“有机化合物的结构特点”教学设计

周兴伟

摘要：有机化合物的结构特点是构成有机化学知识的基础,搞好此部分内容的教学有助于学生形成知识体系,培养学生的化学学科素养.据此基于“证据推理与模型认知”素养对“有机化学物的结构特点”进行了教学设计.

关键词：模型认知有机化合物高中化学

一、指导思想与理论依据

有机化学知识是中学化学重要的基础理论知识,也是整个化学领域研究不可或缺的一部分.有机化合物的结构特点反映了几种常见元素之间的内在联系,从而形成了数以千万计的物质系统,是科学研究的基本前提,高中阶段有机化合物的知识学习过程中,有机化合物的成键特点是学生有效学习有机化合物性质的理论基础,它所承载的学科思想能帮助学生有效建构有机化学知识体系,培养学生对于“证据推理与模型认知”的学科素养.

基于上述分析,在该章的教学中,将学生停留在简单预习及识记层面的基础知识加以整合,运用建构主义理论帮助学生在头脑中建立起认识、比较有机化合物结构的一般思路和方法.加强从分子结构视角看有机化合物,明确物质性质不同的根本原因在于有机化合物的分子结构不同,从而使学生建立起基于有机化合物结构特点的认识模型.

二、教学背景分析

1.学习内容分析

高考考查学生对知识体系和知识之间的联系.该节考纲要求是能判断简单有机化合物的同分异构体.有机化合物的结构特点是构成有机化学知识的基础,有助于学生形成知识体系.其教学价值主要体现在以下三方面:

(1)有机化合物的成键特点使知识的学习摆脱了零散、庞杂的窘状,而变得系统、有规律;

(2)有机化合物的成键特点的学习过程,是学生在化学键基础上重新认识物质结构、发现规律的过程,培养学生认识化学现象与模型之间的联系,能运用多种模型来描述和解释化学现象、预测物质及其变化的可能结果的学科核心素养.

(3)有机化合物的同分异构现象可以指导探索物质结构和性质的研究,预言新分子、新材料的发现.

在必修的基础上,学生应掌握的主要知识有以下4方面:(1)碳原子的成键特点;(2)键长、键角、键能的含义;(3)碳原子的sp3杂化与甲烷的结构;(4)有机化合物的同分异构现象及同分异构体的书写.

2.学生学习特征分析

在必修2模块中[1],学生获得的大量有机化合物知识大多依靠于识记,由于缺乏有机物结构特点的分析使学生不能对一些有机物的性质加以解释和预测,学习时间一长,很多知识开始在头脑里“打结”,不少学生对这部分知识的感觉是学起来容易,但真正记住,能运用却很难,导致在处理实际问题时会产生一些障碍,为此在必修2学习过第三章后,笔者对学生的认知情况进行了问卷调查,问卷内容主要涉及有机化合物性质的比较及对陌生物质的性质进行预测,结果反映出来学生还存在问题,见表1.

三、单元整体教学设计

1.课时内容及设计意图,见表2.

该单元最终达成的目标是:学生在两节课过后能够基于“有机化合物的结构特点”对有机化合物形成整体认识思路.第1课时是单元整体教学设计的核心.

2.第1课时教学设计

教学目标:立足高考的核心:“立德树人、服务选拔、导向教学”,以高考必考各类官能团核心性质为基础的有机推断为出发点进行课堂教学,使学生对合成化学产生兴趣,为以后分析有机合成路线打下基础,培养模型认知与创新意识的化学核心素养[2].

教学重难点:基于“有机化合物中碳原子的成键特点”系统认知“有机化合物的结构特点”的思路过程.主要是学生有机物立体结构模型的建立,具体体现在如何将甲烷和烷烃的结构特点、有机物的成键特点从实物模型转换为学生头脑中的思维模型,帮助学生从化学键及原子轨道的层面认识甲烷的结构和性质.

教学内容与过程:

环节1:新课引入

【教师活动】 多媒体展示 (如图1所示)

回顾必修2几种基本有机物的球棍模型

【学生活动】观察多媒体,回忆必修2学过的几种常见有机化合物

【设计意图】既是对必修2的回顾更是为本节课做好铺垫.

环节2:比较甲烷、乙烯、乙醇及乙酸的电子式、结构式、球棍模型、比例模型

任务一:为什么有机化合物的种类繁多?

【教师活动】布置学生分小组依据碳价四面体理论,运用球棍模型制作常见有机化合物分子的结构并总结造成比较结果的根本原因是什么?

【学生活动】分组讨论 得出结论 完成学案

【设计意图】帮助学生初步构建认知思路(如图2所示),将学生进行分组制作的结构模型在讲台上展示,总结碳原子的成键规律.

环节3:键能、键长、键角三个键参数

【教师活动】任务二:共价键参数(如图3所示)

【学生活动】思考 独立书写 分组讨论 具体学生作答

【学生活动】阅读选修5教材第7页“资料卡片”思考有关化学键知识,独立完成学案.

【设计意图】帮助学生初步构建认知思路,将学生进行分组制作的结构模型在讲台上展示,总结碳原子的成键规律.

环节4:碳原子杂化方式与甲烷的空间结构任务三:阅读第8页“科学视野”碳原子的sp3杂化与甲烷的结构.

【教师活动】多媒体展示科学家及其贡献(如图4所示)

L.Pauling(鲍林)提出杂化轨道理论是一种价键理论,是为了解释分子的立体构型

【学生活动】阅读选修5教材第8页“科学视野” 质疑 讨论

【设计意图】让学生知道电子层是按能量分布的,又叫能层,同一能层的电子能量也不同,从而让学生认识简单的原子轨道,即s轨道和p轨道.通过讨论解惑完成sp3杂化轨道对甲烷空间结构的解释.

环节5:总结提升

任务四:丁烷(C4H10)分子的两种结构

【教师活动】多媒体展示(如图5所示)

【学生活动】观看投影 思考

【设计意图】为下一课时做好铺垫.

【布置作业】完成学案上本节训练题,预习有机化合物的同分异构现象并尝试书写简单有机物的同分异构体

3.知识素养脉络,如图6所示.

四、学习效果评价设计

该节课共从4个方面设计教学效果评价见表3.

五、教学反思

有机化合物的结构特点这节课,内容较抽象,理论性较强,回顾这节课,从内容上,笔者依据教材对教学内容做了整合和适当深广度的延伸,学生们的课堂反响很好,通过完成学案中的具体任务、旧中引新、设问激疑等方式让学生参与课堂,他们或积极展现自己,或团结协作,或积极思考,或踊跃发言,相互讨论,无形中营造了一种课堂文化,学生乐于其中.从教学过程上,该节课内容脉络清晰、层次分明,在教学中充分关注了学生学科素养的认知发展和问题解决的途径,通过学习任务中具体的知识载体发展了学生知识的比较、预测、迁移、评价能力,从而使认知发展实现了从简单物质性质上升到对知识系统的认知.在具体问题的解决过程中,尤其有机分子球棍模型制作,充分调动了学生的学习兴趣,学生在课堂上积极应用已有的有机化学知识去探究新问题、解决必修2的疑问的同时更加丰富了学生的认知角度.在评价课堂活动方面:学生都能主动参与课堂,进行讨论、交流.特别是学生展示自己制作的模型时,不仅对自己的制作过程加以说明,还会从不同角度评价其它组同学制作的模型,最终得出正确的结论,激发了学习兴趣,培养了学科素养.整节课对学生认识有机化合物的的结构特点起到了很好的帮助作用,不少学生因此对有机化学产生了浓厚的学习兴趣.

参考文献

高职电子信息工程技术专业教学解决方案

引言

在信息科技日新纪元年轮的涌动下，电子信息工程技术已深深根植入社会发展的肌理，成为推动创新与经济跃进的核引擎。随着智能制造、大数据、物联网、人工智能等新兴技术的突飞速发展，行业对电子信息工程技术专业人才的需求呈现出复合型、实践化、智能化的新特质。

一、方案背景与目标

近年来，电子信息工程技术领域快速发展，新技术、新应用层出不穷，对专业人才的需求日益旺盛。然而，当前高职电子信息工程技术专业人才培养面临诸多挑战，包括理论与实践的脱节、技术创新能力的不足以及对行业变化适应性的薄弱。正是为了应对这些挑战，唯众推出了《高职电子信息工程技术专业教学解决方案》。该方案的诞生，是为了解决现有教育体系中的短板，致力于培养出既具备扎实的理论基础，又拥有强大的实践操作能力，同时在团队协作、沟通技巧以及持续学习与创新能力上表现出色的复合型技术人才。唯众的教学解决方案以满足行业对高技能人才的迫切需求为出发点，旨在推动高职教育模式向现代化转型，以适应智能制造技术的发展潮流。其核心目标包括构建一个与智能制造技术发展同步的教学体系，培育能够跨越学科界限、掌握必要知识和技能的复合型人才，并促进教学内容、方法、技术和评价体系的全面革新与升级。

二、解决方案概述

本解决方案紧紧围绕着“产教融合、工学结合”这一核心理念，精心构建了一个全方位、立体化的人才培养体系。这一体系不仅融合了理论教学的深度与广度，更加强了实践训练的力度与实效性，同时积极推动校企合作，实现教育资源与产业需求的无缝对接，以及师资建设的持续优化。在理论教学方面，方案注重课程内容的更新与升级，确保学生能够掌握行业前沿知识，为其未来职业发展奠定坚实基础。同时，采用多样化的教学方法，如问题导向学习、项目化学习等，以激发学生的学习兴趣和主动性，培养他们的创新精神和团队协作能力。在实践训练方面，方案构建了从基础实验到综合实训的完整实践体系，让学生在实践中深化对理论知识的理解，提升他们的实践操作能力和解决实际问题的能力。此外，我们还积极与企业合作，为学生提供参与企业项目的机会，让他们在实践中提前适应职场环境，提升就业竞争力。校企合作是方案的重要一环，通过与企业建立紧密的合作关系，共同制定人才培养方案，共享教育资源，实现教育与产业的深度融合。这种合作模式不仅有助于学生更好地了解行业发展趋势和企业需求，也为他们提供了更多的实践机会和就业渠道。在师资建设方面，方案致力于打造一支“双师型”教师队伍。这些教师不仅具备扎实的专业理论素养，还拥有丰富的行业实践经验。他们能够将最新的行业知识和技能传授给学生，为学生的职业发展提供有力支持。同时，方案还鼓励教师参与行业实践和企业项目，不断提升自身的专业素养和实践能力。

综上所述，唯众的解决方案通过构建全方位、立体化的人才培养体系，实现了理论教学、实践训练、校企合作和师资建设的有机融合，为学生的全面发展和职业发展提供了有力保障。

三、解决方案规划

3.1 总体规划

本方案以"复合化、智能化"为总体导向，意在电子信息工程技术教育领域构建符合并引领产业发展趋势的课程体系。此体系核心在于整合内外部教学资源的优化，既包括理论的深度挖掘，又涵盖实践的广度拓展，同时，确保与行业前沿接轨。师资队伍的打造上，方案精选并培育一支具备高水平的教师团队，他们不仅精通专业教学，更懂技术，且具备丰富行业经验，能够把前沿技术带入课堂。另外，方案强调资源的高效利用，通过云平台，数字化手段，实现教学资料、案例、课程视频、实验仿真模拟、远程互动等资源共享，既丰富又便捷。同时，通过智能算法匹配学生需求，动态调整资源分配，个性化推送，达到每位学生学习效果的最大化。

3.2 培养目标

高职的电子信息工程技术专业致力于塑造电子信息工程技术领域的高素质技术技能型人才，他们不仅掌握该领域的基本理论、基本知识和基本技能，而且能够在电子设备与系统的设计、制造、应用、维护和管理等多个方面发挥专业能力。本方案的目标是培养出能够适应快速变化的行业需求，具备实际操作能力和创新思维的复合型人才。在这一过程中，方案特别强调创新精神的培育和团队协作能力的强化，通过多样化的教学方法和丰富的实践活动，激发学生的创新意识，锻炼他们的团队合作精神。通过项目驱动、案例分析、团队竞赛等教学模式，学生将在实际操作中学会如何发挥创意、解决问题，并与团队成员有效沟通和协作。此外，方案还将注重培养学生的终身学习能力，鼓励他们持续跟踪技术发展的最新趋势，不断更新知识和技能，以保持其在电子信息工程领域的竞争力。

3.3 课程建设

本方案深入分析了当前行业需求和高职学生的特点，对专业课程体系进行了全面的优化与升级。在课程设置方面，坚持理论与实践相结合的教学理念，既涵盖了电子技术、通信技术、计算机技术等基础课程，为学生打下坚实的专业基础，又增加了数字信号处理、嵌入式系统开发、物联网技术等前沿课程，确保教学内容与时俱进，满足行业发展的新需求。为了进一步提升教学质量和学生的学习效果，方案在教学方法上进行了创新。采用了问题导向学习和项目化学习等现代教学方法，这些方法能够有效地激发学生的学习兴趣和主动性，帮助学生在解决实际问题的过程中深化理解和掌握知识。通过这样的教学设计，我们旨在培养学生的批判性思维、创新能力和团队合作精神，使他们能够在未来的职业生涯中迅速适应并脱颖而出。此外，课程建设还包括了对教学资源的整合与创新，如开发与课程内容相匹配的数字化教学材料、在线学习平台和虚拟实验室等，为学生提供更加丰富和便捷的学习途径。

3.4 教学内容

本方案坚持与时俱进的原则，紧密跟随电子信息产业的最新发展动态，不断更新和丰富教学内容，及时引入行业的最新技术成果和标准，确保学生能够紧跟行业前沿，把握技术发展的脉搏。这种前瞻性的教学内容设计，不仅让学生对行业趋势有深刻的理解，还为他们将来的职业生涯打下坚实的基础。在实践教学方面，方案特别强调实践能力的培养和创新思维的激发。通过加强实验、实训、课程设计、毕业设计等多样化的实践教学环节，为学生提供了丰富的动手机会。这些实践活动旨在帮助学生将所学的理论知识与实际操作相结合，通过亲身体验来深化理解，提升解决实际问题的能力。通过这种"学以致用"的教学模式，学生能够在实践中学习，在学习中实践，从而培养出真正的工程实践能力和创新能力，为将来步入社会和职场做好充分的准备。

3.5 课程实践探索

方案建设先进的实验室和实训基地，这些设施模拟真实的工作环境，为学生提供了宝贵的实际操作电子设备和系统的机会。通过项目驱动学习的方式，引导学生将理论知识应用于解决实际问题之中，从而培养他们解决复杂问题的能力。此外，积极寻求与企业的深度合作，共同开发课程和项目。这种合作模式使学生有机会参与到真实的工程项目中，亲身体验职场环境，积累宝贵的工作经验。同时，鼓励学生积极参与各类专业竞赛和创新活动，这不仅激发了他们的创新精神，还锻炼了他们的团队合作能力。为了帮助学生顺利过渡到职场，方案提供丰富的实习机会，并配备专业的就业指导服务。最后，方案定期更新课程内容，确保学生能够掌握最新的专业技能，紧跟行业发展的步伐。这种持续的学习和创新精神，将为学生未来的职业生涯奠定坚实的基础。

四、方案亮点

本方案的核心亮点在于其全面而深入的改革策略，旨在通过校企深度合作、师资队伍强化、创新教学模式以及质量监控机制等多维度举措，全面提升高职电子信息类专业的教学质量和学生就业竞争力。具体而言，通过构建校企合作基地，学生得以直接参与企业项目，从而在实践中提前感知职场环境，积累实践经验，显著增强自身的就业竞争力。同时，方案致力于打造“双师型”教师队伍，鼓励教师深入行业实践，不断更新教学内容，确保教学与实际需求紧密对接。在教学模式上，通过积极引入问题导向学习、项目化学习等现代教学法，激发学生的学习兴趣，提高学习效率。最后，方案建立了完善的教学质量评价与监控体系，通过持续的质量监控和反馈机制，确保教学质量的持续提升，为学生提供更高质量的教育服务。

五、总结

唯众《高职电子信息工程技术专业教学解决方案》针对高职电子信息工程技术专业的教学特点和需求，提出了一套全面、系统的教学改革方案。通过实施复合化教学、混合式教学、立体化教材建设和智能化教学评价等措施，实现了教学过程的优化和教学效果的提升。本方案不仅有助于提高学生的跨学科知识结构和综合能力，还有助于培养学生的实践能力和创新精神，为其未来的职业发展奠定坚实的基础。

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