其性能指標(biāo)經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)能夠達(dá)到人們的多種需求.這些與醇分子的羥基結(jié)構(gòu)及分子間氫鍵密切相關(guān).其次,醇類(lèi)物質(zhì)還可作為新型能源.如早在1977年,巴西就開(kāi)始使用C2H5OH 含量為20%的汽油[25].醇作為汽車(chē)的燃料,明顯優(yōu)于汽油和柴油.植物纖維酶解再經(jīng)過(guò)一系列的初餾和精餾就可制得醇,原料易得且副產(chǎn)物也有應(yīng)用價(jià)值.醇燃燒生成CO2和H2O,污染少.在教學(xué)過(guò)程中引入燃料乙醇的生產(chǎn)過(guò)程,對(duì)生產(chǎn)流程發(fā)生的反應(yīng)、操作和污染處理的方式等進(jìn)行探究,既讓學(xué)生獲得了學(xué)科知識(shí),又體現(xiàn)了學(xué)科的應(yīng)用價(jià)值.最后,醇類(lèi)物質(zhì)還可用于燃料電池.醇既可以在燃料電池中充當(dāng)制氫的原料[26],還可以直接發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行放電[27].利用醇在燃料電池中的應(yīng)用,可以拓展學(xué)生對(duì)原電池模型的認(rèn)識(shí).
醫(yī)療方面.醇的應(yīng)用價(jià)值同樣有著重要體現(xiàn).首先,醇是多種中西藥的重要成分,如傳統(tǒng)中藥紅花、桑葉和重樓等都含有醇類(lèi)物質(zhì).在西藥中,醇可以作為藥物合成的中間反應(yīng)物和功能成分;白藜蘆醇具有抗氧化、防衰老和呵護(hù)心腦血管的功效,是葡萄、桑葚等果汁中的生物活性成分,在人工合成白藜蘆醇的路線(xiàn)中,最后一步是通過(guò)經(jīng)三溴化硼(BBr3)脫去白藜蘆醇三甲基化產(chǎn)物來(lái)得到白藜蘆醇[18].醇的應(yīng)用既緊密結(jié)合聯(lián)系了生活實(shí)際,又豐富了有機(jī)合成的路線(xiàn).其次,醇也可以作為藥用輔料在醫(yī)療中發(fā)揮作用.如聚乙烯醇在中藥新劑型中具有重要應(yīng)用[28],由聚醋酸乙烯酯(PVAc)經(jīng)堿催化醇解所得的聚乙烯醇(PVA)具有溶于水、易成膜、與親水性纖維有粘接性、一定的熱穩(wěn)定性和安全性高的特點(diǎn),常被作為囊材和膜劑的成膜材料.再次,在護(hù)理方面,酒精易揮發(fā),能夠?qū)植科つw起到冷敷的作用.如利用酒精濕敷的方式可以預(yù)防靜滴甘露醇所引發(fā)的靜脈炎[29].最后,醇作為溶劑,在藥物的分離和提取過(guò)程中也具有重要作用.如在浸取紅豆杉細(xì)胞中的紫杉醇的研究中,利用單一溶劑進(jìn)行浸取時(shí),使用甲醇作為溶劑的效果最好[30].在教學(xué)過(guò)程中利用醇在醫(yī)療方面的應(yīng)用,既可以幫助學(xué)生從學(xué)科的角度認(rèn)識(shí)醇類(lèi),又可以幫助其感知化學(xué)對(duì)人體健康方面的重要意義.
醇類(lèi)物質(zhì)常常出現(xiàn)在生活中,在日用、食用等方面具有舉足輕重的地位.首先,在日用產(chǎn)品中都能看到醇的身影,這與其多羥基結(jié)構(gòu)和溶解性有關(guān),既能使化妝品具有良好的保濕功能,又能在化妝品中充當(dāng)溶劑.如:甘油(C3H8O3)、丁二醇(C4H10O2)、丙二醇(C3H8O2)、乙二醇(C2H6O2)和聚乙二醇等.教學(xué)過(guò)程中就可以此輔助教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),探究日用產(chǎn)品中的主要成分.如以醇的多羥基結(jié)構(gòu)為依據(jù),利用新制的Cu(OH)2懸濁液與其反應(yīng)出現(xiàn)絳藍(lán)色的特征來(lái)判斷牙膏中是否含有C3H8O3[31].其次,在食品中也經(jīng)常出現(xiàn)醇的身影.典型實(shí)例如酒作為歷史悠久的飲品,其主要成分就是C2H5OH.在高中必修階段,要求以C2H5OH為典型案例來(lái)學(xué)習(xí)醇的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化.在教學(xué)設(shè)計(jì)中可以酒文化為教學(xué)明線(xiàn),將C2H5OH 的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)作為教學(xué)暗線(xiàn)[32].在探究過(guò)程中不僅掌握了醇的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)等學(xué)科知識(shí),同時(shí)學(xué)生還了解了酒的歷史文化、釀造工藝以及酒在人體的代謝和生理作用等,使得教學(xué)指向更加貼近生活,展示了化學(xué)學(xué)科既源于生活又應(yīng)用于生活的本質(zhì).
一言以蔽之,醇主題的教學(xué)價(jià)值內(nèi)涵十分深刻.本文從醇主題內(nèi)容的學(xué)科本體價(jià)值出發(fā),分析醇主題內(nèi)容在高中化學(xué)課程中的學(xué)科知識(shí)地位,分析醇主題內(nèi)容在社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐中的巨大作用,促進(jìn)醇主題內(nèi)容在教學(xué)實(shí)踐中對(duì)學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展的重要價(jià)值.在教學(xué)過(guò)程中,全面認(rèn)識(shí)醇主題的價(jià)值有利于將化學(xué)核心素養(yǎng)始終貫穿其中.要深刻把握醇主題在高中化學(xué)教學(xué)中的關(guān)鍵地位,從學(xué)科本體、實(shí)踐應(yīng)用等角度激發(fā)學(xué)生的興趣,關(guān)注多元化的思維方式和探究行為,確?;瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)落到實(shí)處.