基于任务驱动教学培养学生创新能力的实践研究
时间：2022-09-30 19:25:06 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
巩佳利
摘要：在“双减”政策背景下，以培育创新人才为教育目标，以合成苯甲酸钠为教学载体，精简设计5个融合创新能力的学习任务，通过任务的完成，按一定的逻辑关系再识基础性知识，建立有机合成路线的设计与评价思路及方法，形成解决相关问题的一般性思维模式，提升相关认知发展水平，与此同时，深度参与创新过程，凝练能力要素，培养和发展创新能力，促使学生创新思维飞跃发展。
关键词：创新能力;任务驱动;有机合成
文章编号：1008-0546（2022）07-0054-06中图分类号：G632.41文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.07.014
一、问题的提出
創新是衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志，而我国现行的教学方式却不利于培养出大批创新型人才[1]。因此越来越多的教育家提出应该将创新人才的培养作为当前中国教育最重要的任务[2]。具体到化学学科，随着课改的不断深入，培养学生的化学创新能力也被写入了《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》[3]。这就要求教师思考课堂中实施创新能力培养的教学方式。2021年7月中共中央办公厅、国务院办公厅发布的《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》文件中对课堂提出要求：要优化教学方式，强化教学管理，提升学生在校学习效率[4]。课堂是教育教学的主阵地，应向“45分钟”要效果。显然，化学课堂教学是培养学生创新素质的主要场所，有效培养学生创新能力的教学策略则是课堂教学中实现减负提能的研究重点。本文以研究苯甲酸钠的合成的教学实践为例，采用任务驱动教学策略，有效地培养和发展学生创新意识与能力，有助于实现创新型人才的培养目标，落实“立德树人”教育的根本任务，同时，为一线教师的教学提供具有一定参考性的教学案例。
二、创新能力的内涵
《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》提出：认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动，过程中要敢于质疑，勇于创新[3]。其表述较为抽象，能力划分模糊，难以实践。通过阅读大量文献，本文以新课标为依据，结合林坚在《专业技术人员创新案例读本》中对创新能力的解读，将化学学科的创新能力分为十个方面[5]，见图1。
三、基于培养创新能力的教学分析
1.教学内容分析
苯甲酸钠是工业生产中重要的化工原料，在纺织、医药、香料、食品等行业有着重要应用，其结构简单，合成难度低，利于薄弱学生入手，合成思路丰富，涵盖碳骨架和官能团的典型变化，有效地复习了有机化合物知识。其合成过程涉及猜想结构、设计方案、质疑方案、实践等丰富的切合创新能力培养的活动，是培养学生创新能力的理想载体。
因此，本文确定以苯甲酸钠的合成作为情境，以培养学生创新能力为目标，以有机化学知识为载体，分析教学素材、教学内容与创新能力之间的内在联系，三者有机整合，划分为三个主要教学环节：梳理设计思路→设计合成方案→优化设计方案，精心设计激发学生创新行为的探究任务，如基于目标物结构猜想原料、借助信息设计路线、实验验证路线合理性、互相评价方案、优化设计路线等活动，在一次次自主探究和旧与新的碰撞中，激发新思路、新思考，落实知识，提升创新能力。知识层面：复习有机化合物知识，提升知识运用水平和设计有机合成路线能力;能力层面：通过积极完成探究活动，培养学生化学学习、想像、批判、创造、问题解决等能力，真正将创新素养的培养落地，具体见图2。
2.学情分析
受限于学习习惯、学习能力等因素，学生知识与能力薄弱，目前完成有机化学一轮知识复习，仅掌握典型官能团或结构的性质，呈现零散、碎片状，尚未挖掘知识间的内在联系，无法从本质上理解有机化合物的转化过程，这就需要引导学生构建知识结构。学生在用基础知识创新性地合成物质方面表现得更是一言难尽，一方面学生缺乏系统设计有机合成路线的方法;另一方面学生制备物质的经验少，创新经历空白，创新能力不能满足合成有机化合物的需要。因此，两方面只有共同发展，学生才能成功合成新物质。
3.教学价值
从认知发展和化学学科核心素养发展角度看，本课教学价值主要体现以下几个方面：
（1）复习有机化学基础知识，连接知识内在关系，运用结构化知识解决真实问题，将知识功能化，促进学生有机化学知识理解和运用水平提升。
（2）以苯甲酸钠的合成为例，积累合成经验，厘清有机合成路线的一般设计思路与方法，建立评价合成路线的角度与标准，形成合成有机物的思维模式，体会有机合成在创造物质方面的重要价值，为后面合成高分子提供基础。
（3）在猜想、创造、评价、优化苯甲酸钠合成路线的过程中，引导学生用已有知识与经验挑战新任务，进行创新实践，积累创新经验，培养学生的创新能力，造就出助力国家科技水平蓬勃发展的新型人才。
（4）以苯甲酸钠的合成为例，累积以有机化学为载体培育创新人才的教学经验，总结一定的相关教学策略，对其他教师在提升学生创新能力水平方面具有一定的借鉴和指导意义。
四、基于培养创新能力的教学实践
1.整体教学思路
基于学情分析，本文确定合成苯甲酸钠作为教学主题，以提升创新素质为教学目的，以减负提能为课堂标准，将各方面的创新能力融入有机合成的一般流程。设置恰当的学习任务，引导学生积极运用知识解决任务，复习典型官能团性质、转化、检验，提升知识理解水平和运用能力。在活动中，深入地参与创新活动，反思创新能力运用过程，全面培养和发展学生创新能力，提升学生创新思维水平，达到满足社会发展的素质人才的培育要求。通过学生自主完成五个任务，建立设计与评价有机合成路线的思路和方法，形成对有机物合成问题的整体性解决思路与方法，累积相关经验与能力，见表1。
2.具体教学过程
【创设任务情境】
苯甲酸钠是纺织、医药、香料、食品等行业中的重要化工原料，其产品每年产值高达数十亿元，所以研究合成苯甲酸钠是一个有价值的课题。
设计意图：创设真实情境，了解苯甲酸钠在生产、生活中的重要作用，引发学生对苯甲酸钠合成的思考，激发学生合成物质的欲望，体会有机合成的社会价值。
任务1：请对合成苯甲酸钠的原料提出猜想。
资料1：苯甲酸钠结构简式（见图3）
【学生活动】结合资料，学生联想到苯甲酸钠的结构与甲苯的结构重合度高，猜测甲苯作为原料，运用甲苯的性质，尝试建立苯甲酸钠的合成路径：甲苯→苯甲酸→苯甲酸钠。
设计意图：针对任务1 的解决过程，引导学生观察目标产物，关联已有知识，通过重合度对比分析，猜想原料，培养化学想像能力，在挖掘并运用已有知识基础上，初步建立苯甲酸钠的合成思路，培养化学学习能力。
任務2：请以乙烯或甲烷为原料，结合信息，设计苯甲酸钠合成路线。
【过渡】甲苯难以从自然资源中直接提取，实际合成需要选取易获取、储量大的原料。乙烯、甲烷是众多有机合成的基础原料，中国是乙烯生产、天然气开采大国，位居世界前列，乙烯、天燃气的生产极大地促进了我国有机合成工业蓬勃发展。
资料2：几种有机化学反应方程式（见图4）
【学生活动】学生从结构变化、反应条件、反应类型三个角度，复习常见结构或官能团性质及转化，梳理典型物质的转化过程（烃→卤代烃→醇→醛→酸）。再以任务1 的合成顺序为基础，学生通过阅读、学习、理解、运用资料，小组合作设计合成路线，见图5。
【小结】有机合成路线的设计思路（见图6）：
设计意图：针对任务2的解决过程，学生多角度整合典型官能团性质及转化、碳骨架变化，发展化学学习能力，勾连知识的内在联系，从而梳理有机化合物基本转化思路，帮助学生系统性地整体理解有机化学知识，培养学生化学分析能力，促进学生知识理解水平提升。接着学生能够对比分析原料与目标产物的不同，参考资料中的有机化学反应，设想中间体，合理安排转化路线，设计苯甲酸钠合成路线，建立设计有机合成路线的思路，培养创造能力、解决问题的能力，发展学生化学学习、化学分析能力。在此过程中，学生能够用化学知识解决有机工业问题，体会知识应用价值，将知识功能化，培养实践能力。
任务3：请用实验验证苯甲酸钠合成路线的可行性。
【学生活动】首先，学生复习-CHO、甲苯、-X、-OH、-COOH、碳碳双键、碳碳三键的检验方法，依据实验思想（排除干扰），选择合适的关键物质实证合成路线的可行性。
设计意图：针对任务3的解决过程，学生复习典型官能团、结构的检验方法，完善有机知识结构，在实施验证过程中，培养学生组织协调能力，发展实践、解决问题的能力，提升学生化学学习能力。
任务4：请对苯甲酸钠合成路线进行评价，寻找最佳合成方案。
【学生活动】经过讨论、辩论等环节，学生认为应从步骤少、副产物少和反应条件简单等角度评价方案，通过对方案质疑、反思，全体认为方案都有不足（见表2），决定在此基础上再造合成路线（见图7）。
【小结】有机合成路线的评价思路与标准（见图8）。
【总结】有机合成的评价过程，其实也是寻求合成路线更优的过程。因此，有机合成路线的评价思路，也就是有机合成的优化思路。
设计意图：针对任务3 的解决过程，通过讨论、质疑、辩论等活动，学生实践合成路线的评价过程，建立有机合成路线的评价思路，培养学生批判、综合能力，发展化学学习、实践、组织协调能力，通过推演最优合成路线，发展学生创造能力。在整体任务完成的过程中，培养学生的整合能力。
任务5：请畅谈有机合成创造物质的未来发展。
【学生活动】通过本节课学习，学生经过反思苯甲酸钠合成过程、讨论合成工业发展，畅想有机合成的未来发展方向和道路，学生认为未来有机合成在创造物质方面要具备速度快、原子利用率100%、一步完成、便于生产、环保等优点，最终能够实现“万物合成”的目标。
设计意图：在实践苯甲酸钠合成后，通过畅谈以后的有机合成，学生进一步拓展有机合成发展思路，再面对有机合成任务时，能够整体性思考问题的解决方案，感悟有机合成在创造新物质方面具有重要贡献，提升创新思维水平。
五、基于培养创新能力教学案例的反思
1.基于任务驱动教学的实施有助于实现减负提能的教学目标
本课用任务驱动的教学策略，不需引导，自主探究，学生的学习过程变被动为主动，课堂氛围轻松、活跃，增强学生的学习兴趣以及主动获取知识与能力的欲望，使得学生课堂上的思维自由度更好、思维活跃度更高。在合成苯甲酸钠的过程中，旧知与新知频繁碰撞，在一次次碰撞的过程中，有机化学知识结构化的进程加快，创新能力的培养提速，从而提升了课堂教学效果。这样的课堂学习，学生不再因学习知识和完成任务而感到痛苦、疲劳，学生的知识运用与问题解决经验更丰富、充实，知识掌握与运用、自身能力更夯实，课下只需配以少量作业即可实现大量课后任务的学习效果，从而达到学习减负的目的。
2.注重学习任务设计有助于培养学生的创新能力
关注学生能力培养的教学，要把握好任务的设计。完成学习任务是能力培养的主要途径。好的任务一定是知识、能力、素材、学习行为有机地融合，分析知识的特征、功能、价值，分析能力的内涵与培育方式，分析素材承载的知识与能力发展，分析素材内容与学习行为（讨论、质疑、获取、运用、讨论、解释、创造等）的关系，再思考设计活动形式，形成正迁移学习过程，从而使学生知识与能力得到培养。本课任务2以乙烯或甲烷合成苯甲酸钠作为学习素材，涉及有机化学基础知识（官能团性质等）、创新能力（化学分析等能力），通过学习行为（思考、合作、讨论等），借助书写、展示等形式，成功地提升学生知识运用与创新能力。
六、结束语
本课以苯甲酸钠的合成教学为例，立足于整体教学，思考化学知识、创新能力、素材、学习行为的内在关联，在一定形式的任务中将四方面搭配好，按照一定顺序排列任务，形成进阶性的任务群，通过任务驱动，学生主观能动性得到发挥，积极深入地参与学习任务，真正地促进学生认知水平提升与创新能力发展。
总体来说，本课是一次成功的教学实践，学生的学习变得轻松高效，有效地实现知识与能力的培养目标，切实落实了“双减”政策。
参考文献
[1] 张文林.运用范例教学培养高中生化学创新能力初探[D]. 福州：福建师范大学，2015.
[2] 王厚双，刘向丽.案例教学与大学生创新能力的培养[C].第十届沈阳科学学术年会论文集，2013.
[3] 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.
[4] 胡浩.强化学校教育主阵地作用深化校外培训机构治理——解读《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》[J]. 工会博览，2021（23）：59-61.
[5] 林坚，等.专业技术人员创新案例读本[M]. 北京：中国传媒大学出版社，2010.
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