甘肃 李云雷 车 琳

思维导图[上世纪八十年代，由英国心理学家托尼·博赞(Tony buzan)提出]，在教育教学上，它是一种新的思维模式，即教师以“思维导图”为基点，构建以问题学习、讨论活动为基础的引导式、探究式学习，促使学生进行“知识建构”“知识应用”和“意义构建”三个层级的研究学习，也是应课程改革对化学学科核心素养培育与提升的基本途径，尤其有助于学生认识事物的全貌和系统性的认识事物，构建结构化知识体系，而且具有评价思维的维度、深度、批判性和创造性思维能力的重要功能，便于促进高阶认知，使知识有效内化。

为了更好、更快、更高效地落实学科核心素养，在课堂教学中教师通过三个不同层级，层层深入，环环相扣，由浅及深地引导学生，通过“思维导图”形成基本的“知识建构”，将琐碎且难以记忆的化学知识形成一个完整的体系；通过让学生不断练习对应习题，提升学生“知识应用”的能力，提高学生从多角度认识外界事物的思维及能力，从而更好地在实践应用层面上对所学内容做更深地理解，学生通过实践—认识—实践，不断质疑、分析、讨论再实践的过程，自然形成了对所学知识体系的学科核心素养，最终使知识内化，获得内核的“意义构建”层。教师应力求学生能从低层次思维的学习阶段发展成长为高层次思维高效率且更加有意义的学习阶段。

在一线的化学教学中，由于化学学科特有的属性，即化学主要是以实验为基础的一门学科，“新课改”中更是强调了实验的重要性，以及联系化学反应中学生对反应条件的控制的认知是孤立的，零散的，缺乏将其整合和系统化的过程，同时也基于基础化学知识的繁杂性、琐碎性、抽象性以及难于记忆等特点，学生整体缺乏对知识的深层加工和深层理解，因而没能建立解决该类问题的思维模型。为此，笔者尝试通过使用思维导图，在乙酸的酯化反应的教学中，优化学生的“知识建构”“知识应用”“意义构建”三个层级的建构，促使学生进行高阶思维的深度学习，进而提升学生的化学学科核心素养，见图1。

图1 化学学习的三个层级

一、利用“思维导图”落实“知识建构”过程中宏观辨识能力与模型认知能力

“乙酸的酯化反应”是以实验为依托展开的，学生在课前通过预习教材内容，课前绘制出图2所示思维导图的草图，图2中的内容只是乙酸酯化反应最基础的现象表征，即宏观现象，且有待完善。然后教师可以以典型的情景问题探究法投放“问题包”，不断引导学生进行深入的讨论，获取解决问题的发散式思维，拓宽学生思维，修正思维导图。

图2 乙酸的酯化反应的预习草图

学生通过预习可知，乙酸与乙醇可发生酯化反应，那教师应如何科学高效的设计出相应的实验方案呢？仔细分析，教师可以从化学的实验思维模式出发，具体分三步进行设计：(1)通过反应原理设计可行的反应装置；(2)思考如何才能加快反应的进行，如何控制反应条件；(3)思考如何在获得更多较纯的产物的同时而不污染环境呢？

首先根据反应原理，教师可设计出液液加热制取乙酸乙酯的装置，主要有图2中的三种装置，具体哪种装置的实验效果最好，还需继续分析。其次，如何通过控制反应条件提高酯化反应的速率呢？教师可从影响化学反应速率因素的角度作进一步的分析。通过分析乙酸与乙醇的分子结构，可知乙酸与乙醇反应生成的是乙酸乙酯中的酯基键，需乙酸与乙醇分子间脱去一分子水，因此，该反应须在一定的催化剂的作用下方可进行，那么具体选什么催化剂合适呢？根据物质的脱水性，选用浓硫酸作催化剂。教师可以试问学生稀硫酸可以么？稀盐酸呢？如若可以，那么催化剂的本质是什么呢？教师可引导学生分组做四组对比实验进行验证所提问题。第一组：加浓硫酸，获得的产物中有较多的油状液体且有香味，原反应的混合液出现了溶液变为棕褐色的现象(教师引导学生分析应是浓硫酸的强氧化性导致的)；第二组：加稀硫酸，在其他实验条件相同时，同样也获得了少量的油状液体；第三组：加稀盐酸，在其他实验条件相同时，同样也获得了少量的油状液体；第四组：未加任何催化剂，较长时间后试管中仍无任何的油状液体产生。最终教师引导学生通过分析、讨论，总结出催化剂的本质为提供H+，那又为何采用浓硫酸，学生总结分析出是因为酯化反应是可逆反应。同时为了提高酯化反应的反应速率，还可适当升高温度。由于反应需要加热，而乙酸与乙醇的沸点都较低，反应蒸发出的乙酸乙酯中混有乙酸与乙醇的杂质，那如何获得较纯净的乙酸乙酯呢？学生通过思考、交流、总结出可用H2O或者NaOH溶液来吸收乙酸和部分乙醇。假设(1)如果选用H2O，教师引导学生仔细分析后发现，乙酸和乙醇除了能溶于水之外，也溶于乙酸乙酯，因此不能选用水。假设(2)如果选用NaOH溶液，同样引导学生分析后发现，乙醇可溶于NaOH溶液，乙酸可与NaOH溶液反应，但乙酸乙酯也能与NaOH溶液反应，因此不能选用。那教材中为什么选用的Na2CO3溶液呢？分析可知其有以下三点优势：(1)能溶解乙醇；(2)可与乙酸反应除去乙酸；(3)可降低乙酸乙酯的溶解度。最后一问，如何才能最大程度的获取更多的乙酸乙酯？教师可引导学生利用化学平衡移动的思维提出可行性方案。整个实验过程需要学生将酯化反应的知识进行有效地扩散，如同人的脑神经一样，从一个知识点迁移到另一个知识点，形成知识点之间地有效迁移。据此，教师引导学生进一步完善思维导图(如图3)，当学生展示图3时，教师可以看到学生在分析问题、探究问题以及解决问题等方面的能力得到了很好地提升。这种从宏观分析实验的模式，可以防止学生盲目地学习，同时实现了知识的主动建构。

图3 乙酸酯化反应的知识建构

二、利用“思维导图”落实“知识应用”过程中的微观探析与模型认知

2.1 探究酯化反应的微观断键机理

为了使学生深入理解学习，即了解乙酸与乙醇是如何脱去水分子而形成酯基键的，教师可从理论上向学生分析“同位素示踪法”，让学生认识到水分子是由乙酸脱去的羟基与乙醇脱去的氢原子结合生成的，即“酸脱羟基醇脱氢”。同时教师通过多媒体Flash动画向学生展示乙酸与乙醇发生酯化反应的断键机理，将微观世界的变化可视化，提高学生微观探析的能力，同时进一步引导学生完善思维导图(如图4)。

图4 乙酸酯化反应的微观探析

2.2 利用思维导图提升学生的变化观念核心素养、科学探究能力和模型认知能力

教师通过对乙酸与乙醇酯化反应的宏观现象与微观机理的综合分析，使学生形成了对酯化反应的基本认知模型。既然如此，学生根据微观机理“酸脱羟基醇脱氢”分析可知酸必须为含氧酸，醇可以为一元醇、二元醇或多元醇等，乙酸与乙醇发生酯化反应脱去了一分子水形成一个酯基，说明一个羧基和一个羟基可脱去一分子水形成一个酯基，因此，学生可知二元醇与二元酸可脱去两分子水形成两个酯基。了解了比例关系，教师引导学生继续通过微观机理分析形成酯的结构，发现除了可形成链状结构，还可形成环状结构即环酯，在整个引导分析过程中，不断提升学生的科学探究能力和变化观念的学科核心素养，同时形成一定的认知体系，继续优化思维导图(如图5)。

图5 酯化反应的思维模型建构

三、将思维导图升级到提升学生科学精神与社会责任意识中

乙酸与乙醇作为生活中常用的有机溶剂，对其在生活及生产中的应用以及存放都需注意。乙醇作为一种易燃的有机溶剂在其应用中需引起格外重视，尤其作为消毒试剂时要注意防止火灾的发生；其作为酒精的主要成分时，需明确乙醇与工业酒精的不同，以防造成个人生命危险。乙酸及乙酸乙酯在食品工业及香料工业方面的重要性，也在时刻强调学生在学习过程中应承担起相应的社会责任与自我责任，在日后长久的生活与学习中不断培养科学精神及社会责任意识。

因此，好的化学“核心课堂”，学生需在教师的引导下，在不断思考核心主题的前提下，利用“思维导图”，不断深入学习，由低级的表征知识逐渐深入，有效迁移，形成知识的内化，使琐碎的化学知识做到形散而神不散的状态。俗话说：补知识不如补思维，学知识不如学方法。学生与学生之间的差别，其实都是思维模式的差别。当学生不断提升思维模式时，也是在不断提升其推理能力、探究能力、变化观念等化学学科核心素养，同时教师的专业水平也得到了很大程度地提升。