基于發展化學核心素養的問題解決教學模式的實踐研究

葉桂足

【摘 要】基于發展學生化學核心素養，在建構主義理論的指導下構建了基于小班化的問題解決教學模式。實踐證明，該教學模式能更好地促進學生的自主學習、探究學習和合作學習，有利于發展化學核心素養。以“沉淀溶解平衡”為例，從分析學情、琢磨內容、精設問題等方面探討了基于該模式的教學設計。

【關鍵詞】核心素養;問題解決;教學模式

1.問題解決教學模式的構建

化學核心素養是學生在化學認知活動中發展起來并在解決與化學相關的問題中培養和表現出來的學科素養，包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”“實驗探究與創新意識”“科學精神與社會責任”。它涵蓋了化學學科觀念、學科思維、學科實踐和學科價值四個方面，反映了學生從化學視角認識客觀事物的方式與結果的水平。核心素養在課堂教學中的落實有待于教學新思路的探究和實踐。

建構主義理論認為：學習是學習者在一定情境下，借助其他人的幫助，利用必要的學習資料，通過意義的建構方式自己獲得的行為，其核心思想是通過問題解決學習。高中化學教學中的“問題解決”教學方法就是教師通過創設教學問題，組織、引導學生在教學過程中，不斷運用多樣化的思維方式和科學方法解決問題的課堂教學形式。在這一教學過程中，學生從問題或任務出發，依據已有的化學知識和認知，以積極探索的態度，有計劃、有目的地進行探究，在解決化學問題的過程中獲取知識和技能，逐漸內化為化學學科核心素養。我們將問題解決教學方法用于我校高中“數字化實驗班”的化學教學實踐，在兩年多的實踐和摸索中，構建了基于發展學生化學核心素養的問題解決教學模式（如圖1），有效地實現了轉變學生學習方式、提高學生問題解決能力、發展化學核心素養的初衷。該模式基于兩個重要的硬件：一是高科技設備的數字化教室，有利于打破時空障礙，實現實時的師生互動、生生互動;二是學生數只有30人的小班化班級，有利于分組教學等活動的開展，有利于關注每個個體。每班根據“組內異質，組間同質”的原則進行分組，五人一組圍坐一圓桌。班級以小組為單位在日常班級活動中進行管理與評價，在日常教學活動中進行一種組內“自主、合作、探究”與組間“交流評價”的學習，并通過積分制在制度上，有效保證學生學習的自主性和積極性。該模式即問題解決教學法、分組教學法和小班化班級三者的有機結合，其中教師的角色是組織者、引導者;學生是課堂主體;學生自主參與是該模式的關鍵所在。

2.基于問題解決教學模式的教學設計

2.1分析學情，明確學生最近發展區

學情要從知識儲備、實驗能力、認知能力、思維誤區等方面進行分析，才能設計出符合學生最近發展區的問題和活動。關于“沉淀溶解平衡”這一知識點，在知識儲備方面，學生已經學習了溶解性、溶解度、化學反應平衡、電離平衡和水解平衡等知識;實驗能力方面，學生已能合作或是獨立完成簡單實驗;認知能力方面，學生具有一定的抽象思維、邏輯分析和知識遷移的能力，通過之前化學反應平衡、電離平衡和水解平衡的學習，已經對新的化學平衡的知識有了清晰的思路;思維誤區方面，學生對電解質與其飽和溶液共存的微觀情況不清楚，認為電解質在水中達到飽和后，溶解就停止了;教材、教參所提供的沉淀溶解平衡例子都是難溶物，學生誤認為沉淀溶解平衡只有在難溶電解質中才存在。

2.2琢磨內容，確定教學目標

教學內容是達成化學核心素養的載體，只有熟悉教學內容，才能合理設計問題和活動。首先，分析教學內容包含的知識點、教學地位、教學重難點。然后，緊扣課程標準對相應知識模塊的要求，確定要達成的目標。“沉淀溶解平衡”在知識與技能方面，要求學生能從宏觀與微觀、定性與定量等角度建立沉淀溶解平衡的概念與模型，能初步運用沉淀溶解平衡理論解決實際問題;在素養方面，重點培養學生“宏觀辨識與微觀探析”、“變化觀念與平衡思想”的學科素養。

2.3精設問題，形成導學案

問題不能臆造，而要選擇真實問題。真實問題是指來源于真實世界，與科學、技術和社會相關的，能真實反映化學學科特點和獨特價值的問題。真實問題的解決可以使學生養成在面臨與化學有關問題的挑戰時，從化學的視角思考問題、做出更理智、更科學的判斷。“沉淀溶解平衡”這節課，我們選擇為什么會蛀牙以及如何防蛀這個學生熟悉的問題情境。在教學設計時將教學目標、內容、方法和學習任務融合在特定的情境中，讓學生在真實問題的解決過程中，理解學習內容，建構知識、技能體系，發展學科核心素養。同時，設計具有引導性的子問題或問題鏈，形成導學案，便于學生的分組合作學習。對問題的廣度、深度、難度，教師要進行適當的宏觀調控。教師的調控要使問題保持“形散而神不散”，有“中心問題”和“子問題”，并且所有問題要形成連貫的合乎邏輯的“問題系統”，使問題的創設有利于學生的創新精神和實踐能力、人文素養的形成和發展。

基于問題解決教學模式的沉淀溶解平衡導學案如下：

【提出問題】你有蛀牙嗎？科學家研究認為牙釉質（主要成分為羥基磷酸鈣[Ca5（P04）3OH]）是人體中最堅硬又難溶的部分，為什么會蛀牙呢（蛀牙原理）？根據蛀牙原理我們該如何防止蛀牙呢？

【探究1】難溶電解質在水中真的不溶嗎？

實驗1.向NaCl溶液中加入少量等濃度的AgNO3溶液，充分反應后，靜置。向上層清液中逐滴加入KI溶液，觀察現象，并解釋。

【觀看視頻】宏觀上體系AgCl沉淀及其飽和溶液→微觀的AgCl沉淀溶解平衡

【探究2】可溶性電解質是否存在沉淀溶解平衡？

實驗2.分別往不飽和食鹽水、飽和食鹽水中加入少量NaCl晶體，觀察現象，再分別繼續滴加濃鹽酸，觀察現象，并解釋。

實驗3.在密閉環境下，將不規則的NaCl晶體浸泡在飽和食鹽水中，保持溫度不變，NaCl晶體質量、食鹽水濃度分別會發生什么變化？溶解是否停止了呢？NaCl晶體的形狀會發生什么變化？請解釋。

【交流討論】

①沉淀溶解平衡的特征;②將難溶電解質的沉淀溶解平衡方程式與弱電解質的電離平衡方程式進行對比，分析兩者的區別與聯系;③沉淀溶解平衡的影響因素，分析外界條件（升溫、加水、加少量AgCl固體、加少量NaCl固體）分別對AgCl（s） ?Ag+（aq）+Cl—（aq）平衡的影響;④寫出AgCl（s） ?Ag+（aq）+Cl—（aq）的平衡常數表達式，分析它的特點、意義以及影響因素;⑤課本P91表3-3-1，比較AgCl、AgBr、AgI的溶解能力的大小，比較Mg（OH）2、Cu（OH）2溶解能力的大小。

【問題解決】蛀牙原理？主要原因？預防措施？

3.基于問題解決教學模式的反思

3.1積極作用

“問題解決”傳遞的是知識，更是指獲得知識的過程和思考問題應有的科學方法。問題解決教學模式既有利于學生的發展，也有利于教師的專業發展。對學生來講，改變了學生被動參與教學的局面，使學生能在問題的驅動下主動參與，在問題的解決過程中主動建構知識，并逐漸形成學科能力。對教師來講，改變的是對化學教學的認識與思維方式，真正確立了教師作為教學指導者的地位。

3.2存在問題

一方面，備課量大，對教師的教學水平要求較高。在具體實施課堂教學之前，教師要考慮自己的知識結構、教學理論、實踐經驗，了解學生的心理特征、認知水平、知識結構，要分析教學目標、教學內容，要尋找資料、精設問題等，這需要教師付出艱苦的腦力勞動和一些問題情境預設所必備的物質方面的準備工作。基于發展化學核心素養的問題解決教學模式依賴學生的主動參與，對于大班教學和已經習慣接受性學習的學生，難以推行應用。

【參考文獻】

[1]林崇德.21世紀學生發展核心素養研究[M].北京：北京師范大學出版社，2016，15-20