何笑凡

摘 要：真實(shí)情境、學(xué)生活動(dòng)、化學(xué)知識(shí)是化學(xué)課堂重要部分，通過(guò)它們之間的不斷聯(lián)動(dòng)可以推動(dòng)課堂，實(shí)現(xiàn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)。在“點(diǎn)線面”視角下引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)高分子材料微觀結(jié)構(gòu)與材料性能之間的聯(lián)系，開(kāi)展情境線、活動(dòng)線、知識(shí)線、素養(yǎng)線“四線”聯(lián)動(dòng)的化學(xué)課堂，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；“四線”聯(lián)動(dòng)；點(diǎn)線面；有機(jī)高分子材料；綠色化學(xué)

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》指出，普通高中的培養(yǎng)目標(biāo)是進(jìn)一步提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，著力發(fā)展核心素養(yǎng)，使學(xué)生具有理想信念和社會(huì)責(zé)任感，具有科學(xué)文化素養(yǎng)和終身學(xué)習(xí)能力，具有自主發(fā)展能力和溝通合作能力[1]。高中化學(xué)“四線”聯(lián)動(dòng)課堂的“四線”指的是情境線、知識(shí)線、活動(dòng)線和素養(yǎng)線。素養(yǎng)線是“核”，其他三線作為“三翼”圍繞素養(yǎng)線相互聯(lián)系，共同推動(dòng)學(xué)生素養(yǎng)線的不斷延伸。情境中不斷出現(xiàn)的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生思考并設(shè)計(jì)探究活動(dòng)方案，學(xué)生在教師引導(dǎo)下進(jìn)行相關(guān)化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，逐漸形成化學(xué)學(xué)習(xí)的關(guān)鍵能力和必備品格，落實(shí)化學(xué)核心素養(yǎng)。利用活動(dòng)線的探究和知識(shí)線的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生辯證地看待問(wèn)題和正確尋找解決問(wèn)題的方法。

一、“四線”聯(lián)動(dòng)教學(xué)的意義

高中化學(xué)課堂中，情境推動(dòng)的明線和知識(shí)的暗線是教師的常規(guī)設(shè)計(jì)，與言語(yǔ)傳授的教學(xué)方式相比，情境學(xué)習(xí)能夠讓學(xué)生在一種真實(shí)而自然的情境中，潛移默化地習(xí)得大量的內(nèi)隱知識(shí)，又在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中自然而然地運(yùn)用這些顯性知識(shí)和內(nèi)隱知識(shí)[2]。但課堂應(yīng)是學(xué)生為主體的課堂，學(xué)生活動(dòng)是課堂的重要組成部分，對(duì)情境問(wèn)題的解決和化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)有著推動(dòng)作用。學(xué)生在活動(dòng)中圍繞情境問(wèn)題進(jìn)行化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)與建構(gòu)，在知識(shí)建構(gòu)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的提升。而活動(dòng)中出現(xiàn)的新情境問(wèn)題反過(guò)來(lái)再次激發(fā)學(xué)生的熱情，開(kāi)展新的探究活動(dòng)和學(xué)習(xí)知識(shí)。這樣，核心素養(yǎng)線的落實(shí)變成一種自然持續(xù)、自主延伸的過(guò)程。

二、教學(xué)目標(biāo)和思路的確立

（一）教學(xué)目標(biāo)

以必修《化學(xué)》第二冊(cè)第七章第二單元“乙烯與有機(jī)高分子材料”內(nèi)容為例。從知識(shí)層面而言，學(xué)生已認(rèn)識(shí)乙烯的性質(zhì)，學(xué)習(xí)了加成反應(yīng)；對(duì)生活中一些常見(jiàn)的有機(jī)高分子材料有接觸；對(duì)“白色污染”也有一定的認(rèn)知。從能力層面來(lái)看，知道微觀結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，已有從微觀角度去認(rèn)知宏觀事物性質(zhì)的意識(shí)[3]?；诖?，本節(jié)課要求學(xué)生認(rèn)識(shí)常見(jiàn)有機(jī)高分子材料，理解加聚反應(yīng)，能從有關(guān)材料、環(huán)境等方面進(jìn)行必要的探討和分析，預(yù)設(shè)如下教學(xué)目標(biāo)：

1.通過(guò)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)有機(jī)高分子材料，了解其在生活方面應(yīng)用。辯證地看待“白色污染”問(wèn)題產(chǎn)生的原因，落實(shí)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的素養(yǎng)。

2.通過(guò)球棍模型拼搭活動(dòng)，學(xué)會(huì)利用微觀模型去解釋性能特點(diǎn)的思維方法。建立結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用之間的聯(lián)系，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知、宏觀辨識(shí)和微觀探析的素養(yǎng)。

3.探索減少“白色污染”的途徑，提升應(yīng)用知識(shí)和解決問(wèn)題的能力，體現(xiàn)科學(xué)探究和創(chuàng)新意識(shí)的素養(yǎng)。

（二）設(shè)計(jì)思路

在真實(shí)情境下設(shè)計(jì)活動(dòng)，解決實(shí)際生活中的問(wèn)題，有利于夯實(shí)學(xué)生的基本知識(shí)，發(fā)展學(xué)生的關(guān)鍵能力，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)[4]?！八木€聯(lián)動(dòng)”教學(xué)設(shè)計(jì)思路如下：

情境線索：“限塑令”限制吸管使用—分析汽車輪胎橡膠性能要求—如何增加橡膠強(qiáng)度—回扣頒布“限塑令”的原因—進(jìn)行白色污染問(wèn)題解決辦法的探討

活動(dòng)線索：調(diào)查吸管使用體驗(yàn)—拼搭線型分子（PE、PP）模型—天然橡膠球游戲—“交聯(lián)”設(shè)計(jì)拼搭—PET瓶受熱實(shí)驗(yàn)—閱讀回收PET瓶制大衣新聞—使用可降解PLA吸管

知識(shí)線索：了解常見(jiàn)高分子樹(shù)脂—單體、鏈節(jié)、聚合度概念，聚合反應(yīng)方程式—線型分子交聯(lián)增強(qiáng)—熱塑性—有機(jī)高分子的降解

素養(yǎng)線索：證據(jù)推理和模型認(rèn)知—宏觀辨識(shí)和微觀探析—科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任—科學(xué)探究和創(chuàng)新意識(shí)

以“點(diǎn)線面”的幾何視角，采用跨學(xué)科聯(lián)系從微觀結(jié)構(gòu)變化去體會(huì)宏觀性能改變，把學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，創(chuàng)新設(shè)計(jì)如下：“點(diǎn)”對(duì)應(yīng)單體，“線”對(duì)應(yīng)線型高分子，“面”對(duì)應(yīng)體型高分子；由“點(diǎn)”（單體）聚合成“線”（線型高分子），由“線”交聯(lián)成“面”（體型高分子）。另一方面，“面”可變“線”，“線”也可變“點(diǎn)”，線型高分子因熱塑性可回收成新產(chǎn)品，線型高分子降解成單體小分子，可實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好。

（三）課堂實(shí)錄

教學(xué)環(huán)節(jié)一 生活情境，引入思考問(wèn)題

在課前活動(dòng)環(huán)節(jié)，教師安排學(xué)生分組調(diào)查奶茶店使用的一次性吸管種類，隨機(jī)采訪消費(fèi)者對(duì)于吸管使用的體驗(yàn)，查閱生產(chǎn)吸管材料的相關(guān)信息。

在調(diào)查后，教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境設(shè)置疑問(wèn)：學(xué)生匯報(bào)調(diào)查情況，總結(jié)“限塑令”實(shí)行后消費(fèi)者對(duì)紙吸管使用體驗(yàn)。顧客普遍抱怨紙吸管用著很快就變軟了，還有較難戳破奶茶的包裝的問(wèn)題。傳統(tǒng)的一次性吸管的材質(zhì)是什么成分？國(guó)家為什么要出臺(tái)“限塑令”呢？

這期間教師要適度地引導(dǎo)學(xué)生了解常見(jiàn)的一次性吸管材料是聚乙烯或聚丙烯，屬于一種塑料，是有機(jī)高分子材料的一種。

【知識(shí)問(wèn)題1】上節(jié)課我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了乙烯的性質(zhì)，那么乙烯到聚乙烯的變化如何實(shí)現(xiàn)？

【學(xué)生活動(dòng)1】四名同學(xué)一組，利用先前組裝好的一些乙烯分子球棍模型，結(jié)合 “聚”的釋義（本意指“會(huì)集”），進(jìn)行分組討論，提出聚乙烯可能的形成方式。請(qǐng)各小組展示本小組的聚乙烯球棍模型片段，說(shuō)明組裝的方式，并把相同思路小組的模型片段繼續(xù)連接。

【生1】碳原子最外層有四個(gè)電子，與其他碳原子以共價(jià)鍵連接。

【生2】乙烯分子中碳原子之間呈雙鍵，聚乙烯是把一些乙烯分子按一定規(guī)律“聚”在一起，很可能是雙鍵發(fā)生斷裂，兩分子乙烯之間成鍵連接。

【教師小結(jié)】高分子材料由小分子聚合而成。

設(shè)計(jì)意圖：本節(jié)課以學(xué)生常見(jiàn)的吸管種類引入，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)發(fā)布“限塑令”原因的思考，以已知乙烯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及中文“聚”的含義，借助球棍模型拼搭，激發(fā)學(xué)生自主認(rèn)知加聚反應(yīng)，從而培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考習(xí)慣。

教學(xué)環(huán)節(jié)二 從“點(diǎn)”到“線”，鏈狀聚合

在教學(xué)環(huán)節(jié)二開(kāi)始，教師要引導(dǎo)學(xué)生了解一個(gè)知識(shí)點(diǎn)：乙烯分子斷開(kāi)雙鍵中一根鍵，乙烯小分子通過(guò)共價(jià)鍵連接成較長(zhǎng)鏈分子，最終會(huì)變成分子量很大的高分子，這樣的反應(yīng)叫作聚合反應(yīng)，乙烯變成了聚乙烯。從反應(yīng)的機(jī)理上看，這種連接方式也是加成反應(yīng)的一種形式，即加聚反應(yīng)。

【知識(shí)活動(dòng)1】單體、鏈節(jié)、聚合度、聚合物的概念，加聚方程式的書(shū)寫(xiě)。

【學(xué)生活動(dòng)2】既然乙烯形成聚乙烯是小分子的“點(diǎn)”到“線”的過(guò)程，那么丙烯也可以是這種“點(diǎn)”。請(qǐng)分組搭建聚丙烯的球棍模型，并寫(xiě)出合成聚丙烯的方程式。兩名同學(xué)負(fù)責(zé)搭建聚丙烯模型，兩名同學(xué)書(shū)寫(xiě)生成聚丙烯的方程式，各自完成后對(duì)比。

【學(xué)生活動(dòng)3】閱讀資料，根據(jù)生活使用需求，將人工合成有機(jī)高分子材料與常見(jiàn)用途連線。

【教師小結(jié)】數(shù)學(xué)中我們知道點(diǎn)能連成線，我們把單體小分子看作是“點(diǎn)”，如果替換單體的“點(diǎn)”，就能得到更多種類的“線”，而每一種“線”就是一種新的聚合物。

設(shè)計(jì)意圖：數(shù)學(xué)幾何中有“點(diǎn)線面”的概念，通過(guò)學(xué)生拼搭活動(dòng)，直觀理解小分子單體如何形成聚合物，學(xué)會(huì)書(shū)寫(xiě)加聚反應(yīng)方程式，活動(dòng)作載體，情境作延伸，知識(shí)作學(xué)習(xí)，從而培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。

教學(xué)環(huán)節(jié)三 引導(dǎo)探究，由“線”到“面”

在這個(gè)環(huán)節(jié)我們要做一個(gè)情境延續(xù)：有機(jī)高分子材料中的天然橡膠也是一種線型分子，廣泛用作輪胎原料，展示天然橡膠球。

【學(xué)生活動(dòng)4】學(xué)生用天然橡膠球游戲，并思考天然橡膠是否能夠滿足輪胎的性能要求？

【生3】輪胎要有一定的強(qiáng)度，需要能夠支持一噸多的載重量，還需要有很好的耐磨性能。

【生4】除了有一定強(qiáng)度外，還需要一定的彈性，乘客的體驗(yàn)會(huì)好些。

【生5】天然橡膠是一種線型結(jié)構(gòu)，這個(gè)天然橡膠球彈性的確不錯(cuò)，但強(qiáng)度似乎還不夠。

【知識(shí)資料1】①線型分子結(jié)構(gòu)有一定彈性，但強(qiáng)度和韌性差。②網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)具有更好的強(qiáng)度、韌性、彈性和化學(xué)穩(wěn)定性。

【知識(shí)問(wèn)題2】如何對(duì)天然橡膠進(jìn)行改良？因?yàn)樘烊幌鹉z沒(méi)有足夠的強(qiáng)度，不能直接用來(lái)制造輪胎。網(wǎng)狀分子能很好地提高輪胎的強(qiáng)度等性能。

【知識(shí)問(wèn)題3】線型到網(wǎng)狀分子如何轉(zhuǎn)化？觀察天然橡膠片段，從結(jié)構(gòu)上看有什么可能？

【知識(shí)資料2】熱固性高分子是指先形成預(yù)聚物，成型時(shí)經(jīng)加熱使其中潛在的官能團(tuán)繼續(xù)反應(yīng)成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而固化，再加熱時(shí)不能熔融塑化，也不溶于溶劑，高強(qiáng)度、耐熱性好，如硫化橡膠等。

【學(xué)生活動(dòng)5】觀察拼搭好球棍模型結(jié)構(gòu)，嘗試將進(jìn)行網(wǎng)狀連接。

【教師小結(jié)】結(jié)構(gòu)變化：點(diǎn)—線型—三維結(jié)構(gòu)；物質(zhì)變化：異戊二烯單體—聚異戊二烯—硫化橡膠（交聯(lián)后的聚異戊二烯）

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)天然橡膠球的實(shí)物感受和輪胎性能需求之間產(chǎn)生認(rèn)知沖突，結(jié)合已知高分子結(jié)構(gòu)性能知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)線型微觀結(jié)構(gòu)觀察，找到改良強(qiáng)度的可能方式，再次通過(guò)球棍模型拼搭，直觀感受結(jié)構(gòu)改變帶來(lái)的性能變化，培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識(shí)和微觀探析的素養(yǎng)。

教學(xué)環(huán)節(jié)四 “線”型再生，循環(huán)利用

【情境回扣】展示垃圾圍城的圖片，我們生活已經(jīng)離不開(kāi)高分子材料，但同時(shí)面對(duì)“白色污染”，我們?cè)撛趺崔k？

【學(xué)生活動(dòng)6】PET（聚對(duì)苯二甲酸乙二酯）塑料的受熱實(shí)驗(yàn)。取兩個(gè)PET材質(zhì)大小一樣的塑料瓶，一個(gè)注滿冷水，另一個(gè)注入熱水。稍等片刻后，比較兩個(gè)瓶子形狀變化。

【知識(shí)資料3】PET是線型熱塑性高分子。受熱會(huì)變軟，在一定溫度范圍內(nèi)熔融流動(dòng)，能反復(fù)加熱熔化，冷卻后成型。PET塑料瓶制造的時(shí)候一般通過(guò)吹塑工藝“拉”出而存在殘余應(yīng)力，受熱變軟后應(yīng)力釋放，分子鏈段重新蜷縮，宏觀表現(xiàn)就是瓶子縮小。

【學(xué)生活動(dòng)7】閱讀“PET瓶搖身變大衣”的新聞：我們身邊礦泉水瓶大多是PET材質(zhì)，如果把PET原料被按色分類，切成碎片，然后熔化，是進(jìn)行紡織品的制造是一個(gè)循環(huán)利用的途徑。一個(gè)16升容積的瓶的原料可以做成一件毛衣，在商場(chǎng)里的售價(jià)是原料的100倍以上。

【教師小結(jié)】介紹有機(jī)高分子材料之一—纖維

教學(xué)環(huán)節(jié)五? 破“線”成“點(diǎn)”，環(huán)境友好

【情境回扣】奶茶店使用另一種聚乳酸（PLA）吸管，為什么它不在限塑令內(nèi)？

【知識(shí)資料4】聚合物的分子骨架結(jié)構(gòu)斷裂成小的鏈段，繼續(xù)變成小分子物質(zhì)，就實(shí)現(xiàn)降解。

【知識(shí)問(wèn)題4】請(qǐng)比較聚乳酸和聚乙烯斷裂部位共價(jià)鍵差異。

【生6】聚乳酸通過(guò)一定條件下酯鍵的斷裂，變成水和二氧化碳，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)。傳統(tǒng)塑料如聚乙烯分子中是碳原子與碳原子連接形式是碳碳單鍵。

【教師小結(jié)】可以用水解或一些微生物對(duì)聚乳酸進(jìn)行降解，變成小分子，進(jìn)行生態(tài)循環(huán)。而聚乙烯的碳碳單鍵穩(wěn)定性較高，不易被破壞，在泥土里也找不到能將其降解的微生物或酶。

【課堂總結(jié)】從“點(diǎn)線面”的角度再看有機(jī)高分子材料特點(diǎn)

【課后拓展】查相關(guān)資料，思考PLA材質(zhì)如何進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好。

設(shè)計(jì)意圖：以上兩個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)是“白色污染”的解決可能途徑，途徑一通過(guò)PET瓶受熱變化的學(xué)生實(shí)驗(yàn)及礦泉水瓶變大衣的新聞，讓學(xué)生了解線型的有機(jī)高分子材料是可以回收利用的?；顒?dòng)線實(shí)驗(yàn)支撐知識(shí)線延伸，情境線可循環(huán)回收地拓展，增強(qiáng)了學(xué)生愛(ài)護(hù)環(huán)境，綠色環(huán)保的社會(huì)責(zé)任。途徑二是通過(guò)情境線另一種PLA吸管的結(jié)構(gòu)分析，破“線”成“點(diǎn)”，進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)，激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究和創(chuàng)新意識(shí)。

（四）教學(xué)反思

1.依托生活情境線，推動(dòng)課堂發(fā)展

在本節(jié)授課前，讓學(xué)生對(duì)一次性吸管使用情況進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)“限塑令”和塑料吸管的優(yōu)良性能之間的情境沖突，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，了解有機(jī)高分子材料的優(yōu)良性能和應(yīng)用，再?gòu)妮喬ゲ牧闲阅芤蟮絇ET塑料的回收利用及“白色污染”解決方向，一連串真實(shí)情境問(wèn)題循序漸進(jìn)，讓學(xué)習(xí)目標(biāo)具體化，始終引導(dǎo)學(xué)生探知活動(dòng)，體會(huì)到學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的意義。

2.設(shè)計(jì)階梯知識(shí)線，豐富教學(xué)內(nèi)容

學(xué)生在本課前已經(jīng)學(xué)習(xí)了乙烯及加成反應(yīng)，結(jié)合“聚”的釋義，使學(xué)生自主理解聚合反應(yīng)。有機(jī)高分子材料雖種類繁多，但理解聚合反應(yīng)就能觸類旁通。通過(guò)“點(diǎn)”到“線”的聚合反應(yīng)和 “線”到“面”的交聯(lián)過(guò)程，從化學(xué)微觀層面，數(shù)學(xué)幾何角度，將單體、鏈段、長(zhǎng)鏈分子等知識(shí)串聯(lián)，又把塑料、橡膠、纖維知識(shí)自然地融入課堂活動(dòng)中。由PET塑料的受熱變形的實(shí)驗(yàn)過(guò)渡到纖維材料的介紹，傳遞“線”型分子可循環(huán)利用的環(huán)保意識(shí)。

3.活動(dòng)線直析結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生理解

課堂采用球棍模型進(jìn)行高分子片段的搭建，橡膠長(zhǎng)鏈的交聯(lián)，高分子材料鏈的拆解等學(xué)生活動(dòng)。不僅讓學(xué)生理解透聚合反應(yīng)過(guò)程，寫(xiě)出聚合反應(yīng)方程式，還滲透了結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)是化學(xué)學(xué)科的重要思想，培養(yǎng)宏觀辨識(shí)和微觀探析的化學(xué)核心素養(yǎng)。結(jié)合“點(diǎn)線面”的幾何概念類比，直觀表達(dá)高分子產(chǎn)品的生產(chǎn)和降解循環(huán)，很好地滲透科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。

4.落實(shí)核心素養(yǎng)，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感

通過(guò)搭建的微觀模型，印證宏觀性質(zhì)結(jié)論，是培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識(shí)和微觀探析的核心素養(yǎng)重要手段；查閱相關(guān)信息，并能運(yùn)用模型預(yù)測(cè)和解釋材料性能，落實(shí)學(xué)生證據(jù)推理和模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)；學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)嘗試解決“白色污染”問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任的學(xué)科核心素養(yǎng)。

結(jié)束語(yǔ)

“四線”聯(lián)動(dòng)方式不僅在課堂發(fā)揮重要作用，課前準(zhǔn)備和課后拓展也是課堂的延伸，引導(dǎo)學(xué)生建立情境、知識(shí)、活動(dòng)的自主聯(lián)動(dòng)，進(jìn)行認(rèn)知方法再應(yīng)用和知識(shí)的拓展，不斷提升學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

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