立足學生認知創設化學課堂探究問題

陳文科

摘要：高中化學課堂教學實踐表明，學生的學習欲望總是在一定情境中發生的。文章立足學生認知，以“金屬鈉的性質與應用”教學為側，深入探討與驗證化學課堂如何立足學生認知的發展性、片面性以及知識類比遷移中的錯誤設計問題，以期為教學提供參考。

關鍵詞：學生認知;探究問題;設計策略;金屬鈉的性質

文章編號：1008-0546（2019）05-0023-02

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.05.008

高中化學課堂教學實踐表明，學生的學習欲望總是在一定情境中發生的。問題情境通常發生在探究學習的引入階段，也發生在完成一個層次的探究后，重新引起更深入的探究的時候。化學課堂問題探究情境創設就是教師從注重對學習情境和學習方式的分析與設計角度出發，成功設計課堂教學問題，讓學生接觸問題本身以產生認知沖突，引起學生疑問并且刨根究底，親自體驗由未知到新知的探索，形成強烈持久的學習動機和發展需求，從而完成對探究對象的判斷以建構新的知識和技能的過程。

一、立足學生認識的發展性設計問題

“最近發展區”理論實踐指出，高中學生對新知識的認知具有自然發展的正遷移特點。因此，當教師進行課堂教學設計時，新舊知識若要順利銜接，最好的辦法就是以學生原有認知為基礎，在知識講解上適當加強課程內容與生活及社會和科技發展的密切聯系，或者直接加以深化和拓展，立足學生認識的發展性特點“階梯式”設計并提出問題，引導學生主動參與、樂于探究。以“金屬鈉的性質與應用”教學設計為例，教師利用高鐵、飛機、輪船的照射燈、中子反應堆等圖片展示，創設課程引入情境，啟發學生觀察金屬鈉燈的用途以及啟發學生回想金屬鈉的焰色反應，然后順勢引導并走向深入，進一步提出鈉的制備與鈉在工業上用途問題。比如操作鈉與水反應的經典實驗過程，老師可以喚醒學生參與的熱情，同時通過特殊的實驗現象，在教學中將新舊知識緊密銜接起來，提出問題：為什么鈉保存在煤油中？如果不擦干凈煤油會有什么可能？為什么可以用小刀切開？為什么鈉表面顏色與小刀切開后顏色不同？為什么會浮在水面上？為什么會四處游動？為什么溶液會變成紅色？等等，使知識階梯式地逐步提高;比如在鈉的燃燒實驗中，老師也可以將新知識建立在舊知識的基礎之上，提出以下問題：為什么鈉燃燒比鐵和銅燃燒更劇烈？鈉不小心著火怎么滅火呢？啟發學生思維進一步向縱深發展，通過指導學生書寫鈉原子結構示意圖，并展開小組討論，促使學生理解原子結構與金屬鈉單質化學性質之間的關系，讓學生的認知沿著教師設好的階梯拾級而上;比如在過氧化鈉性質的知識教學中，可以先用過氧化氫溶液（雙氧水）的性質作為突破口，喚起學生對過氧化物的探究興趣，啟發學生對過氧化物中化合價的深刻認識，以及對過氧化物的漂白性和強氧化性的認識。通過指導學生查閱課本、結合所學知識，在問題與原有知識之間積極思考與聯想，產生認知沖突，激起學生內在自我發展需要，最后達到深刻理解鈉如何從海水中提取及實際應用的教學目的。由此可見，教師從學生已有的知識出發，通過設計比較情境，讓學生自然而然地產生疑問并進行合理調控，在學生產生認知沖突后，再適時地引導學生進行比較分析，幫助學生初步學會從化學的角度提出問題、理解問題，并發展應用意識，從而完成知識的發展性建構。這樣，學生通過比較分析輕而易舉就明白了問題內在根源，既挖掘了知識，同時也實現了知識與能力的遷移與完善。

二、立足學生認識的片面性設計問題

在探究學習中，當學生對新知識、新概念的內涵和外延理解得還不夠透徹時，教師在課堂教學中為了幫助學生建立更完善的知識，可以通過設計更改、拓寬或限定知識背景的“發散式”問題情境來促使學生積極思維、產生疑問并發現原有認知上的缺陷，鼓勵學生勇敢提出解決這些問題的假設及方案，并從不同角度在收集各種證據資料基礎上證實或證明假設，引發學生深入探究與解決中心問題有密切聯系的知識，形成解決問題的一些基本策略，體驗解決問題策略的多樣性，最后得出科學結論，從而完成更加全面的知識建構，深化學生對知識的理解亦發展了學生的實踐能力與創新精神。以“金屬鈉的性質與應用”教學設計為例，教師可以通過探究鈉與酸反應，對比鈉與水反應的實驗演示，讓學生面臨需要加以解釋的現象或事實，趁機對學生認知進行整合，激發學生不但嘗試去解釋這些現象、事實以及它們之間的聯系，并且親自設計出證明假說的合理方案，進而培養學生思維的廣闊性與敏捷性。比如讓學生觀察與思考、輔助動手實驗、學會與他人合作并互相交流思維的過程和結果等，并適時提出問題：“過去都以為金屬能與酸反應，為什么今天學的鈉能夠與水反應呢？什么樣的金屬才能和水反應？金屬與酸反應和與水反應根本原因是什么？激發學生比較和對照反應事實、現象、行為等，并獨立做出概括;比如結合學生已有的化學知識規律，啟發學生是否可以使用鈉置換其他金屬呢？在什么條件下置換才是可行的呢？”同時鼓勵學生勤于動手、獲取知識、領悟科學，進一步指導學生觀察分析實驗現象、數據，引起學生極大的疑惑，進而激發學生對新知識的強烈興趣和求知欲，讓學生針對實驗發現問題、提出問題，最后總結實驗成果，指導小組討論并回答問題，促進學生知識系統的內化掌握和熟練應用。由于新的知識總是可以在不同基礎知識的結合處產生，因此教師應注意設計各種不同的問題情境，指導學生綜合運用所學的知識和技能層層深入解決問題，利用各種化學實驗儀器、PPT等輔助教學設備供學生分析對比、去粗取精、把握精髓，充分調動學生學習的驅動力，透過現象抽取本質，幫助學生完成知識的處理和轉換，使知識系統化、結構化。

教師在教學過程中為了幫助學生建立更完善的知識體系，通過更改、拓寬或者限定知識背景來促使學生產生疑問，激發學生對新知識的探索，引起探究從而完成知識建構。此外，還有一種方法是設計同時包含兩個認知應用的情境，在學生原有知識中增加一些能夠產生干擾的其他因素來設計情境，從而引起學生產生相關知識之間困惑，導致問題的產生。如：在金屬鈉的性質教學過程中，可以設計同時包含兩個以及以上的認知應用情景，引起學生的知識應用的思考，從而產生新的學習目標。

三、立足學生知識類比遷移中的錯誤設計問題

學習遷移普遍存在于學生的學習活動中，也早已為人們所認識，是指學生固有知識經驗對新知識技能的學習和應用所造成的積極或消極影響。從高中學生的心智發展水平角度來看，新知識過于簡單或難度過大都會令學生興趣驟降、索然無味，若不及時抓住學生理解有關的教材內容時可能產生的各種困惑，其學習的能動性和持久性必然難以保持。因此，教師可以把學生的學習從簡單認同和被動接受中抽離出來，故意設計容易導致學生失誤的教學情境，讓學生在不知情的情況下被完全吸引并掉人錯誤“陷阱”之中。這種有悖常理的疑點，容易產生固有知識遷移與客觀事實之間的矛盾，引起學生認知的不平衡和不和諧，促使學生大腦積極思維，便于教師利用學生知識類比遷移特點設計問題深入探究，幫助學生初步形成評價與反思的意識。以“金屬鈉的性質與應用”教學設計為例，教師可以創設過氧化鈉作為供氧劑的情境教學，利用學生認知沖突矛盾，啟發學生思考：“為什么過氧化鈉與水、過氧化鈉與二氧化碳，都是氧化物卻可以相互接觸產生氧氣？氧化鈉與水、氧化鈉與二氧化碳為什么不同？與已學的酸性氧化物與堿性氧化物為什么不同？”比如在金屬鈉的性質教學過程中，通過學生已學過的知識：氯氣與鈉反應生成氯化鈉，啟發出制備金屬鈉是否應該采用氯化鈉分解反應生成氯氣與鈉？化學是“變化的科學”，善于設計學習化學變化過程中的規律去引導學生看到與其觀點相矛盾的觀點和事實，并組織持不同見解學生開展分組討論，經過透視學生的理解，洞察學生思考方式和經驗背景等，看到其合理性和局限性，及時做出相應的教學引導，引發學生對于問題的進一步思考、提煉和概括。教師利用新舊知識之間聯系的線索情境故意導演的錯誤或矛盾，更有助于讓學生建立假說并產生批判性思維，找出問題的癥結所在，主動探索、自我表現和自主解決問題。同時教師還可以結合原子結構模型、動畫制作、PPT等提出問題，引導學生理解化合價的作用，對氧化還原反應進行更深層的解釋，從而引導學生總結金屬鈉的化學性質，加深對金屬鈉性質的理解和運用，培養學生化學核心素養物質變化觀新的高度。

四、結論與啟示

思考總是從問題開始，高中化學課堂教學問題探究情境設計的成功是設計一堂好課的必備因素，是解決如何把課教好的重要前提條件。好的課堂教學需要好的問題探究情境去引導，重視學生對知識的處理方式、學習過程中科學方法的體驗及科學思維能力的發展，進而開啟學生智慧，培養學生的創新精神。一方面，學生對教師創設的情境要有敏感的反應，能夠敏銳地捕捉到情境中的不和諧因素，從而提出問題，形成一定的科學探究能力和科學態度與價值觀;另一方面，教師在教學過程中通過問題呈現出的支持情境應具有良好的引導性，問題設計應具有強烈的吸引力，能夠使學生知識結構中的原有知識變得活躍、擴散、深化、發展起來，能夠驅使學生產生持久的興趣，能夠幫助學生明確問題的各種要素，從而正確決斷問題解決的策略，即學習受到問題的驅動而在發生、發展中學。高中化學教師在備課過程中，只有很好地把握課堂問題探究情境創設的三個策略，才能真正引導學生徹底擺脫“有目的但不知如何達到”的心理困境，促進學生化學核心素養的發展。