摘 要: “問題串”教學是教師根據教學內容精心編制“問題串”,讓學生在課堂上獨立或分組討論完成一系列教學內容的教學方法,學生可以根據自己的實際情況探索學習,同時通過完成“問題串”中顯現的和隱含的問題、信息,學生可提高信息處理能力,從而使幾乎所有學生都能達到課程目標所規定的標準。
關鍵詞: 化學課堂教學 “問題串” 信息處理能力
在學習化社會中,知識的更新速率非常快。為了使學生能更好地適應這個社會,我們需要教學生學會學習。與學會學習相關的能力有很多,但尤為重要的是處理信息的能力。《基礎教育課程改革綱要(試行)》在提出本次課程改革在課程實施方面的具體目標時,強調通過課程實施和學習方式的變革,培養學生搜集和處理信息的能力,獲取新知識的能力,分析和解決問題的能力,以及交流與合作的能力。為此,如何充分利用化學課堂教學,有效培養學生處理信息的能力,并運用信息資料來解決實際問題,就成為化學教學的著力點。
在新課改中高中化學課程的內容包括必修和選修兩個部分,共8個模塊(選修2個、必修6個),這種模塊教學,打破了傳統的知識體系,各模塊看上去彼此獨立,自成體系,但是相互之間存在內在的聯系,都是為發展學生的科學探究能力,幫助學生理解化學科學、技術和社會的相互關系,增強學生對自然和社會的責任感,促使學生形成正確的世界觀和價值觀而設定的。課程的基本理念之一是倡導探究性學習。如何利用課程設置的現有模塊來落實該理念,是值得我們好好思考的問題。該理念提到要逐步培養學生收集、處理科學信息的能力。其內容包括:信息的獲取、信息的加工和處理、信息的輸出利用。這種能力的培養是素質教育的一個很重要的環節,無論是現在還是將來,對學生的生存和發展都有十分重要的影響。一個人要有創造和發明就要有獲取信息的能力,要有綜合分析和處理信息的能力,這就需要在學生時代培養他們這種良好的科學素養,使他們終身受益。
在具體的教學中我們怎樣做才能培養學生的這些能力呢?我對“問題串”的教學方式進行了探索實踐,覺得這是一種有效地培養學生信息處理能力的教學方式。所謂“問題串”教學是教師根據教學內容精心編制“問題串”,讓學生在課堂上獨立或分組討論完成一系列教學內容的教學方法,學生可以根據自己的實際情況探索學習,同時通過完成“問題串”中顯現的和隱含的問題、信息,可學生提高信息處理能力,從而使所有學生都能達到課程目標所規定的標準。
建構主義認為,教學就是要為學生創設良好的學習環境,教學的最核心任務不是如何把現成的知識表現出來,傳遞給學生,而是如何激發出學生原有的相關經驗,促進相關經驗的“生長”,促進學生的自主建構活動,同時實現信息的獲取、處理、輸出利用。在具體的教學中,我們可以采用以下一些培養策略。
一、“問題串”教學的基本策略
(一)合理設計“問題串”,增設學生獲取信息的途徑。
信息的獲取能力包括:確定哪些問題需要查找信息資料、確定為完成任務需要哪些信息、確定信息來源、選擇最佳信息來源等的能力。到底哪些問題可以通過信息資源得到更圓滿的解決呢?在教學過程中,除了引導學生通過電視、廣播、報刊雜志、圖片、圖書等渠道獲取相關的知識,以及充分利用多媒體、網絡等現代信息工具來開展學習以外,我還經常通過“問題串”的形式進行,具體做法是:先提出問題,設計“問題串”。這些問題的提出過程,實際上就是確定信息任務的過程;然后引導學生思考解決這些問題的方法及途徑等,從而使學生下一步的活動明朗化。
信息任務確定了,需要解決技術問題,解決這些問題需要哪些已有的知識?哪些問題是需要借助其他的途徑才有可能突破的?如果要用到的是學生已有的知識,在學生回憶出故障時,只要給予適時的提醒或點撥即可;如果是要學生動手甚至合作討論才能解決的,教師這時要做的就是創設情景,提供平臺,等等。
這一做法的關鍵是“問題串”的設計,既要符合學生的實際,又要有一定的探究價值。“問題串”中的問題可以是教材文本中已有的,也可以是根據教學實際和學生的需要來設計,例如,在“鹽類的水解”的教學中,對學生已學過的酸、堿、鹽、pH值知識及電離理論展開鋪墊,根據教材設計以下學生實驗:
(1)鹽酸、NaOH溶液、NaCl溶液中分別滴加幾滴紫色石蕊試液;
(2)在CHCOONa溶液中滴加幾滴酚酞試液;
(3)在NHCl溶液中滴加幾滴石蕊試液。
在學生做第一個實驗后,提出如下問題:
問題1:三種溶液中C(H)與C(OH)的關系怎樣?
問題2:三種溶液各顯什么性?
問題3:NaCl溶液顯中性,其它鹽類是否也是中性呢?它們中的C(H)與C(OH)的關系可能有哪些?
通過這一系列問題,學生會對“鹽不一定呈中性”這一理論的認同有一個心理承受度,更重要的是會從這些問題中去思考、去探究結果,這也是一種信息獲取、處理能力培養的有效方式。
除了利用教材中現有的問題以外,我們需要根據實際教學內容,以及學生的實際情況進行設計。仍以“鹽類水解”為例,教材中有一個關于鹽類水解的內容和步驟的圖示,從信息的獲取角度來看,較為抽象,借助“問題串”可以使信息變得更為直觀,也有利于信息的篩選。具體設計如下:在學生做過實驗(2)以后,誘導學生質疑并提出如下思考題:
問題1:CHCOONa溶液顯何性?
問題2:說明溶液C(H)與C(OH)的關系如何?
問題3:水電離出的C(H)=C(OH),為什么CH3COONa使溶液的C(H)
問題5:還有哪些鹽也能使溶液呈堿性?
通過上述問題,引導學生對實驗提供的感性材料進行分析、綜合,從而激發學生的求知欲、探索鹽類水解的規律和實質的主動性。可以這樣說,“問題串”是一堂課的教學主線,它決定著教學的方向、順序,問題設計的質量關系到學生思維活動開展的深度和廣度。
(二)正確使用“問題串”,提高學生處理信息的能力。
建構主義學習理論認為,學習活動是在一定的情境即社會文化背景下進行的。創設情境一般有兩種情況:一種是學科內容有嚴謹結構的情況,這時要創設有豐富資源的學習環境;另一種是學習內容不具有嚴謹結構的情況,這時應創設接近真實情境的學習環境。
1.突出重點,處理信息。
針對第一種情況,圍繞教材內容巧妙地創設問題情境,設計“問題串”,并在適當時出示“問題串”,對于提高信息處理能力有所幫助,可以激發學生的探究精神,大大提高課堂教學效率。如在必修1《硝酸的性質》教學過程中我提供了一則材料:2004年7月31日,福州市硝酸泄漏事故:
現場騰起紅棕色的“濃煙”,帶著一股濃烈的刺激性氣味,引起了附近許多居民的不良反應。消防員經過近1小時緊張施救,大面積硝酸泄漏得到控制,四周空氣基本恢復正常。控制住毒氣后,另一個問題出現了,大量酸液向大路涌去,流經之處,水泥地面都被腐蝕。消防員緊急調來大量的沙子,在酸液流經之處壘起一個小堤壩,然后迅速運來石灰。險情再次得到緩解。
根據材料我設置了如下三個問題:
問題1:紅棕色的“濃煙”可能是什么物質?
問題2:為什么會產生這種物質?說明硝酸具有什么性質?
問題3:在搶險過程中,運來的石灰起什么作用?體現了硝酸的什么化學性質?
這樣,設真實、有效的“問題串”誘發學生進行探索與問題解決活動,當在解決問題1、2后,學生已經掌握了硝酸的不穩定性;在解決問題3后,學生已經掌握了硝酸具有酸性,我加以引導(利用其使石蕊試液先變紅后褪色),使學生掌握了硝酸的強氧化性,從而完成了硝酸的化學性質的教學工作。根據上述一系列問題,學生在沒有教師的情況下,自主地根據“問題串”中的問題,再結合教材內容的信息,開展問題的解決工作。這樣的內容有很多,只要問題設計得合理,許多內容學生都可以自主學習。
2.抓住核心,處理信息。
針對第二種情況,教師要抓住核心知識點,圍繞該知識點,設計問題,盡可能使所學習的內容圍繞核心展開。如必修1《氯氣的生產原理》一節,核心內容是知道電解飽和食鹽水的產物,該內容在書本中有所涉及,但沒有具體的操作過程介紹,可以設計如下問題引導學生處理信息,從而理順信息鏈。下面是這一節課中出現的“問題串”:
展示初中學過的電解水的實驗視頻,設置下列問題:
問題1:兩極各產生的是什么氣體?體積比是多少?
問題2:怎么證明這些產物?
(過渡)再來觀察電解飽和食鹽水的現象。(指導學生實施實驗,觀察現象,結果發現在陰陽兩極上都有氣泡產生。)
接下來通過一系列環環相扣的問題情境,引導學生探究電解飽和食鹽水的產物。
問題3:你們認為兩電極上產生的氣體可能是什么物質?
學生經過討論,獲得的結論是它們可能是氫氣、氧氣、氯氣。
讓學生再一次討論,看看有沒有可能還有其他氣體生成。結果又有同學說還可能有氯化氫氣體。
問題4:根據已有的知識經驗,能不能將上述四種氣體中的一種或幾種給排除掉?
學生經過研究,提出其中的氯化氫氣體可以排除掉。在說明原因時,有同學說,根據電解水的方程式,其生成的產物只有單質,而氯化氫是化合物,所以不可能;也有同學說氯化氫是一種極易溶于水的氣體,不可能以氣體逸出。
此時學生議論紛紛,感到他們說的理由不充分。接著又有同學站起來說:根據電解水的方程式,兩電極上生成的氫氣、氧氣中元素的化合價跟原反應物中元素的化合價均不相同,所以在電極上產生的氣體,其元素的化合價在反應前后應該是不同的,而氯化氫中兩種元素的化合價跟原反應物中價態沒有差別,所以氯化氫不可能生成。
最后又有兩個同學起來闡述自己的觀點,他們相互補充,形成的共識是:電解時,溶液中氫離子向陰極運動,氯離子向陽極運動,如果兩種離子都參與反應的話,它們不可能在同一電極上生成,所以不可能產生HCl(此時,同學們面露欽佩的神色)。
問題5:可以用什么方法證明它們存在與否?其中至少采用幾種檢驗方法?
學生通過研究,認為至少需采用兩種不同的方法檢驗它們。
(學生實施實驗,發現陰極產生的氣體能發生爆鳴現象,陽極上產生的氣體能使濕潤的KI-淀粉試紙變藍,從而得出電解產生的氣體是氫氣和氯氣的結論。)
問題6:假如溶液中Cl全部轉化為Cl2逸出,此時溶液中大量存在的溶質微粒是什么(學生認為是Na)?
問題(1)溶液中溶質微粒是否只有Na?
問題(2)跟Na共存的陰離子可能是什么?
問題(3)怎樣證明電解后的溶液中存在NaOH?
在上述問題的探究過程中,學生認為溶液中溶質微粒不可能只有Na,因為如果Na,溶液就會帶電,所以溶液中一定有陰離子中和Na的電性。根據原溶液的元素組成,認為這種陰離子只可能是OH,而Na、OH的組合即NaOH,此時很自然地想到檢驗有NaOH生成的方法可用酚酞試液。
(學生實驗:向電解后的溶液滴加無色酚酞溶液,結果發現溶液顯紅色。)
問題7:電解液能使酚酞變紅,能否證明電解產物中一定有NaOH?
學生在探究過程中出現爭論:
有的認為不能證明,因為是電解液使酚酞變紅只能說明其顯堿性,而不能證明這種堿一定是NaOH。
也有的認為可以證明,因為電解飽和食鹽水時,溶液中的金屬陽離子只有Na,如果有堿生成,它只能是NaOH。
又經學生的討論,絕大多數同學同意上述第二種觀點。此時有一個同學提出了與眾不同的觀點,他認為:電解液使酚酞變紅,只能說明它顯堿性,其中含NaOH,而不能說明這種堿是由電解產生的,因為有可能食鹽水在電解前本身就有可能已經顯堿性了。這個同學的觀點,使大家覺得迷惑。此時我首先肯定了該同學的質疑精神及思維的嚴密性,再請同學們討論如何用實驗證明該觀點正確與否。
問題8:采用什么樣的實驗可證明電解液的堿性是電解產生的還是溶液本來就具有的?
學生經過討論研究,發現這個實驗很簡單,只要向原飽和食鹽水中滴加酚酞試液即可。
(學生實驗,向電解前的飽和食鹽水滴加酚酞試液,溶液不變紅色,證明NaOH是電解生成的。)
至此電解飽和食鹽水的產物通過學生的探究全部搞清楚了,它們是:氫氣、氯氣、氫氧化鈉,接著學生寫出了電解飽和食鹽水的方程式,我指出:這個反應就是氯堿工業的基本反應原理。
從本課時的教學過程來看,巧妙的引人入勝的“問題串”能將學生的探究活動一步一步引向深入。教師在創設教學情境時應盡可能與學生已有的知識經驗相聯系,盡可能引起學生思維上的矛盾沖突。
(三)及時解決“問題串”,優化學生輸出利用信息的能力。
利用專題復習或選修模塊的內容,在學生已有能力的基礎上,開展下列活動,為學生應用信息搭建平臺、提供場所,可進一步提高學生處理信息的能力。如復習氯氣凈水時,我設計了以下四個梯度問題:
問題1:氯氣凈水的原理是什么?(舊知識回顧)
問題2:漂白粉能否代替氯氣凈水?若可以,其不良后果是什么?(相關知識遷移)
問題3:NHCl是一種新型凈水劑。試利用水解實質回答NHCl凈水的原因?(實際知識具體遷移)
問題4:鐵酸鈉(NaFeO)是一種新型凈水劑。已知鐵酸鈉的氧化性比KMnO氧化性還要強,其還原產物是Fe,試回答鐵酸鈉能凈水的原因。(實際知識運用能力遷移)
以上四個問題的設計以凈水為出發點,問題的難度由簡單到復雜,由具體到抽象;知識的應用從記憶到遷移,從遷移到類比呈現了梯度的變化。學生回答問題的角度自然從問題的表象理解,層層遞進,到問題實質的理解,對知識的認識從低級向高級飛躍。
每學習到一個階段時,設計一定的專題復習,不只是對學生是否清楚所學知識的檢查,更重要的是給學生創設一個信息快速輸出利用的舞臺。如果對所給問題能在短時間內理清思路,并能用較為規范的文字表達自己的解題過程,說明對這塊知識已經完成課程標準上所規定的要求了。但是如果間隔一段時間,再呈現同樣的“問題串”,效果就沒有那么理想了,因為隨著時間的推移,有些知識在學生的記憶中變得模糊,甚至全部丟失,因此有必要在一定的知識學習后,及時給予鞏固,這既有利于學生信息的輸出和利用,又是對學生學習結果的肯定,更能促進他們很好地學習。
二、對“問題串”教學的反思
(一)找到一個真正值得探究的問題。
探究問題難度要適合,內容要緊緊貼近最近的教學進程。對于教材中陳述性的內容,我們可以加以改造,遵循前輩科學家的研究足跡,簡單再現對于該問題的研究歷程。
(二)追溯問題的源頭。
只有找到問題的源頭,才能夠找到問題設計的起點,才能夠根據學生的實際情況設計行之有效的問題串。如果沒有找到這個起點,一切問題就會流于形式。從源頭開始到最終結論的提出,是一個完美的過程,是一個很自然的過程。
(三)善于運用已知的知識通過邏輯推理得出未知的知識。
例如在分析原電池電流形成原因時,我們不是簡單地得出結論:“鋅極失去電子轉移到銅極。”而是根據學生所知道的一個知識,即導線上的電流是電子的定向移動形成的,并且根據電流計指針的偏轉方向確定電子的流動方向,由此進一步得出:“鋅極失去了電子而銅極得到了電子,所以在銅極看到的氣泡是因為H得到電子生成了H。”如此步步為營,層層遞進,最后得到一個滿意的結果或結論。
(四)善于從現實生活中發現問題分析的線索。
比如在影響化學反應速率的因素的學習中可以設計與生活有關的情境問題:人們為什么使用電冰箱儲存食物?蒸饅頭時通常要將塊狀或顆粒狀的面堿研成粉末后,再混入面中,原因是什么?為什么加酶的洗衣粉的洗衣效果更好?為什么用溫水的效果比用冷水的效果好?這組問題以學生的生活經驗為基礎,突出了化學與生活的聯系,使學生能夠從化學的視角認識生活中的問題,進而促進學生在今后的生活中更好地理解生活、改變生活。
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