問題教學(xué)法在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用實踐*

李大塘 王 建

（1湖南科技大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 湖南 湘潭 411201；2湘潭市第二中學(xué) 湖南湘潭 411100）

問題教學(xué)法在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用實踐*

李大塘1**王 建2

（1湖南科技大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 湖南 湘潭 411201；2湘潭市第二中學(xué) 湖南湘潭 411100）

問題教學(xué)法的精髓重在“問題情境的設(shè)計”，設(shè)計問題情境的方法很多，文章重點介紹了如何利用客觀事實與學(xué)生原有知識矛盾沖突、學(xué)生對某一問題所持的不同看法、學(xué)生典型的，普遍性的錯誤、日常生活中的化學(xué)知識、課堂演示實驗、提出和檢驗假設(shè)等創(chuàng)設(shè)問題情境的做法，望能對廣大中學(xué)化學(xué)教師有所借鑒。

問題教學(xué)法；中學(xué)化學(xué)教學(xué)；問題情境

前蘇聯(lián)教育家列爾涅爾認(rèn)為：問題教學(xué)法的本質(zhì)是“學(xué)生由教師經(jīng)常引入尋求有依據(jù)地解決對他們來說是新問題的辦法的過程，由此他們學(xué)會獨立地獲取知識，運用原先學(xué)過的東西和掌握從事創(chuàng)造性活動的經(jīng)驗。”因此，問題教學(xué)法是一種發(fā)展性和創(chuàng)造性教育的教學(xué)法，是教師在教學(xué)過程中，通過創(chuàng)設(shè)問題情境，制造問題空間，有意識地引導(dǎo)學(xué)生通過合作、交流、討論等學(xué)習(xí)過程，努力地發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、尋找解決問題的途徑與方法，使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，從而完成一個教學(xué)過程的教學(xué)方法［1］。問題教學(xué)法的目的不僅僅是使學(xué)生掌握知識，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性的個性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。關(guān)于問題教學(xué)法的由來、實施模式、理論依據(jù)、作用與意義等已有不少文獻報道［2－4］，在此不多贅述，下面僅就問題教學(xué)法在中學(xué)化學(xué)課中的實踐活動作一簡要介紹，以供同仁參考。

一、利用客觀事實與學(xué)生原有知識矛盾沖突創(chuàng)設(shè)問題情境

在回顧溶液濃度的幾種表示形式及各自內(nèi)涵時，教師啟發(fā)學(xué)生看書［5］后，接著問，醫(yī)療上給病人注射5%的葡萄糖水溶液，是否為100g葡萄糖水溶液中含5g葡萄糖？大家異口同聲好似很有把握地回答說是。見同學(xué)們對這事例認(rèn)識是如此的高度一致時，教師明確指出，醫(yī)藥上并非如此。這一矛盾的事實使學(xué)生隱約地預(yù)感到，莫非還有別的濃度表示方式不成，由此產(chǎn)生了問題情境。

這時，教師問學(xué)生：為什么醫(yī)療用的葡萄糖注射液的濃度不是溶質(zhì)的質(zhì)量比溶液的質(zhì)量？然后啟發(fā)學(xué)生看書［6］查資料，以了解醫(yī)用藥物的濃度概念。看書討論后，學(xué)生初步明白5%的葡萄糖是100mL葡萄糖水溶液中含5g葡萄糖。為慎重起見，深入走訪調(diào)查了多家三甲醫(yī)院當(dāng)年親歷的藥劑配藥師，他們都果斷指明，5%葡萄糖注射液在實際配藥時是將5 g葡萄糖溶在100mL蒸餾水中所得的溶液，生理鹽水也是將0．9g氯化鈉溶在100mL蒸餾水中所得的溶液。也就是說，醫(yī)用藥物百分比濃度 （如溶質(zhì)為固態(tài)）是指100g或100mL水中所含溶質(zhì)的質(zhì)量（g），而不是通常的100g溶液中所含溶質(zhì)的質(zhì)量（g），也不是100mL溶液中所含溶質(zhì)的質(zhì)量（g）。進一步指出，若溶質(zhì)是液體，醫(yī)藥百分比濃度則指100mL溶液所含溶質(zhì)的體積（mL）。如75%酒精溶液，是指100mL酒精溶液中含75mL乙醇，配制方法是將75mL乙醇與25mL蒸餾水配制而成的溶液，即為配制前的體積比。準(zhǔn)確說來，100mL醫(yī)用酒精溶液中含大于75mL乙醇，因分子間存在空隙，75mL乙醇與25mL蒸餾水混合后總體積會減小，不足100mL。最后歸納總結(jié)，使學(xué)生一致認(rèn)識到，醫(yī)用藥物百分比濃度是醫(yī)藥專業(yè)特用濃度，而不是教學(xué)中或通常學(xué)術(shù)上嚴(yán)格意義的百分比濃度。

通過這一問題教學(xué)，學(xué)生真正掌握了常用醫(yī)療藥物濃度的概念和特別的表示方法，從而完成了對未知知識的探索及問題的解決。

二、利用學(xué)生對某一問題所持的不同看法創(chuàng)設(shè)問題情境

在講氯氣性質(zhì)［5］時，教師提問：H2（g）+Cl2（g）?2HCl（g），H2、Cl2混合氣體在光照過程中，系統(tǒng)的壓強是否變化？如何變化？不少同學(xué)看到方程式反應(yīng)前后氣體分子數(shù)沒有變化，馬上回答系統(tǒng)的壓強沒有變化，而有些同學(xué)則認(rèn)為有變化，究竟誰對誰錯呢？教師提示，要求學(xué)生回憶所掌握有關(guān)鹵素的知識，同時啟發(fā)學(xué)生看教科書［5］，通過爭論發(fā)現(xiàn)，盡管反應(yīng)前后氣體分子數(shù)沒有變化，但H2、Cl2混合氣體在點燃的鎂條照射下會發(fā)生爆炸［7］，所以H2、Cl2混合氣體在光照過程中，系統(tǒng)的壓強會變大。

即將介紹化學(xué)平衡知識前教師指導(dǎo)學(xué)生看書預(yù)習(xí)［8］，當(dāng)講到勒夏特列原理［8］時，教師提問：某恒溫恒壓下存在氣相平衡體系：N2+3H2?2NH3［5］，現(xiàn)向該平衡體系中加入氮氣，試推斷該平衡將向何方向移動？許多學(xué)生馬上想到因為是增加反應(yīng)物濃度，立即回答平衡將向合成氨的方向移動，而有些同學(xué)則認(rèn)為雖然是增加反應(yīng)物濃度但同時也增大了系統(tǒng)的體積，則認(rèn)為平衡將向氨分解的方向移動，到底孰是孰非？還是對錯參半呢？通過爭論、閱讀、查閱資料后學(xué)生發(fā)現(xiàn)，向平衡體系中加入N2后，平衡移動的方向與起始氮氣的平衡濃度的大小和所加氮氣的量有關(guān)，平衡移動可能存在三種情況［9］：向正反應(yīng)方向移動；向逆反應(yīng)方向移動；不移動；而不會只向逆反應(yīng)方向移動［10］。由此完成了對這些具有爭議問題的教學(xué)。

三、利用學(xué)生典型的、普遍性的錯誤設(shè)置問題情境

在講常規(guī)法（非手持技術(shù)）鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液時，教師在啟發(fā)學(xué)生回憶自然界溶洞［6，8］的產(chǎn)生原理及碳酸的酸式鹽和正鹽的水溶性后，教師問：能否用可溶性鋇、鈣鹽溶液來鑒別常量濃度的碳酸鈉溶液與碳酸氫鈉溶液？同學(xué)們馬上聯(lián)想到鋇、鈣的碳酸鹽難溶于水，而鋇、鈣的碳酸氫鹽易溶于水，立即幾乎齊聲回答可以鑒別。錯誤的回答暴露了學(xué)生的知識缺陷。這時教師指定一個學(xué)生在準(zhǔn)備好的一支裝有澄清石灰水的試管中吹氣，讓其他學(xué)生觀察石灰水由澄清到渾濁再到澄清的過程，并測得最后澄清液的pH值近約為6后，教師提示，盡管碳酸鋇及碳酸鈣的溶度積較小［8］，即它們的溶解度較小，由于碳酸氫鈉溶液中HCO3－所解離出的碳酸根離子CO32－［8］也足以與常量濃度的Ca2+或Ba2+產(chǎn)生渾濁甚至沉淀。因此，常規(guī)法不能用可溶性鈣、鋇鹽溶液鑒別常量濃度的碳酸鈉溶液與碳酸氫鈉溶液［11－12］。上述實驗還使學(xué)生進一步懂得，常量濃度的碳酸氫鋇、碳酸氫鈣澄清透明液呈微酸性［11－12］，而不能想當(dāng)然地認(rèn)為它們與碳酸氫鈉溶液一樣顯堿性［5］。這樣糾正了許多同學(xué)甚至資料普遍認(rèn)為常規(guī)法能用氯化鋇或氯化鈣溶液鑒別常量濃度的碳酸鈉溶液與碳酸氫鈉溶液的錯誤，由此完成了對這一久有爭議問題的教學(xué)。

在講述原子核外電子分布規(guī)律與元素周期表結(jié)構(gòu)關(guān)系［13］時，首先讓學(xué)生回憶初中所學(xué)有關(guān)知識［14］，隨后教師提問：是否有最外層電子數(shù)大于8［14］，或其電子層數(shù)與所在元素周期表中周期數(shù)不一致的中性原子存在？許多學(xué)生憑借初中積累下來的知識，回答說沒有中性原子最外層電子數(shù)大于8的元素。輕率的回答暴露了學(xué)生的知識缺陷，這時教師指導(dǎo)學(xué)生看教科書最后面的元素周期表［13］，一種最外層電子數(shù)大于8為18的46號鈀元素躍然紙上，這樣就產(chǎn)生了問題情境。經(jīng)閱讀、討論后，大家一致認(rèn)識到要掌握原子的實際電子分布情況必須遵從客觀事實，并深刻地認(rèn)識到事物的普遍性中蘊含著特殊性、條條規(guī)律有特例的哲理。

在講鐵的重要化合物性質(zhì)時［5］，教師幫助學(xué)生復(fù)習(xí)回顧有關(guān)知識后，提問：含F(xiàn)e3+的溶液是否一定有顏色？什么色？學(xué)生一致回答含F(xiàn)e3+的溶液呈黃色。不確切的回答顯露出學(xué)生狹隘的知識面。接著教師指導(dǎo)學(xué)生課后查閱資料，通過閱讀討論后，學(xué)生深入了解到硫酸酸化的硫酸鐵和硝酸酸化的硝酸鐵等幾近無色［15］，將含F(xiàn)e3+溶液一概排除在“無色溶液”外［16］是不確切的。

在講二氧化氮的水溶性時，教師要求學(xué)生填表［5］，片刻后老師展示已填好的表，如表1。

隨后老師提問：把裝滿二氧化氮的試管倒立于水中，待試管內(nèi)液面穩(wěn)定后，量取管內(nèi)液體上升的體積為試管容積的三分之二，是否正確？可能受了表1及有關(guān)資料［18－23］的誤導(dǎo)，學(xué)生一致回答說正確。錯誤的回答使學(xué)生的知識缺陷暴露無遺，這時教師啟發(fā)學(xué)生思考，經(jīng)分析討論后，大家一致認(rèn)識到，可能由于制取二氧化氮時濃硝酸飽和蒸氣壓的存在、水溶氧對一氧化氮的氧化、一氧化氮本身在水中的溶解及稀硝酸的生成，再則由于溶于水中的氧氣可能不斷通過試管管口擴散于試管內(nèi)補充試管內(nèi)的氧源，以致最后水可能完全充滿整個試管。這一分析結(jié)果的正確性，已得到研究者科學(xué)實驗的有力證實［24］。

表1 二氧化氮盡量多地被水吸收的實驗步驟、現(xiàn)象及原因解釋［17］

四、利用日常生活中的化學(xué)知識創(chuàng)設(shè)問題情境

結(jié)合教科書“學(xué)與問”［5］，在回顧化學(xué)反應(yīng)類型并引出氧化還原反應(yīng)概念［5］后，教師提問：有單質(zhì)參加的化合反應(yīng)和有單質(zhì)生成的分解反應(yīng)是否一定屬于氧化還原反應(yīng)？同學(xué)們可能是因為受了置換反應(yīng)的影響都作了肯定回答。據(jù)此，教師介紹日常生活中的醫(yī)藥化學(xué)知識：碘酒有強大的殺滅病原體作用，它可以使病原體的蛋白質(zhì)發(fā)生變性。碘酒可以殺滅細(xì)菌、真菌、病毒、阿米巴原蟲等，可用來治療許多細(xì)菌性、真菌性、病毒性等皮膚病，是醫(yī)生給病人注射藥液前常用的皮膚消毒劑。碘酒主要是用單質(zhì)碘、碘化鉀、酒精和水按一定比例配制而成。碘化鉀的作用是有助于碘在酒精溶液中的溶解，其化學(xué)反應(yīng)式為I2+KI?KI3［13］。在介紹完近乎人人皆知，個個都用到的物質(zhì)，尤其是現(xiàn)在的新生兒在剛出生時注射各種疫苗前進行皮膚消毒的碘酒后，教師適時提問：I2+KI?KI3的正反應(yīng)是否為有單質(zhì)參加的化合反應(yīng)？其逆反應(yīng)是否為有單質(zhì)生成的分解反應(yīng)？學(xué)生立即回答說都是。老師接著問：它們是否為氧化還原反應(yīng)？頓時學(xué)生發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)不屬氧化還原反應(yīng)，問題情境油然而生。老師進一步補充指出，金屬羰基化合物的生成與分解分別是有單質(zhì)參加的化合反應(yīng)和有單質(zhì)生成的分解反應(yīng)，但都不是氧化還原反應(yīng)，使學(xué)生最終明白，有單質(zhì)參加的化合反應(yīng)或有單質(zhì)生成的分解反應(yīng)不全都是氧化還原反應(yīng)［25］。

結(jié)合教科書具體內(nèi)容，運用生活中與化學(xué)密切相關(guān)的知識點來創(chuàng)設(shè)問題情境，可以促使學(xué)生的思考由表及里、層層深入地展開，既使化學(xué)知識貼近生活，貼近現(xiàn)實，易于理解和接受，又利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

五、通過課堂演示實驗創(chuàng)設(shè)問題情境

在介紹酸堿指示劑的變色原理和變色范圍時，教師指導(dǎo)學(xué)生看書［8］后，提問：濃鹽酸、濃硫酸是否都為酸液？由于問題過于簡單，學(xué)生不假思索地大聲回答說都是。老師見學(xué)生學(xué)習(xí)熱情很高，接著又問：酚酞在上述兩種酸液中是否顯色？由于剛看完書，學(xué)生異口同聲地說不顯色。這時老師在講臺上擺放著酚酞指示劑，濃度都為12mol·L－1的鹽酸、硫酸及試管架，要求學(xué)生自己驗證酚酞指示劑在這兩種酸中的顯色情況。隨后讓一學(xué)生代表上講臺做演示實驗，其他學(xué)生仔細(xì)觀察實驗現(xiàn)象，這個學(xué)生在試管架上取兩支小試管分別加入約2mL的鹽酸、硫酸后，再分別向這兩支試管中滴加1滴酚酞指示劑，振蕩試管，發(fā)現(xiàn)這兩種酸液都顯粉紅色，問題情境油然而生。繼后教師又問：濃氫氧化鈉溶液是否為堿液？學(xué)生都說是堿液。教師接著問：酚酞指示劑遇濃氫氧化鈉溶液是否會顯更深的紅色？盡管受剛才意外實驗現(xiàn)象的影響，還是有許多學(xué)生回答說會顯更深的紅色。這時教師在講臺上再擺放10mol·L－1氫氧化鈉溶液，要求學(xué)生檢驗實驗結(jié)果。再讓一學(xué)生代表上講臺做演示實驗，其他學(xué)生仍然仔細(xì)觀察。結(jié)果出人意料，實驗現(xiàn)象清楚表明酚酞指示劑剛滴入濃氫氧化鈉溶液顯紅色，振蕩試管后溶液轉(zhuǎn)為無色，再現(xiàn)問題情境。通過實驗和課后查閱資料，學(xué)生自己歸納總結(jié)，得出結(jié)論：酚酞指示劑在酸堿液中的顯色情況是，酚酞遇稀酸液不顯色，濃酸中顯色；遇稀堿液顯紅色，濃堿液中不顯色。

上述實驗事實，打破了同學(xué)們的定式思維習(xí)慣，激發(fā)了學(xué)生強烈的好奇心和求知欲望，在實驗過程中當(dāng)即就有學(xué)生追問原因何在。出于對科學(xué)的尊重及多數(shù)學(xué)生對知識可接受性的考慮，課堂留下了指示劑在酸堿溶液中變色機理的懸念，鼓勵學(xué)生努力學(xué)習(xí)，繼續(xù)深究其因果［26］，以培養(yǎng)學(xué)生孜孜不倦、堅韌不屈的鉆研精神。

盡量展示實驗的設(shè)計思路與過程，有目的地創(chuàng)設(shè)探索問題的氛圍，使之成為師生共同參與的“亞研究”過程，不僅能有效訓(xùn)練學(xué)生的觀察能力，也培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)造能力，同時也培養(yǎng)了教師自身的良好個性。

六、通過提出、檢驗假設(shè)的方法創(chuàng)設(shè)問題情境

在介紹氧氣的制取方法時，指導(dǎo)學(xué)生看書［14］，當(dāng)學(xué)生得知加熱氯酸鉀和二氧化錳混合固體也能制取氧氣時，教師可提出這樣的假設(shè)。假設(shè)1：其它條件不變，當(dāng)氯酸鉀中混有等量氫氧化鉀固體時，加熱后所產(chǎn)生的氧氣量與沒有氫氧化鉀固體存在時所產(chǎn)生的氧氣量相等。這樣產(chǎn)生了問題情境。這種假設(shè)正確嗎？讓學(xué)生通過實驗進行驗證。實驗結(jié)果出人意外，幾乎收集不到氧氣。經(jīng)過分析、討論，學(xué)生逐步認(rèn)識到，化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生不僅與溫度有關(guān)，還與酸堿環(huán)境有關(guān)，原來作催化劑的二氧化錳可能由于氫氧化鉀的存在而失效，這樣便證實了假設(shè)1是錯誤的。在老師的啟發(fā)下，學(xué)生進一步懂得其化學(xué)反應(yīng)原理：氯酸鉀+氫氧化鉀+二氧化錳△氯化鉀+錳酸鉀+水。盡管金屬鋁是一種活潑金屬，由于其在空氣和水中都易被氧氣作用表面生成致密氧化膜而能制作成飛機部件、電線電纜、日常用品、炊具等［5］。在講金屬鋁性質(zhì)時，教師可提出這般假設(shè)。假設(shè)2：如果能有辦法阻斷致密氧化膜的形成，金屬鋁就會如同金屬鈉一樣，能與冷水作用放出氫氣，在空氣中會很快腐蝕掉，問題情境躍然而出。這種假設(shè)正確與否，有待證實。在教師的提示下，學(xué)生了解到鋁汞齊的生成可阻斷金屬鋁表明致密氧化膜的形成。于是課堂上教師把準(zhǔn)備好的實驗試劑與用品展現(xiàn)于講臺讓學(xué)生親手做實驗，實驗結(jié)果不出所料，經(jīng)硝酸汞溶液處理過的鋁箔既能與冷水快速不間斷地制取氫氣［27］直至鋁箔消耗殆盡為止，又能在空氣中迅速被腐蝕。實驗事實證實假設(shè)2是正確的。

通過這樣的分析、討論，在驗證假設(shè)中培養(yǎng)了學(xué)生分析問題與解決問題的能力。

創(chuàng)新問題情境的方法與實例有許多，限于篇幅，在此就不一一列舉。只要細(xì)心體會，教師都會學(xué)會使用，進而游刃有余。

總之，當(dāng)前學(xué)校面臨的緊迫任務(wù)就是如何開展創(chuàng)新性教學(xué)，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，充分利用思維發(fā)展的客觀規(guī)律，來解決教學(xué)實際問題，無疑問題教學(xué)法為此開辟了嶄新的途徑。

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1008-0546（2015）07-0013-04

G632．41

B

10.3969／j．issn．1008－0546．2015．076．004

*國家級化學(xué)特色專業(yè)資助

**通訊聯(lián)系人：李大塘，E－mail：dtlhx＠163．com