用探究性問題點燃學生的思維火花

一、 理論依據及研究的相關背景

教育心理學研究表明，要保護和發展學生的創造力，首先要保護和發展學生的問題意識，進行問題性教學。問題意識、問題能力可以說是創新意識、創新能力的基礎。所以，我們理應追求以問題為紐帶的教學，讓學生帶著問題走進教室，帶著更多的問題走出教室。在新課程理念的熏陶下，廣大教師已越來越注重在教學過程中培養學生的問題意識和探究學習能力。顯然，作為一門以實驗為基礎的自然科學，化學教學對培養學生的問題意識和提升學生的探究學習品質具有得天獨厚的優勢，并且為之提供了廣闊的平臺和十分豐富的課程資源。

基于上述思考，筆者進行了長達三年的《探究性問題教學法在高中化學新課程中的應用研究》課題研究，力求在一種既輕松和諧又充滿挑戰的認知情景中促進學生對知識的主動建構，提升學生的科學素養，并培養學生的創新精神，提高學生的實踐能力。本文是筆者探究性問題教學法在高中化學“鈉”一節教學中的應用嘗試。

二、 探究性問題組的設計及思考

金屬鈉是一種重要的活潑金屬，也是學生升入高中后，在學習了典型的非金屬元素——“鹵素”后，繼續認識典型的金屬元素，這不僅為學生學習《化學2》中元素周期律和周期表的知識奠定了一定的基礎，也使學生充分感受到化學物質的豐富多彩性。通過對“鈉”的學習，不僅可以幫助學生掌握鈉的特性和了解有關金屬的一些通性，更有助于學生初步理解研究金屬元素的一般方法。在新課程蘇教版“鈉”這節課的教學設計過程中，筆者試圖以精心設置的四個探究性問題組為線索，以此引領學生通過合作學習，自主地探究鈉的理、化性質，收到了十分理想的效果。

[探究性問題組Ⅰ]

1. 請同學們仔細觀察課桌上盛有鈉的小廣口瓶，你能發現什么？你能提出什么問題？

2. 用濾紙吸干鈉表面的液體，再用小刀將其切開，仔細觀察切面的顏色和光澤，最后將鈉暴露在空氣中，繼續觀察鈉切面顏色、光澤的變化。

[思考]

1. 為什么金屬鈉要保存在某種液體中？而這種液體又是什么呢？課堂氣氛頓時活躍起來，同學們紛紛猜測，有同學說：鈉暴露在空氣中會變質，故必須保存在某種液體中……于是筆者請同學們打開試劑瓶塞，讓同學聞一聞液體的氣味，大家異口同聲說出了“煤油”。筆者又請同學們用鑷子取出鈉，用濾紙吸干其表面的煤油，再用小刀切開，學生很快發現了鈉的一些物理性質，如質地柔軟、有美麗的金屬光澤、密度大于煤油等等。還有許多同學發現，鈉被切開后會很快失去金屬光澤并迅速變暗，鈉的表面生成白色的固體。認知彈性理論也認為，在真實情景中解決問題的學習是一種“高級學習”，它要求學習者具有更高的思維深度、力度和容量。化學實驗不僅可以創設鮮活逼真的認知情境，而且還能設置課堂教學的興奮點，更能有效地激發學生的學習動機，大大提高學生的學習興趣，課堂教學的效率將得到有效的保證。

2. 將教學目標轉化為清晰明確、具體化的探究性問題，是達成教學目標最重要的手段之一，在教學過程的導入階段，用問題激活并啟動學生的思維，激發學生探求新知的內驅力，教學再也不是教師單純傳遞知識，而是學生自己發現并解決問題，變成學生自主地探究學習。因此，學生掌握的知識也是牢固的、本質性的和具有生成力的知識，因為通過新、舊知識的相互作用，學生利用已有知識順利地同化了新知，建構了新的認知結構，其學習能力、創新性的思維品質得到了有力的鍛煉。[1]

[探究性問題組Ⅱ]

1. 畫出鈉的原子結構示意圖，預測它在化學反應中應該體現出什么性質？

2. 為什么鈉切開后其表面銀白色會迅速變暗？鈉可能與空氣中的什么物質發生了反應？

3. 將硬質玻璃管水平固定于鐵架臺上，并將綠豆大的一小塊鈉置于硬質玻璃管內靠近管口的一端，用酒精燈對準鈉加熱，待鈉開始燃燒時撤去酒精燈。

[思考]

1. 筆者充分利用學生已經掌握的原子結構的知識，將鈉的金屬活潑性與其原子最外層電子排布緊緊聯系起來，當學生寫出反應方程式：4Na+O2= 2Na2O后，筆者請學生標出電子轉移的方向和數目，并提問：“為什么鈉在常溫下就容易失電子？它表現出什么性質？”再一次運用“發現法”的學習原理，使學生自主地發現鈉的金屬活潑性是由其原子結構所決定的，旨在讓學生深刻領悟“物質的結構決定物質的性質”這一觀點。并為學生遷移活用知識解決下列問題提供了范型，使教學資源得到有效和動態的生成。

2e-

（1）2Na+Cl2=2NaCl（由學生自行完成實驗）

2e-

（2）2Na+S=Na2S（板演）

2. 通過相互啟發和補充，學生口答出鈉在空氣中燃燒前后的現象：鈉稍受熱便熔化成閃亮的小球，燃燒的火焰呈黃色，無火星四射現象，產物為淡黃色固體。鈉在空氣中燃燒，對學生來講是一個并不陌生的實驗情景，但是本實驗的內涵還是十分豐富的：

（1）鈉稍加熱便熔化，證明其熔點較低。

（2）火焰呈黃色，而黃光射程遠，可透過迷霧，故高壓鈉光燈可作航海指示燈。

（3）Na2O2是淡黃色固體，很美！如果在新制的Na2O2上加少量水，反應劇烈甚至伴有火星，滴加酚酞后，溶液先變成鮮艷的紅色，振蕩后又立即褪為無色。這些現象令學生很驚奇！學生也再一次感受到化學的美，化學的奇妙和變幻無窮！

（4）常溫下生成氧化鈉，加熱卻生成Na2O2，條件不同產物不同，使學生初步了解控制條件對化學反應的重要意義，這應該是化學素質的培養，也理應是科學素養的提升。

[探究性問題組Ⅲ]

1. 鈉與O2、Cl2等非金屬的反應能證明鈉是強還原劑嗎？

2.將綠豆大的一小塊鈉投入滴有兩滴酚酞的水中，觀察到的現象能證明鈉有哪些性質？根據上述現象寫出鈉與水反應的化學方程式，標出電子轉移的方向和數目。

[思考]

1. 學生齊聲回答：不能！因為O2和Cl2本身是強氧化劑，要證明鈉具有強還原性，必須尋找一種弱氧化劑，通過教師的啟發和學生的討論和思考，大家一致認為選擇水作為弱氧化劑比較恰當。

2. 奧蘇貝爾指出：學習是舊知識對新知識的一種“同化”甚至更深刻的“順應”作用，要順利完成對“鈉具有強還原性”知識的意義構建，教師一定要有意識地將前面所學的氧化還原的有關概念和知識滲透到對鈉的性質的探究過程中，激發學生的認知沖突，使學生的認知快速進入“最近發展區”，并由此引發了對鈉與水反應的深入探究。同學們開始時凝神屏氣，緊接著便歡呼雀躍，最后掌聲如潮，課堂教學因此而達到了高潮。同學們爭先恐后，踴躍發言，通過相互啟發，學生用言簡意賅的5個字歸納出本實驗的主要現象，這既體現了學生思維的嚴密性，又體現了學生思維的靈動。

（1）浮：鈉浮在水面上，證明ρ（Na）<ρ（H2O），讓學生課后查資料知ρ（H2O）=1g·cm-3 >ρ（Na）=0.97g·cm-3 >ρ（煤油）=0.8g·cm-3 。

（2）游：鈉在水面上作不規則游動，證明有氣體生成。

（3）熔：熔成閃亮的小球，說明此反應是放熱反應，且鈉的熔點較低。

（4）響：發出嘶嘶的響聲，偶爾有火星，可看出此反應很劇烈，生成的氣體能燃燒。

（5）紅：產物能使酚酞變紅，顯然有堿生成。

3. 這里是實施探究教學重要的切入點。教師要充分利用實驗過程中的現象，幫助學生透過現象抓住本質，并緊緊圍繞氧化還原反應中電子得失守恒，不失時機地滲透守恒的學科思想，最終由學生自主地得出鈉與水反應的化學方程式。其思維過程大致如下：首先由元素守恒及產物能使酚酞變紅可推出NaOH，再由Na → NaOH，鈉元素化合價升高，分析H2O分子中，氧為-2價，氫為+1價，只有氫元素化合價會降低，得出另一種產物一定是H2。在這里，教師應啟發學生以氧化還原反應的概念為抓手，并以此來啟動和激活學生的思維，這一過程充分培養了學生的邏輯思維及靈活、敏銳地遷移知識的能力。

4. 顯然，這些知識并不是教師直接告訴學生的，更不是教師生硬地填塞到學生的大腦中去的，而是學生親身感受并主動探究而獲取的。現代教育思想認為：教學不應是單純地傳授知識，探索知識的過程及其方法比獲得知識本身更重要。行為主義心理學家皮亞杰指出，學生的學習是一個主動的過程，教師應采取“讓學生通過自我發現的方法來進行教學”。美國著名認知心理學家布魯納主張，教學過程中教師要向學生提供一定的材料，指導學生通過積極的思維親自探索和研究問題，使自己成為探索者和發現者。[1]

[探究性問題組Ⅳ]

1. 請同學回憶金屬活動性順序表，思考Na能否從CuSO4溶液中置換出Cu呢？

2. 取綠豆大的一小塊鈉投入1mol/L CuSO4溶液中，并蓋上玻璃片（安全教育）。

3. 在一支試管中加入1mol/L CuSO4溶液約1mL，再加入黃豆大的一小塊鈉，最后向試管中加入過量HCl。發現試管底部有少量不溶性的紅色固體，寫出生成這一紅色固體的化學方程式。

[思考]

1. 將鈉投入CuSO4溶液中，對學生來講是一個既似曾相識又充滿矛盾的實驗情景！同學通過實物投影觀察到幾個“十分反常”的實驗現象：首先大大出乎學生預料的是，燒杯中沒有生成紅色的固體Cu，而是生成藍色絮狀沉淀，藍色絮狀沉淀中還夾雜有黑色固體，尤其是鈉在游動過程中被燒杯內壁粘連而突然停住時，此處迅速變黑。筆者要求學生2～4人成立學習小組協同研究，讓學生帶著這些懸念主動地、饒有興趣地去探究、思索。筆者的教學意圖是：防止學生死記硬背金屬活動性順序表，消除記憶定勢而造成知識的負遷移，并培養學生思維的靈活性。對Cu（OH）2中所含CuO雜質的分析：鈉在游動過程中被燒杯內壁粘連，導致反應放出的熱量不易散失，Cu（OH）2受熱分解，由此可培養學生思維的深刻性，使知識內化為學生的素質。

2. 利用實驗創設如此大的教學懸念，能激發學生空前的探究學習熱情，通過由此及彼相互關聯的探究思維，在提出問題、分析問題、解決問題的“波浪式”前進中，培養了學生勇于探索的精神，學生的認知結構發生了從極其興奮的不平衡到知識有序的一次質的飛躍。

3. 在問題3中，學生居然清晰地觀察到有紅色的固體Cu生成！這真可謂是一石激起千層浪，這一富有戲劇性而且是極富挑戰性的現象一經學生捕捉到，同學們即刻興奮異常，潛伏的創新潛能躍躍欲試，思維猛烈共振，并突躍到一種極不平衡的“耗散結構”，對知識和技能產生一種極為強烈的“內攝效應”，通過問題的探究和最終解決，思維完成了一次又一次從“平衡”到“極不平衡”的質的飛躍，學生的大腦中的認知結構發生了一次又一次“自組織”的重新構建，學生的智能和創新能力也必然得到同步增長。

總之，現在正處于知識經濟時代，知識經濟說明知識將成為經濟增長的動力，因此這種知識必定是活的知識，是創新的知識，掌握這種創新的知識就需要教師在教學過程中，激活學生的內驅力，培養學生的問題意識。沒有疑問何來探究？沒有探究又何來創新？讓我們在化學教學過程中大力培養學生的探究學習品質和能力，最終培養出一批具有創新精神和創新能力的高素質人才。[□][]

參考文獻：

[1] 徐敏，莫明遠. 優化烴的衍生物教學的幾點思考[J].中學化學教學參考，2002（12）：11-14.