何笑凡

摘 要：真实情境、学生活动、化学知识是化学课堂重要部分，通过它们之间的不断联动可以推动课堂，实现化学学科核心素养的落实。在“点线面”视角下引导学生认识高分子材料微观结构与材料性能之间的联系，开展情境线、活动线、知识线、素养线“四线”联动的化学课堂，培养学生化学学科核心素养，增强社会责任感。

关键词：核心素养；“四线”联动；点线面；有机高分子材料；绿色化学

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》指出，普通高中的培养目标是进一步提升學生的综合素质，着力发展核心素养，使学生具有理想信念和社会责任感，具有科学文化素养和终身学习能力，具有自主发展能力和沟通合作能力[1]。高中化学“四线”联动课堂的“四线”指的是情境线、知识线、活动线和素养线。素养线是“核”，其他三线作为“三翼”围绕素养线相互联系，共同推动学生素养线的不断延伸。情境中不断出现的问题，激发学生思考并设计探究活动方案，学生在教师引导下进行相关化学知识的学习，逐渐形成化学学习的关键能力和必备品格，落实化学核心素养。利用活动线的探究和知识线的学习，引导学生辩证地看待问题和正确寻找解决问题的方法。

一、“四线”联动教学的意义

高中化学课堂中，情境推动的明线和知识的暗线是教师的常规设计，与言语传授的教学方式相比，情境学习能够让学生在一种真实而自然的情境中，潜移默化地习得大量的内隐知识，又在现实环境中自然而然地运用这些显性知识和内隐知识[2]。但课堂应是学生为主体的课堂，学生活动是课堂的重要组成部分，对情境问题的解决和化学知识的学习有着推动作用。学生在活动中围绕情境问题进行化学知识的学习与建构，在知识建构过程中实现核心素养的提升。而活动中出现的新情境问题反过来再次激发学生的热情，开展新的探究活动和学习知识。这样，核心素养线的落实变成一种自然持续、自主延伸的过程。

二、教学目标和思路的确立

（一）教学目标

以必修《化学》第二册第七章第二单元“乙烯与有机高分子材料”内容为例。从知识层面而言，学生已认识乙烯的性质，学习了加成反应；对生活中一些常见的有机高分子材料有接触；对“白色污染”也有一定的认知。从能力层面来看，知道微观结构决定性质，已有从微观角度去认知宏观事物性质的意识[3]。基于此，本节课要求学生认识常见有机高分子材料，理解加聚反应，能从有关材料、环境等方面进行必要的探讨和分析，预设如下教学目标：

1.通过认识常见有机高分子材料，了解其在生活方面应用。辩证地看待“白色污染”问题产生的原因，落实科学态度与社会责任的素养。

2.通过球棍模型拼搭活动，学会利用微观模型去解释性能特点的思维方法。建立结构、性能和应用之间的联系，培养证据推理与模型认知、宏观辨识和微观探析的素养。

3.探索减少“白色污染”的途径，提升应用知识和解决问题的能力，体现科学探究和创新意识的素养。

（二）设计思路

在真实情境下设计活动，解决实际生活中的问题，有利于夯实学生的基本知识，发展学生的关键能力，培养学生的核心素养[4]。“四线联动”教学设计思路如下：

情境线索：“限塑令”限制吸管使用—分析汽车轮胎橡胶性能要求—如何增加橡胶强度—回扣颁布“限塑令”的原因—进行白色污染问题解决办法的探讨

活动线索：调查吸管使用体验—拼搭线型分子（PE、PP）模型—天然橡胶球游戏—“交联”设计拼搭—PET瓶受热实验—阅读回收PET瓶制大衣新闻—使用可降解PLA吸管

知识线索：了解常见高分子树脂—单体、链节、聚合度概念，聚合反应方程式—线型分子交联增强—热塑性—有机高分子的降解

素养线索：证据推理和模型认知—宏观辨识和微观探析—科学态度与社会责任—科学探究和创新意识

以“点线面”的几何视角，采用跨学科联系从微观结构变化去体会宏观性能改变，把学习的主动权交给学生，创新设计如下：“点”对应单体，“线”对应线型高分子，“面”对应体型高分子；由“点”（单体）聚合成“线”（线型高分子），由“线”交联成“面”（体型高分子）。另一方面，“面”可变“线”，“线”也可变“点”，线型高分子因热塑性可回收成新产品，线型高分子降解成单体小分子，可实现环境友好。

（三）课堂实录

教学环节一 生活情境，引入思考问题

在课前活动环节，教师安排学生分组调查奶茶店使用的一次性吸管种类，随机采访消费者对于吸管使用的体验，查阅生产吸管材料的相关信息。

在调查后，教师要创设情境设置疑问：学生汇报调查情况，总结“限塑令”实行后消费者对纸吸管使用体验。顾客普遍抱怨纸吸管用着很快就变软了，还有较难戳破奶茶的包装的问题。传统的一次性吸管的材质是什么成分？国家为什么要出台“限塑令”呢？

这期间教师要适度地引导学生了解常见的一次性吸管材料是聚乙烯或聚丙烯，属于一种塑料，是有机高分子材料的一种。

【知识问题1】上节课我们已经学习了乙烯的性质，那么乙烯到聚乙烯的变化如何实现？

【学生活动1】四名同学一组，利用先前组装好的一些乙烯分子球棍模型，结合 “聚”的释义（本意指“会集”），进行分组讨论，提出聚乙烯可能的形成方式。请各小组展示本小组的聚乙烯球棍模型片段，说明组装的方式，并把相同思路小组的模型片段继续连接。

【生1】碳原子最外层有四个电子，与其他碳原子以共价键连接。

【生2】乙烯分子中碳原子之间呈双键，聚乙烯是把一些乙烯分子按一定规律“聚”在一起，很可能是双键发生断裂，两分子乙烯之间成键连接。

【教师小结】高分子材料由小分子聚合而成。

设计意图：本节课以学生常见的吸管种类引入，引导学生对发布“限塑令”原因的思考，以已知乙烯结构特点及中文“聚”的含义，借助球棍模型拼搭，激发学生自主认知加聚反应，从而培养学生主动思考习惯。

教学环节二 从“点”到“线”，链状聚合

在教学环节二开始，教师要引导学生了解一个知识点：乙烯分子断开双键中一根键，乙烯小分子通过共价键连接成较长链分子，最终会变成分子量很大的高分子，这样的反应叫作聚合反应，乙烯变成了聚乙烯。从反应的机理上看，这种连接方式也是加成反应的一种形式，即加聚反应。

【知识活动1】单体、链节、聚合度、聚合物的概念，加聚方程式的书写。

【学生活动2】既然乙烯形成聚乙烯是小分子的“点”到“线”的过程，那么丙烯也可以是这种“点”。请分组搭建聚丙烯的球棍模型，并写出合成聚丙烯的方程式。两名同学负责搭建聚丙烯模型，两名同学书写生成聚丙烯的方程式，各自完成后对比。

【学生活动3】阅读资料，根据生活使用需求，将人工合成有机高分子材料与常见用途连线。

【教师小结】数学中我们知道点能连成线，我们把单体小分子看作是“点”，如果替换单体的“点”，就能得到更多种类的“线”，而每一种“线”就是一种新的聚合物。

设计意图：数学几何中有“点线面”的概念，通过学生拼搭活动，直观理解小分子单体如何形成聚合物，学会书写加聚反应方程式，活动作载体，情境作延伸，知识作学习，从而培养证据推理与模型认知的核心素养。

教学环节三 引导探究，由“线”到“面”

在这个环节我们要做一个情境延续：有机高分子材料中的天然橡胶也是一种线型分子，广泛用作轮胎原料，展示天然橡胶球。

【学生活动4】学生用天然橡胶球游戏，并思考天然橡胶是否能够满足轮胎的性能要求？

【生3】轮胎要有一定的强度，需要能够支持一吨多的载重量，还需要有很好的耐磨性能。

【生4】除了有一定强度外，还需要一定的弹性，乘客的体验会好些。

【生5】天然橡胶是一种线型结构，这个天然橡胶球弹性的确不错，但强度似乎还不够。

【知识资料1】①线型分子结构有一定弹性，但强度和韧性差。②网状分子结构具有更好的强度、韧性、弹性和化学稳定性。

【知识问题2】如何对天然橡胶进行改良？因为天然橡胶没有足够的强度，不能直接用来制造轮胎。网状分子能很好地提高轮胎的强度等性能。

【知识问题3】线型到网状分子如何转化？观察天然橡胶片段，从结构上看有什么可能？

【知识资料2】热固性高分子是指先形成预聚物，成型时经加热使其中潜在的官能团继续反应成交联网络结构而固化，再加热时不能熔融塑化，也不溶于溶剂，高强度、耐热性好，如硫化橡胶等。

【学生活动5】观察拼搭好球棍模型结构，尝试将进行网状连接。

【教师小结】结构变化：点—线型—三维结构；物质变化：异戊二烯单体—聚异戊二烯—硫化橡胶（交联后的聚异戊二烯）

设计意图：通过天然橡胶球的实物感受和轮胎性能需求之间产生认知冲突，结合已知高分子结构性能知识，引导学生对线型微观结构观察，找到改良强度的可能方式，再次通过球棍模型拼搭，直观感受结构改变带来的性能变化，培养学生宏观辨识和微观探析的素养。

教学环节四 “线”型再生，循环利用

【情境回扣】展示垃圾围城的图片，我们生活已经离不开高分子材料，但同时面对“白色污染”，我们该怎么办？

【学生活动6】PET（聚对苯二甲酸乙二酯）塑料的受热实验。取两个PET材质大小一样的塑料瓶，一个注满冷水，另一个注入热水。稍等片刻后，比较两个瓶子形状变化。

【知识资料3】PET是线型热塑性高分子。受热会变软，在一定温度范围内熔融流动，能反复加热熔化，冷却后成型。PET塑料瓶制造的时候一般通过吹塑工艺“拉”出而存在残余应力，受热变软后应力释放，分子链段重新蜷缩，宏观表现就是瓶子缩小。

【学生活动7】阅读“PET瓶摇身变大衣”的新闻：我们身边矿泉水瓶大多是PET材质，如果把PET原料被按色分类，切成碎片，然后熔化，是进行纺织品的制造是一个循环利用的途径。一个16升容积的瓶的原料可以做成一件毛衣，在商场里的售价是原料的100倍以上。

【教师小结】介绍有机高分子材料之一—纤维

教学环节五  破“线”成“点”，环境友好

【情境回扣】奶茶店使用另一种聚乳酸（PLA）吸管，为什么它不在限塑令内？

【知识资料4】聚合物的分子骨架结构断裂成小的链段，继续变成小分子物质，就实现降解。

【知识问题4】请比较聚乳酸和聚乙烯断裂部位共价键差异。

【生6】聚乳酸通过一定条件下酯键的断裂，变成水和二氧化碳，从而实现物质循环。传统塑料如聚乙烯分子中是碳原子与碳原子连接形式是碳碳单键。

【教师小结】可以用水解或一些微生物对聚乳酸进行降解，变成小分子，进行生态循环。而聚乙烯的碳碳单键稳定性较高，不易被破坏，在泥土里也找不到能将其降解的微生物或酶。

【课堂总结】从“点线面”的角度再看有机高分子材料特点

【课后拓展】查相关资料，思考PLA材质如何进行物质循环，实现环境友好。

设计意图：以上两个环节设计是“白色污染”的解决可能途径，途径一通过PET瓶受热变化的学生实验及矿泉水瓶变大衣的新闻，让学生了解线型的有机高分子材料是可以回收利用的。活动线实验支撑知识线延伸，情境线可循环回收地拓展，增强了学生爱护环境，绿色环保的社会责任。途径二是通过情境线另一种PLA吸管的结构分析，破“线”成“点”，进行物质循环，激发学生科学探究和创新意识。

（四）教学反思

1.依托生活情境线，推动课堂发展

在本节授课前，让学生对一次性吸管使用情况进行调查后发现“限塑令”和塑料吸管的优良性能之间的情境冲突，激发学生学习热情，了解有机高分子材料的优良性能和应用，再从轮胎材料性能要求到PET塑料的回收利用及“白色污染”解决方向，一连串真实情境问题循序渐进，让学习目标具体化，始终引导学生探知活动，体会到学习化学知识的意义。

2.设计阶梯知识线，丰富教学内容

学生在本课前已经学习了乙烯及加成反应，结合“聚”的释义，使学生自主理解聚合反应。有机高分子材料虽种类繁多，但理解聚合反应就能触类旁通。通过“点”到“线”的聚合反应和 “线”到“面”的交联过程，从化学微观层面，数学几何角度，将单体、链段、长链分子等知识串联，又把塑料、橡胶、纤维知识自然地融入课堂活动中。由PET塑料的受热变形的实验过渡到纤维材料的介绍，传递“线”型分子可循环利用的环保意识。

3.活动线直析结构，帮助学生理解

课堂采用球棍模型进行高分子片段的搭建，橡胶长链的交联，高分子材料链的拆解等学生活动。不仅让学生理解透聚合反应过程，写出聚合反应方程式，还渗透了结构决定性质是化学学科的重要思想，培养宏观辨识和微观探析的化学核心素养。结合“点线面”的几何概念类比，直观表达高分子产品的生产和降解循环，很好地渗透科学态度与社会责任。

4.落实核心素养，增强社会责任感

通过搭建的微观模型，印证宏观性质结论，是培养学生宏观辨识和微观探析的核心素养重要手段；查阅相关信息，并能运用模型预测和解释材料性能，落实学生证据推理和模型认知的核心素养；学习化学知识尝试解决“白色污染”问题，培养学生科学态度和社会责任的学科核心素养。

结束语

“四线”联动方式不仅在课堂发挥重要作用，课前准备和课后拓展也是课堂的延伸，引导学生建立情境、知识、活动的自主联动，进行认知方法再应用和知识的拓展，不断提升学生的化学核心素养。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]付天嬋.基于核心素养的高中化学情境教学实践：以“探究铁盐和亚铁盐的性质”教学为例[J].中学课程资源，2023，19（1）：59-62，71.

[3]陈亚文.高中化学教学中“宏观辨识与微观探析”课堂建构[J].天津教育，2022（36）：55-57.

[4]张梦针，李海燕.项目式学习在中学化学课堂中的应用：以“如何解决生活中的白色污染”为例[J].教育现代化，2019，6（97）：241-243，251.