PCK 內(nèi)容視域下人教版“醛”課堂教學(xué)

黃海金,潘振蓓,章景佩,劉紫薇,計從斌

(上饒師范學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,上饒 江西334001)

美國教育學(xué)家Shulman教授于1986年首次提出學(xué)科教學(xué)知識(Pedagogical Content Knowledge,簡稱PCK)概念,該概念內(nèi)涵主要是指：“教授者的一般教學(xué)經(jīng)驗、教育學(xué)、學(xué)科教學(xué)知識和哲學(xué)歷史等相關(guān)知識的特殊整合”[1]。PCK 是多種知識的綜合,包含教師對學(xué)生及其自身特點的知識、課程知識、教法知識和教學(xué)情境知識,具體來說是“用專業(yè)學(xué)科知識與教育學(xué)知識的綜合去理解特定單元的教學(xué)如何組織、呈現(xiàn)從而來適應(yīng)學(xué)生的不同興趣和能力”[2]。Grossman作為Shulman理論的繼承者于1990年對PCK 概念給予了新的理解和詳細(xì)闡釋,將其分成四部分內(nèi)容：(1)學(xué)科知識的內(nèi)涵及價值；(2)課程知識及學(xué)科思想；(3)學(xué)生面臨的基本技能與方法；(4)課堂教學(xué)的過程與策略,四個部分內(nèi)容的融合運用是PCK 的核心觀點[3—4]。

根據(jù)Grossman的PCK發(fā)展理論,PCK四個內(nèi)涵主要指的是：(1)學(xué)科知識主要是從教學(xué)內(nèi)容角度進(jìn)行剖析,對教學(xué)內(nèi)容有清晰的認(rèn)識,并挖掘課程內(nèi)容的教育價值、學(xué)生學(xué)習(xí)后的思維價值及情感、態(tài)度與價值觀發(fā)展的價值；(2)課程知識主要是特定教學(xué)內(nèi)容與其他相關(guān)內(nèi)容的聯(lián)系,這些內(nèi)容之間有著怎樣的實質(zhì)性聯(lián)系；(3)學(xué)生知識主要剖析學(xué)生在具體教學(xué)內(nèi)容過程的學(xué)習(xí)中遇到的經(jīng)驗和困難,了解學(xué)生已有的學(xué)習(xí)經(jīng)驗和可能存在的困難,及學(xué)生的認(rèn)知水平差異而導(dǎo)致的對于相應(yīng)教學(xué)內(nèi)容的問題迷思；(4)教學(xué)知識是幫助學(xué)生學(xué)會具體教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)策略,主要指教學(xué)內(nèi)容的組織、教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)手段及學(xué)習(xí)活動的設(shè)計等。現(xiàn)以人民教育出版社選修5“醛”為案例[5],結(jié)合2017年新課標(biāo)要求[6],從PCK內(nèi)涵的四個方面進(jìn)行反思分析,為教師在教學(xué)設(shè)計及課堂教學(xué)過程中提供一定的幫助,使該部分知識內(nèi)容在課堂教學(xué)中更有效地實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。

1 基于PCK 內(nèi)容的“醛”的教學(xué)分析

1．1 學(xué)科知識的內(nèi)涵及價值

醛類化合物是有機(jī)化合物中一類重要物質(zhì),在中學(xué)階段學(xué)生認(rèn)識醛的基礎(chǔ)是建立于對生活中防腐與建材商品的認(rèn)識,如裝修材料能釋放甲醛及醫(yī)藥上使用的福爾馬林溶液,這些內(nèi)容屬于學(xué)生在學(xué)習(xí)“醛”之前已有的知識經(jīng)驗。選修5教材在呈現(xiàn)“醛”的知識內(nèi)容時,先重點介紹了乙醇的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),通過羥基官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)特點所體現(xiàn)出的化學(xué)性質(zhì),促進(jìn)學(xué)生構(gòu)建“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的思維模型,使學(xué)生能將該思維模型遷移到其他有機(jī)物官能團(tuán)所體現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)問題教學(xué)上,這有利于幫助學(xué)生在羥基官能團(tuán)性質(zhì)學(xué)習(xí)后利用思維模型去推測醛基官能團(tuán)結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出的可能的化學(xué)性質(zhì)。課程實施過程中以“乙醛溶液”作為醛的代表物,利用新課程教學(xué)理念展現(xiàn)醛的化學(xué)性質(zhì),讓學(xué)生感受“性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”的觀點,在課堂最后的教學(xué)環(huán)節(jié)通過引導(dǎo)讓學(xué)生總結(jié)出醛類化合物的主要性質(zhì),并拓展醛類化合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)的基本規(guī)律。在“醛的性質(zhì)”教學(xué)中,學(xué)生需深度掌握和鞏固正確地觀察和準(zhǔn)確地描述實驗現(xiàn)象的基本技能,進(jìn)而達(dá)到由現(xiàn)象到本質(zhì)、由感性到理性、由宏觀到微觀的推理和分析這一能力要求,逐步提高化學(xué)核心素養(yǎng)。

1．2 課程知識及學(xué)科思想

1．2．1 課程呈現(xiàn)的知識內(nèi)容

課程標(biāo)準(zhǔn)要求在“醛”的教學(xué)中,學(xué)習(xí)的重點內(nèi)容是以“乙醛”為例,認(rèn)識其結(jié)構(gòu)特點、化學(xué)性質(zhì)、轉(zhuǎn)化關(guān)系以及在生產(chǎn)生活中的重要應(yīng)用；難點內(nèi)容是乙醛分別與銀氨溶液、新制氫氧化銅發(fā)生氧化還原反應(yīng)的方程式書寫與醛基的檢驗,并應(yīng)用到其他醛類化合物相應(yīng)方程式的書寫[6]。通過教材分析確定乙醛的物理性質(zhì)可由學(xué)生自主學(xué)習(xí)完成,以問題引導(dǎo)的方式完成乙醛的銀鏡反應(yīng)、乙醛與新制氫氧化銅的反應(yīng)、乙醛的催化氧化和加氫還原反應(yīng)等知識內(nèi)容的教學(xué),拓展引申出乙醛與酸性KMn O4溶液反應(yīng)、乙醛與Br2水反應(yīng)的實驗,掌握醛基的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。通過甲醛與銀氨溶液、新制氫氧化銅反應(yīng)的實驗以及催化氧化、加氫還原內(nèi)容等強(qiáng)化對醛基反應(yīng)本質(zhì)的理解。

1．2．2 化學(xué)思想方法

以乙醛的實驗探究為重點,理解醛的化學(xué)性質(zhì),讓學(xué)生體驗“性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”的化學(xué)觀念。掌握研究物質(zhì)性質(zhì)的實驗方法——實驗比較法。在進(jìn)行實驗比較法探究性質(zhì)時,運用“類比推理”方法進(jìn)行探究學(xué)習(xí),提高學(xué)習(xí)遷移能力,根據(jù)實驗現(xiàn)象,討論分析,得出結(jié)論。

1．3 學(xué)科知識與方法

學(xué)生在學(xué)習(xí)“醛”之前,已經(jīng)學(xué)習(xí)過醇的相關(guān)性質(zhì),同時在實際生活中也積累了一定的知識和經(jīng)驗(如室內(nèi)裝潢涉及的甲醛污染),這些生活中的經(jīng)驗和將獲得的知識密切相關(guān),有著千絲萬縷的聯(lián)系,使學(xué)生在學(xué)習(xí)“醛的性質(zhì)”有了“支點”,它們是形成新知的認(rèn)知基礎(chǔ)。

在羥基官能團(tuán)化合物的學(xué)習(xí)中,醛的學(xué)習(xí)具有相似性,它是由醛基官能團(tuán)與烴基組成。在教學(xué)過程中要注意研究醛基的結(jié)構(gòu)特點及化學(xué)性質(zhì),注意對比羥基和醛基的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的區(qū)別及聯(lián)系,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會運用變化觀去思考問題,掌握醇與醛之間官能團(tuán)轉(zhuǎn)化的基本規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生遷移學(xué)習(xí)能力。另一方面,醛基的氧化反應(yīng)中醛與銀氨溶液、新制氫氧化銅反應(yīng)的化學(xué)方程式的正確書寫對學(xué)生的理解能力、邏輯思維能力要求較高,也是醛的學(xué)習(xí)難點。

1．4 教學(xué)過程與策略

1．4．1 教學(xué)思路及過程

根據(jù)教育學(xué)及心理學(xué)的基本原理,學(xué)生與新知識之間是主體與客體的關(guān)系,使兩者產(chǎn)生良好關(guān)系就需要合適的情境,這種情境是課堂教學(xué)的第一要素,是為學(xué)生在新的知識中提供認(rèn)知基礎(chǔ),也是為整個課堂教學(xué)完成三維目標(biāo)的基礎(chǔ)保障。醛的教學(xué)首先是從合適的情境中依靠乙醇先行組織材料完成橋梁作用,整個教學(xué)過程從創(chuàng)設(shè)情境到知識內(nèi)化需要經(jīng)歷課前預(yù)習(xí)、課題引入、新課學(xué)習(xí)、鞏固提高及總結(jié)拓展等環(huán)節(jié)(如圖1)。

圖1 醛的教學(xué)思路及過程

【創(chuàng)設(shè)情境、引入課題】生活情境中建立對醛的初步認(rèn)識,如甲醛(裝飾裝潢)、檸檬醛(檸檬水果)、肉桂醛(桂皮)、丁香醛(香料)等。

【新課學(xué)習(xí)】乙醛結(jié)構(gòu)認(rèn)識；利用乙醇結(jié)構(gòu)與性質(zhì)進(jìn)行類比推理,通過探究歸納出乙醛的化學(xué)性質(zhì)。

【知識遷移與能力提高】依據(jù)乙醛與銀氨溶液、新制氫氧化銅反應(yīng)的特點與規(guī)律,寫出其他常見醛(如甲醛、戊醛、肉桂醛和葡萄糖)與銀氨溶液、新制氫氧化銅反應(yīng)的化學(xué)方程式。

【總結(jié)拓展】醛類化合物反應(yīng)的“官能團(tuán)轉(zhuǎn)化”的基本規(guī)律(如圖2)：

圖2 醛的教學(xué)知識內(nèi)容導(dǎo)圖

1．4．2 難點突破

a．銀氨溶液和新制Cu(OH)2懸濁液是如何配制的? 混合物中主要成分分別是什么?

b．銀鏡反應(yīng)實驗、乙醛與新制Cu(OH)2反應(yīng)實驗成功的關(guān)鍵是什么?

c．遷移提高,突破難點,建立知識網(wǎng)絡(luò)書寫甲醛發(fā)生銀鏡反應(yīng)及與新制Cu(OH)2反應(yīng)的化學(xué)方程式。

1．4．3 教學(xué)手段

以問題為切入點,采用邊講邊實驗的方式,學(xué)生實驗探究,教師引導(dǎo),學(xué)生思考討論。

1．4．4 “醛”教學(xué)流程

復(fù)習(xí)回憶“醇”所學(xué)內(nèi)容,以官能團(tuán)為主線構(gòu)建乙醇、乙醛及乙酸知識網(wǎng)絡(luò),根據(jù)知識網(wǎng)絡(luò)設(shè)置問題進(jìn)行討論、實驗探究。

問題1．乙醛能被一些弱氧化劑(如銀氨溶液、新制Cu(OH)2)所氧化,那能夠被中學(xué)課程里遇到的一些強(qiáng)氧化劑所氧化嗎?

學(xué)生思考討論,提出方案：乙醛與酸性高錳酸鉀溶液；乙醛與溴水反應(yīng)等。

實驗探究1．乙醛與酸性高錳酸鉀溶液：

取適量乙醛溶液,滴加酸性高錳酸鉀溶液后并振蕩,觀察實驗現(xiàn)象并做好記錄。

實驗探究2．乙醛與溴水反應(yīng)：

取適量乙醛溶液,滴加飽和溴水,振蕩,觀察實驗現(xiàn)象并做好記錄。

問題2．實驗顯示,乙醛不僅與銀氨溶液及新制Cu(OH)2等弱氧化劑反應(yīng),也能與強(qiáng)氧化劑(酸性高錳酸鉀溶液、溴水)反應(yīng),這與醛類物質(zhì)中的哪一種結(jié)構(gòu)的性質(zhì)有關(guān)? 這種結(jié)構(gòu)特點決定了醛具有什么樣的化學(xué)性質(zhì)?

問題3．甲醛屬于最簡單的醛,它能像乙醛那樣與上述這些弱氧化劑發(fā)生反應(yīng)嗎? 請通過實驗來檢驗。

學(xué)生思考,實驗探究,記錄現(xiàn)象,完成反應(yīng)方程式。要求寫出檸檬醛、葡萄糖等含醛基化合物在銀氨溶液、新制Cu(OH)2中的反應(yīng)方程式,并預(yù)測實驗現(xiàn)象。

問題4．醛基存在C＝O 雙鍵結(jié)構(gòu),具有不飽和性,能與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)；同時也含有極性C—H 鍵,與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)C—H 被氧化,變成C—OH。請推測出甲醛和葡糖糖分別與氫氣和氧氣的反應(yīng)方程式。

學(xué)生分組討論,利用乙醛的加成及氧化反應(yīng)進(jìn)行遷移,寫出相應(yīng)方程式。

2 教學(xué)反思

2017版新課程標(biāo)準(zhǔn)里關(guān)于“烴的衍生物的性質(zhì)與應(yīng)用”教學(xué)中要求認(rèn)識醛的組成和結(jié)構(gòu)特點、性質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系及其在生成、生活中的重要應(yīng)用[6],本節(jié)課緊緊圍繞乙醛與氧化劑的反應(yīng)(銀鏡反應(yīng)、與新制氫氧化銅反應(yīng))、乙醛的催化氧化和加氫還原進(jìn)行教學(xué),同時引申遷移至乙醛與常見的強(qiáng)氧化劑(酸性高錳酸鉀溶液、溴水)反應(yīng)的實驗,同時也對特殊的醛如甲醛的相關(guān)實驗及對應(yīng)方程式的書寫進(jìn)行了深入討論。在課堂教學(xué)中,實驗是本課程過程與方法的重要載體,學(xué)生在實驗中往往沉浸在實驗的樂趣中而忘記記錄實驗現(xiàn)象,因此課堂中教師要不斷強(qiáng)化實驗課的意圖,引導(dǎo)學(xué)生及時觀察并記錄,便于現(xiàn)象質(zhì)疑、探究分析,養(yǎng)成規(guī)范的實驗素養(yǎng)。