摘要：关注学生认知发展的化学教学，需要对学生的发展有整体考虑，既要促进学生对知识的深层理解，也要发展学生的认知技能。以必修2“乙醇”教学为例，基于对知识内容及其教学价值、学生已有知识经验的分析，在教学活动设计方面，以“结构决定性质”为引领，以“有机物性质”的学习为中心，将知识与认知过程进行整合，关注知识间的内在联系，帮助学生逐渐和连贯地形成较为系统的知识结构和认识思路，力求让学生的思维发展与知识的深层理解协调同步。
关键词：乙醇；有机物结构与性质；认知发展；教学活动设计
文章编号：1005–6629（2013）12–0029–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
作为高中有机化学基础知识的开端，必修2模块选取与生活联系密切的典型有机物（甲烷、乙烯、苯、乙醇、乙酸、糖、油脂、蛋白质等）逐一展开学习。通过实验了解有机物的主要性质，初步体会有机物的组成和结构特点对其性质的影响，认识这些有机物在日常生活的应用或在化工生产中的重要作用等[1，2]。由于教学是分别针对某一具体有机物进行的，并且这些有机物的主要性质、典型反应及结构特点等内容有着明显的差异，这些知识间的内在联系不易被发现或容易被忽视，学生在学习时往往会感觉这些知识是孤立零散的，随着所学知识的增加学生难以建立对“有机物结构与性质”的整体而深入的认识。为此，沟通相关知识间的联系，关注具体有机物知识与更为基本、更为深刻的“结构决定性质”这一学科思想之间的联系，帮助学生逐渐和连贯地形成较为系统的知识结构和认识思路就显得尤为重要。本文以必修2“乙醇”的教学为例展开探讨。
1 必修阶段“乙醇”知识及其教学价值
从人教版必修2教科书的编排看，必修阶段“乙醇”的知识内容主要包括乙醇的物理性质、化学性质（乙醇与金属钠的反应、乙醇的燃烧、乙醇的催化氧化）、乙醇的组成、结构式及羟基等，这是学生需要学习和掌握的具体知识。若教学只停留在对这些具体事实性知识的识记上，学生获得的只是知识的简单积累，而不能使学生已有的有关有机物结构与性质的知识得到重组和改造。有机化合物知识的教学核心在于引领学生把握“结构决定性质”的思想，形成对有机物结构与性质关系的认识。学生要达成对“结构决定性质”的理解需要经历一个渐进与发展的过程。由此需要思考，从“结构决定性质”的角度看，“乙醇”这部分内容与之前的甲烷、乙烯和苯等知识有什么关联？“乙醇”的学习将发展学生对有机化合物知识的哪些认识？对这些问题的思考将有助于深刻理解知识的结构及其教学价值。
按照认识有机物“结构决定性质”的分析框架[3]，可以较为清楚地梳理乙醇与学生之前所学的甲烷、乙烯等在结构及其性质方面的不同，表1列举了从组成和结构特点来分析乙醇和乙烷的主要性质与反应，由此可以引领学生把握有机物的结构特点对其性质的影响。以此分析框架为指南，可以促进学生依据所学相关知识的递增而整体把握“有机物结构与性质”的关系，从而建立连贯而深入的理解。
依据表1中的分析框架，对学生的学习和认知发展来说，必修阶段“乙醇”知识的教学价值主要分为三个方面[4]：第一，认知价值。基于从组成、性质、结构特点与官能团的角度，丰富对有机物（乙醇）的认识。第二，发展价值。基于与乙烷的比较，基于乙醇与钠反应比水与钠反应缓和的比较等，初步体会乙醇分子的结构特点（官能团、价键的极性）等对其性质的影响，逐渐发展对有机物结构决定性质的认识。第三，工具价值。即基于上述两个方面，逐步形成认识有机物性质的思路与方法，使之成为认识和分析解决相关问题的工具。
教师需要对知识（教什么）和过程（如何教）做出决策，即要用合适的方法去教最有价值的知识。上述知识内容及其教学价值的分析是进行教学设计的基本依据，有助于帮助教师解决教什么知识的问题[5]。
2 学生已有的知识经验
学生已有的知识经验会影响新知识的学习，有效的教学需要对学生有充分的了解。就必修阶段“乙醇”的学习而言，学生已有的知识经验包括以下几个方面：一是对乙醇的了解，基于初中的学习和生活经验，学生已经知道乙醇的元素组成和化学式或结构简式，知道乙醇易溶于水，易燃，能做燃料、溶剂等；二是基于甲烷、烷烃、乙烯和苯等内容的学习，学生对有机物中碳的成键特点及其性质等知识有所了解，知道甲烷能发生取代反应、乙烯能发生加成反应等，并初步体验了通过实验了解有机物性质、通过有机物结构特点认识其性质的学习思路；三是基于之前的学习，学生学习了化学键、共价键的极性、化学反应的实质是化学键的断裂与生成等，这些知识有利于促进学生对乙醇的结构特点及其主要性质反应的理解。
对学生已有的知识经验进行分析，关注学生已有知识经验与新知识的联系，找寻两者之间的差距，有助于教师设计出能促进学生知识重组、并符合学生认知规律的学习活动。例如，考虑到学生的实际，与人教版必修2教科书中“乙醇”内容顺序的编排（乙醇的物理性质乙醇与金属钠的反应乙醇的结构、羟基与官能团乙醇的氧化反应（乙醇的燃烧、乙醇的催化氧化）不同，笔者认为，在实际教学中需要将教学内容顺序做如下的调整：从教学整体思路来看，按照“用途—性质—结构”的顺序来设计学习进程；就乙醇的化学性质的学习来看，按照从简单到复杂、从熟悉到不熟悉来安排具体内容，兼顾前后内容的关联与递进。为此，必修2“乙醇”教学内容主线的设计具体如下：乙醇的用途与性质——乙醇的化学性质（依次为乙醇的燃烧、乙醇的催化氧化、乙醇与金属钠的反应）——乙醇的结构特点（乙醇与金属钠反应的分析讨论、乙醇与乙烷性质的比较）。这样的安排既体现知识的逻辑，又符合学生的认知发展特点。
3 关注学生认知发展的教学活动设计
关注学生认知发展的教学活动设计，需要将教学目标和内容转化为具体的学习任务，围绕学习任务将知识与认知过程进行整合设计相应的学习活动，在这样的学习活动中让学生的思维发展与知识的理解协调同步，其设计框架如表2所示。
依据上述教学活动设计框架，必修2“乙醇”一课的学习进程按照“用途-性质-结构”依次展开，其主要活动设计简介如下。
任务1 从乙醇的用途了解其性质
[问题1] 根据之前的学习和生活经验，关于乙醇你已经知道了什么？请从元素组成、结构简式、用途和性质的角度进行考虑。请写出乙醇在生活生产中有哪些用途？这些用途反映了乙醇的哪些性质？
[问题1-1]在一块白板上有用油性笔写的字，你能用什么方法将其清理干净？这种方法利用了乙醇的什么性质？
[问题1-2]乙醇可以作为燃料，请书写其燃烧的化学方程式。与CH4 燃烧的化学方程式相比较，两者有什么共同点？
[学生认知发展]回忆并调用已有的知识经验，梳理对乙醇的已有认识，建立乙醇的用途（燃料、饮料、溶剂）与其性质（易燃、易溶于水，能溶解其他物质等）之间的联系。
任务2 通过实验学习乙醇的主要化学性质
[问题2]乙醇能够燃烧，说明乙醇能被氧化。乙醇还能与其他氧化剂发生反应吗？
[学生实验]乙醇的催化氧化。向试管中加入3～4 mL无水乙醇，将一根洁净的下端呈螺旋状的铜丝在酒精灯的外焰上灼烧至红热，迅速插入乙醇中，反复多次。观察铜丝颜色和试管中液体气味的变化。思考如下问题：（1）铜丝的颜色先后如何变化？（2）乙醇被氧化成什么物质？（3）综合整个反应过程，铜丝的作用是什么？（4）尝试写出实验过程中发生反应的化学方程式。
[活动1]通过图片示意和教师的讲解，了解乙醇在人体内的代谢过程。
[演示实验1]借助实验模拟交警检查酒驾的方法，认识乙醇与强氧化剂（重铬酸钾等）的反应。
[问题3]乙醇还有什么其他的化学性质呢？
[演示实验2]观察教师演示乙醇与金属钠反应的实验。与以前学过的金属钠与水反应的实验进行比较，思考如下问题：（1）根据反应产物的检验，说明乙醇与金属钠反应产生的气体是什么？（2）据实验测定，1 mol无水乙醇与足量的金属钠反应可得到0.5 mol H2 。请结合乙醇的结构简式，分析是什么氢原子参加了反应？试着写出乙醇与金属钠反应的化学方程式。
[学生认知发展]在问题引导下，按照“实验观察-现象分析-获得结论-书写化学方程式”的基本思路，学习乙醇的主要化学性质（乙醇的催化氧化、乙醇与金属钠的反应），在获得知识的过程中体会通过实验研究有机物性质的思路与方法。
任务3 从乙醇的性质认识其结构特点
[问题4]煤油是多种烷烃的混合物，金属钠与煤油不反应，而金属钠与乙醇却能反应，从中你能获得什么启示？
[问题4-1]按照表3所示，比较乙烷与乙醇的性质，思考是什么原因导致乙烷与乙醇性质有如此大的差异？
[问题4-2]比较金属钠与水、金属钠与乙醇的反应，两者实验现象有什么不同？这说明了什么？
[学生认知发展]在问题4的引导下，从有机物结构的角度认识其性质的原因。针对问题4-1的分析，认识乙醇的结构，知道乙醇是由乙烷分子中的一个氢原子被羟基（-OH）所取代，乙醇和乙烷性质的差异是由乙醇的官能团（-OH）所引起的。基于金属钠与无水乙醇反应比金属钠与水反应缓和的比较，初步了解乙基对乙醇分子中羟基氢活泼性的影响，从而从官能团、价键的极性等方面丰富和发展对“有机物结构决定性质”的认识。
任务4 总结学习有机物的基本思路
[问题5]根据今天对乙醇的学习，请你总结认识有机物的思路和方法？
[学生认知发展]反思这节课的学习，在互动讨论中，师生共同总结认识有机物的基本思路：以“有机物性质”为中心，基于用途了解性质，通过实验深入学习有机物性质，从有机物性质可以认识有机物的结构特点，根据有机物的结构特点可以解释其性质等（见图1）。
总之，关注学生认知发展的教学，需要对学生的发展有整体考虑，既要促进学生对知识的深层理解，也要发展学生的认知技能。为此，需要考虑知识的结构与价值、学生的基础与认知发展，知识获得过程的性质等要素[6]。以关注学生认知发展为导向，注重沟通具体知识与学科思想方法之间的内在联系，围绕教学核心内容将知识与认知过程进行整合设计教学活动，旨在帮助学生逐渐和连贯地形成较为系统的知识结构和认识思路，让学生的思维发展与知识的深层理解协调同步。这值得深入研究下去。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003：13.
[2]宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书·化学2（必修）[M].北京：人民教育出版社，2007.
[3]何彩霞.发展学生对有机物“结构决定性质”认识的教学研究——以“苯酚”教学为例[J].教学仪器与实验，2012，（5）：11～14.
[4]杨开城著.以学习活动为中心的教学设计理论——教学设计理论新探索[M].北京：电子工业出版社，2005：18.
[5]季苹著.教什么知识[M].北京：教育科学出版社，2009.
[6]崔允漷主编.有效教学[M].上海：华东师范大学出版社，2009：47.
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