邵 婷

一、研究背景

1.自主学习单

自主学习单是指教师(或学生在教师的指导下)依据课程标准要求和学生思维发展规律，结合教材内容，设计相应的教学环节，引导学生开展自主学习与合作探究，递进性地完成知识建构的学习任务单。

2.高阶思维

所谓高阶思维，是指发生在较高认知水平层次上的心智活动或认知能力。它在教学目标分类中表现为分析、综合、评价和创造。

高阶思维是高阶能力的核心，主要指创新能力、问题求解能力、决策力和批判性思维能力。高阶思维能力集中体现了知识时代对人才素质提出的新要求，是适应知识时代发展的关键能力。发展学习者高阶思维能力蕴涵一系列新型的教学设计假设(如图1所示)。

图1

3.教学背景

高中化学必修2“甲烷 烷烃”教学中常规的教学目标为：甲烷的结构——正四面体；甲烷的特征反应——取代反应；一组概念：取代反应、烷烃、同分异构体、同系物……这些目标学生只需要“低阶思维”就可以完成，学生被动地记忆，可以说简单粗暴。用“高阶思维”要求对“甲烷 烷烃”这部分内容进行重新设计，整合了教材内容，安排了“甲烷、烷烃的结构”作为第一课时学习的内容，引导学生从“低阶思维”转向“高阶思维”迈进，更深刻地理解甲烷的结构以及简单烷烃的结构，并了解甲烷向其他烷烃变化的趋势，知其然还知其所以然，充分提升学生的化学观念和化学学科素养，更好地体现这节课的价值。

二、教学设计和自主学习单

1.教学内容分析

作为有机化学的起始课，承担着两个任务：一是激发学生学习有机化学的兴趣；二是引导学生从整体看有机化学，在头脑中形成较系统的结构框架，为今后具体内容的学习做好铺垫。有机化合物的内容与无机元素化合物的内容有相似之处，知识上包括物质的结构、性质、用途、制备4个方面，涉及该物质在能源、生产、生活、生命活动中的存在和应用。但是与无机元素化合物不同的是，有机化合物的分子结构是学生较新接触的内容，也是学生较难理解的内容，需要进行重点和难点的突破。

2.学生认识水平分析

从学生的学习能力看，上课的学生主要是中等偏下层次的学生，学习动力还可以，但形象想象、连续思考、系统思考的能力较差，需要教师在教学中小步子、多台阶逐步引导。

从学生的知识基础看，学生学习过甲烷的分子式、电子式、物理性质、可燃性。内容较独立单一，本节课需要把甲烷与有机化合物的关系理清，并以甲烷为例认识几种简单烷烃的分子式、结构式、结构简式。

3.核心线索

以几个新概念为线索：有机化合物→烃→烃的衍生物→烷烃→甲烷。

4.学习目标

(1)通过观察实例归纳认识有机化合物、烃、烃的衍生物的元素组成特点。

(2)通过拼插分子球棍模型，认识较简单烷烃分子的空间结构特点，并初步掌握烷烃分子的几种表示方法。

(3)进一步体会分类、归纳、从简单到复杂的研究方法在研究有机化合物时的作用。

(4)通过对甲烷分子空间结构的分析，体会科学发展是逐渐完善和进步的。

5.重点和难点

重点：甲烷的结构特点。

孙思邈哈哈一笑：“老血不去，新血不生，没事！这三个娃娃头有点意思，老头子我再领着几位小兄小妹，陪他们玩玩，谷主你留好气力，去对付方乾那难缠的老小子。”一边抹去嘴边的血沫，长吟道，“若夫乘天地之正，而御六气之辩，以游无穷者，彼且恶乎待哉！变阵！”他一声断喝，其余六人重新步天踏斗，各归其位，内力一转，阵势甫变！

难点：甲烷分子的空间结构模型的建立、理解同分异构体的概念。

6.教学过程

(1)学习任务一：认识有机化合物，认识“烃”和“烃的衍生物”(指向目标1，3)

本任务主要使学生认识有机化合物，通过维勒合成尿素的史实，说明有机化合物与无机化合物没有严格的界限；采用分类方法认识“烃”和“烃的衍生物”。教学方法采用介绍和问题讨论相结合。评价方法采用“学生自评”“同伴互评”与“教师点评”相结合的多元评价方式保障教学目标的达成。高阶思维的设计主要体现在烃的概念这部分，学生不仅知道了碳氢化合物是为烃，还思考了“烃”字的由来(从字形分析烃有哪些物理化学性质？从字音分析烃所含元素。学生初步接触了有机物中文名称的命名规则，从火旁的基本都是易燃的)。

自主学习单：(以下楷体字均为自主学习单内容)

【自主学习】有机化合物是指____________，简称____________。我国的“西气东输”工程输送的是____________，电子式为____________，结构式为____________。其物理性质为颜色气味的____________体，溶于水，燃烧。

【自主探究】问题：下面是本章将要学习的有机化合物，观察它们的分子式、组成元素有哪些共同点，有哪些不同点？

组成元素的相同点：____________，不同点：____________。

概念：烃：(请用“__”划出上面的烃)。

任务探究情况1：组成元素的异同点学生很容易找出来，“烃”的概念除了从元素组成上明确，还引导学生从字形上判断“烃”可能的物理化学性质，让学生初步接触了有机化合物中文名称的命名规则。《现代汉语词典》指出：“较简单的化合物中的原子或原子团被其他原子或原子团取代而生成较复杂的化合物叫作衍生。”“烃的衍生物”就是在“烃”的基础上衍生出来的一类新的化合物。教师顺势引导学生将有机化合物的体系框架列出(当然只是很小的部分)，使学生及早建立有机物的体系。

(2)学习任务2：认识甲烷(指向目标2，4)

本任务主要使学生结合甲烷的电子式和结构式说明碳原子需要形成4个共价键才能达到稳定结构，从而确定甲烷的空间构型。教学方法采用问题讨论和学生动手拼插模型相结合。评价方法采用“学生自评”“同伴互评”与“教师点评”相结合的多元评价方式保障教学目标的达成。高阶思维的引领体现在甲烷分子的结构上，进一步明确正四面体的模型(面、线、角)。

问题：甲烷是最简单的烃，它的分子式为什么是CH4，而不是CH3、CH2或者CH？说明你的理由。请用球棍拼插甲烷分子，你能拼出几种？

资料分析：甲烷分子中的2个H原子被2个Cl原子代替可形成二氯甲烷，其结果只有一种。请根据资料判断，甲烷是哪一种结构(如图2、图4所示)？

图2

图3

辅助实验：将4个充气的气球用一根橡皮筋捆扎在一起，请大家看一看它们将怎样分布？

任务2探究情况：甲烷分子的空间构型是一个难点，学生已有的知识是甲烷的电子式和结构式，都是写成平面的，在给出资料后，学生进入了热烈的讨论，一些学生讨论却无法接受甲烷分子不是平面的这个结论。这时候教师让其中一个学生帮忙进行辅助实验。将4个充气的气球用一根橡皮筋捆扎在一起，学生一下子就理解了立体结构是怎样的，因为亲眼看到了正四面体的形成，继续分析二氯甲烷只有一种结构也变得很顺利。

(3)学习任务3：认识简单烷烃(指向目标2，3，4)

本任务主要使学生在甲烷的结构基础上了解乙烷、丙烷、丁烷的结构并归纳烷烃的成键特点均为碳碳单键和碳氢键。教学方法采用学生动手拼插模型和讨论归纳小结相结合。评价方法采用“同伴互评”与“教师点评”相结合的多元评价方式保障教学目标的达成。

问题3 ：甲烷是含1个碳原子的烃，那么含2个、3个、4个碳原子的烃该是什么样？请你用球棍拼插出来，注意模型中各原子间均共用一对电子，即只有单键(归纳如图4所示)。

图4

检测反馈：(略)。

自我提升：思考：戊烷有几种同分异构体呢？你能拼插出来吗？(回家以后可以自己找材料拼插)

三、教学反思

1.在深度体验中进行高阶思维

高阶思维必须在学生全身心投入、经历思维探索过程中才能激发出来。教师设计教学环节要注意引导学生的思维，教材中的知识有些是比较呆板的陈述，需要想方设法将其设计成精彩的思维过程，既不能不给台阶，又不能给太多台阶，让学生在思维的过程中不断提升自己，发现，再发现，创造，再创造，在深度思维体验中获得成功。本案例在甲烷结构的教学中由学生已知的甲烷分子式、电子式出发，通过资料讨论分析得出甲烷的空间结构，并通过气球实验模拟电子对之间的作用力而证明甲烷的空间结构，让学生体验和领悟科学的思维方法。在甲烷的基础上逐步增加碳原子，由学生自己动手拼插模型，探索烷烃的结构特点，学生在深度体验中把握了新知识的发生、发展及衍变规律，有利于学生将新知识融入原有的知识结构。

2.在讨论反思中进行高阶思维

讨论反思是学生思维的碰撞，在讨论甚至是争论的过程中使学生自然达到高阶思维。自主学习单有意识地设计了3个主要问题的讨论，引导学生在讨论反思中进行高阶思维。在认识“烃”和“烃的衍生物”环节通过组成元素异同的问题讨论使学生迅速明确概念；在认识甲烷的环节中通过甲烷分子中氢原子数目的确定及可能结构的讨论碰撞使学生思维得到发散，明确了甲烷分子为什么不是平面结构而是空间四面体结构；在认识简单烷烃的环节中，通过碳原子数增加分子模型会发生怎样的变化引导学生对简单问题的结构进行归纳小结，进一步明确了常见烷烃的分子式、结构式及结构简式。在课堂上通过与教师、同伴、文本及自我的平等对话讨论碰撞思维、批判反思，对所学的知识充分理解内化，提升学习品质，促进高阶思维。

四、结语

教师在教学的过程中要积极探索设计适合学生的自主学习单，促进学生的高阶思维发展。