应用纸牌游戏提升烃的衍生物复习效果的案例研究

杨立根

江苏省中小学教研室第十五期重點资助课题“基于学科大概念的高中化学模型认知能力提升的实践研究”（课题编号：2023JY15-ZA115）阶段性研究成果。

摘要：  选取24个有机化学反应，分别把每一个反应的主要反应物、次要反应物、反应条件和主要产物设计成红、紫、蓝、绿色纸牌，并仿照纸牌游戏设计游戏规则。设置实验班与对照班，开展实证研究，发现纸牌游戏有助于学生掌握化学方程式，促进学生深度参与学习过程，提高学生学习兴趣。

关键词： 纸牌游戏； 烃的衍生物； 化学方程式； 案例研究

文章编号： 10056629（2024）04005104

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

进行“有机化学基础”模块教学实践时，我们发现有机化学反应繁杂、不同类型的化学反应容易混淆和遗忘等是学生产生学习困难的主要原因。而目前有机化学复习主要采用知识罗列和习题巩固的传统模式，不仅消减了学生学习的主动性，影响有机知识的吸收，还阻碍了学生能力的提升［1］。

有研究发现，游戏在教学中具有积极作用，有助于克服学生学习参与度不高的问题。Peter等将纸牌游戏应用于有机官能团教学中，为学生提供更多的交流机会，对学生学习动机产生积极影响，进而加强对官能团转化的理解［2］。也有研究者发现，把游戏教学引入到化学课堂里，不仅能提高自主学习的能力，还有助于发展学生的合作、竞争能力［3］。任红艳等设计纸牌游戏，帮助学生通过微观表征使得符号表征深刻化，实现不同表征之间的转换和错误概念的转变，从而建构深刻的化学平衡观念［4］。借鉴以上游戏教学实践，设计适合高中有机化学教学的化学方程式纸牌游戏，并在烃的衍生物复习课中进行实践研究。

1  纸牌游戏设计

选择“有机化学基础”模块“烃的衍生物”内容中的24个有机化学反应，这些反应是学生集中学习的、容易产生错误的，在近年来高考评价中出现频率较高的反应。

1.1  内容设计

对于每个反应，区分主要反应物、次要反应物、反应条件和主要产物，分别对应红、紫、蓝、绿四种花色纸牌。之所以设计四种花色，是因为有机反应都涉及反应物、条件、产物等，而反应物又可以分为主要反应物和次要反应物。4种花色纸牌中，红、蓝、绿纸牌每种花色各为24张，紫色纸牌因有3个反应的次要反应物有2种，因此多出3张纸牌，故四种花色纸牌共99张。紫色纸牌中有一张空白，是因为乙醇的消去反应没有次要反应物。蓝色纸牌中有7张不需要条件，表示有7个反应常温常压条件下就可以发生（见表1）。

1.2  纸牌制作

纸牌材料为硬质纸板，长约10厘米，宽6厘米，可以利用废纸盒，或者购买硬质便签。在裁剪好的硬质纸牌或者便签上，分别用四种颜色的记号笔写出24个有机化学反应的主要反应物、次要反应物、反应条件和主要产物（见图1）。

1.3  游戏规则

游戏在4位学生之间进行，另选一位学生做裁判，在游戏过程中裁判参与讨论出牌是否错误、负责记录出牌错误的原因，统计每位选手错误次数等。裁判和选手在游戏之前由学习小组确定。

4位学生分别拿某一种花色的纸牌，一轮游戏结束后交换游戏角色和纸牌的花色。游戏开始时，拿红色纸牌的学生甲率先打出一张纸牌，拿紫色纸牌的学生乙根据学生甲的出牌打出另一次要反应物的纸牌，然后拿蓝色纸牌的学生丙打出反应条件的纸牌，最后拿绿色纸牌的学生丁打出主要产物的纸牌，同时要说出其他产物（如乙醇的消去反应产物有乙烯和水，学生丁在打出标注乙烯绿色纸牌的同时，要说出产物水，没有说出，则记录1次错误）。四个选手出牌结束，纸牌标注的信息构成一个完整的有机化学反应。在游戏的过程中，由裁判和参赛选手共同确认出牌是否正确，如出牌错误，则收回，重新出牌，裁判负责记录每位学生出牌的错误次数。参赛选手在游戏过程中也可以提出挑战，要求裁判核实出牌正误，但如果挑战失败，记录该选手1次出牌错误记录。

所有学生手中的纸牌全部打完，一局游戏结束，然后重新抽签，决定新的角色，进行新一局的游戏。整个游戏的过程以失败次数最少的为优胜者。

2  纸牌游戏的教学应用

在烃的衍生物复习课中实施纸牌游戏，研究纸牌游戏在烃的衍生物复习课中的作用，探究纸牌游戏对学生化学方程式掌握和化学学习兴趣的影响，以及学生对纸牌游戏的态度。

2.1  实施对象

纸牌游戏的实施对象是某省级重点高中二年级1个班，任课教师为研究者本人，该班级共47名学生。实验班和另外5个班级227名学生的化学成绩没有显著差异。学生已经学习烃的衍生物，按照教学计划，需要进行1课时的复习。本研究立足于教学实际，设计并实施化学反应复习的纸牌游戏。

2.2  实施过程

5个对照班均采用传统教学方式，教师引导学生按烃的衍生物官能团物质类别进行化学方程式的再认、记忆，然后在典型例题中应用化学方程式巩固。对照班由另外5位化学教师任教，课前对任课教师不进行任何教学干预。

实验班学生按照学习小组分为9组，每组5～6名学生进行游戏，其中包括1～2位裁判。对于整个课堂活动，全程进行视频录像，用于课后研究使用。由于改变了传统的教学方式，学生乐于参与游戏的方式学习。

游戏开始，学生参与热情很高，但很快就有学生出牌错误，经过小组讨论，出牌错误的学生打出了正确的

纸牌，游戏继续。随着游戏的开展，不断有出牌错误产生，在同学们不断讨论和修改之后，牌局继续，直至手中纸牌全部打出，第一轮牌局结束，每小组错误次数平均6.7次。

第一轮游戏结束后，由各游戏小组的裁判汇报本组出牌过程中出现的反应物、反应条件、产物的典型错误并归类分析。例如乙醇的消去反应和卤代烃的消去反应条件混淆；酯化反应、消去反应的另一产物水漏掉等等。

随后，交换游戏角色和拿牌花色（包括裁判在内的小组成员），依次进行牌局，直至每位成员都经历不同的角色。通过记录发现随着牌局轮次增多，错误次数呈现明显下降趋势，如第五轮牌局学生错误次数每个小组平均1.2次，这和第一次的平均错误6.7次差异明显。实验表明经过纸牌游戏之后，学生能够掌握24个有机反应中的22.8个，达到比较理想的效果。

纸牌游戏结束后，教师表扬累计出牌错误次数最少的小组和个人，总结纸牌游戏过程中容易产生的错误并分析错误产生的原因，归纳有机化学方程式书写的注意事项。

2.3  结果分析

完成教学后，通过测验方式了解学生对内容的掌握情况，通过问卷调查知悉学生参与的情况与特征，以全面了解课堂教学效果。

2.3.1  测验结果分析

设计纸笔测验，对实验班和对照班进行教学评价。测验内容是要求学生书写主要的有机物之间转化的24个化学方程式。24个方程式以流程的形式标明主要反应物和主要产物之间的转化，在连接主要反应物和主要产物的箭头上方注明序号，24个反应对应24个序号，学生按照序号顺序写出24个化学方程式。测试时间为15分钟，由任课教师按照统一标准批改。每一个化学方程式书写完全正确记1分，有书写错误记0分。

测试回收有效问卷273份，有效率接近100%。实验班学生平均得分22.2，而常模对照班级平均得分为18.3。独立样本t检验结果如表2所示，分析可知，实验班学生得分显著高于对照班。进一步分析发现，实验班学生在反应条件以及有机次要产物的掌握方面更好，如很多方程式的产物中都有水生成，实验班学生在方程式书写过程中很少漏写水。由此说明游戏在复习中发挥了更加有效的作用。

2.3.2  问卷调查结果分析

为了解学生的学习状态，教学结束后对学生进行课堂反馈调查。采用问卷调查方法，对象为实验班学生，在5分钟内完成。调查内容包括学生对纸牌游戏功能的认识、纸牌游戏中自己的参与程度、是否会把纸牌游戏当作一种学习方法等三个方面。

研究结果如图4所示，分析可知，学生普遍认为纸牌游戏有助于化学学习，72%的学生表示“有帮助”（甲图）。在纸牌游戏过程中，学生参与程度很高，87%的学生感到“高度参与”和“参与”，只有13%的学生认为自己“很少参与”或者“没有参与”（乙图）。此外，37%的学生表示会把纸牌游戏作为一种学习方法，31%的学生回答可能会（丙图）。可见，在化学教学中，纸牌游戏作为一种学习方法受到学生欢迎，能够大幅度提高学生参与程度，也有利于知识的理解与掌握。

3  研究总结与展望

教学实践表明，相对于传统的有机复习课教学，纸牌游戏教学主要有以下几点优势：一是纸牌游戏贴近学生生活经验，学生更感兴趣，学习过程中更加投入；二是学生游戏过程中需要判断对错、思维更为活跃，学生的主体地位更加凸显；三是学生在游戏的过程中，互相评价，互相学习，总结、反思提升，既促进了小组学习，又提升了合作能力和团队精神；四是学生在活动过程中充分暴露了问题，有利于教师针对关键问题展开讲解，针对性更强，更有利于学生的理解和掌握。

学生纸牌游戏的学习过程中，认知活动发动了游戏，而游戏又回过来加强认知活动［5］，纸牌游戏促进了化学教学效果提升。因此，纸牌游戏作为一种辅助教学手段值得在中学化学教学中推广实施。当然，本研究是立足于研究者自身所带的班级进行的研究，对于不同学情的学生，纸牌游戏是否能够充分发挥教学作用还需进一步研究。此外，对于在新授課或者其他模块的教学中，如何基于纸牌游戏原理，设计多样的促进学生参与的教学活动，也还存在较大的研究空间。

参考文献：

［1］闫朝璐. 基于模型建构的PBL教学在高中有机化学复习中的实践研究［D］. 漳州：闽南师范大学硕士论文， 2023： 2.

［2］Peter T.， Bell， Bernat A.， Martinez Ortega， Ashlee Birkenfeld. Organic Chemistry I Cassino： A Card Game for Learning Functional Group Transformations for First-Semester Students ［J］. Journal of Chemical Education， 2020， （5）： 1625～1628.

［3］Phillips. Drama with children ［M］. Brasil： Oxford Do Brasil， 1999： 23～24.

［4］任红艳等. 多重表征教学： 纸牌游戏中的化学平衡观［J］.化学教育， 2015， （16）： 18～21.

［5］皮亚杰. 儿童的心理发展［M］. 济南： 山东教育出版社， 1982： 42.