基于實驗過程中問題生成與思考的模型建構

柳文龍

以實驗為主體的探究活動，能使學生體驗科學研究的過程，發現實驗過程中的問題，激發學習化學的興趣，強化科學探究的意識，促進學習方式的轉變，培養學生的創新精神和實踐能力，是新課程的基本理念。運用教材提供的實驗素材，充分調動學生主動參與探究實驗的積極性，引導學生實驗、觀察、調查、資料收集、閱讀、思考、討論等多種方式，通過問題的提出、猜想與假設、制定計劃、進行實驗、收集證據、解釋與結論、反思與評價、表達與交流等活動，增進對科學探究的理解，發展科學探究能力。下面，以粗鹽的提純為例，從四個層次方面詳述在實驗過程中如何構建問題生成與思考的教學模型。

一、問題的預設

教學的“預設”就是“事先籌劃”，即教師在教學活動開展之前對教學目標、教學內容、教學過程、教學方法等進行預先的設計和籌劃。就化學實驗教學而言，“預設”主要表現在：對實驗方案設計的預設，對實驗儀器選擇的預設，對實驗操作方法、步驟的預設，對實驗現象的預設，對實驗結果分析的預設等。然而，教學不只是單純的“預設”，更是發現、創新與開發的過程。完全按照預設進行教學，課堂必然變得機械、沉悶和程式化，使教學的生命力在課堂中得不到充分發展。

例如，粗鹽的提純實驗教學中，由淺入深不斷提出問題，使實驗過程變成學生不斷發現問題、提出問題、解決問題的探索過程：（1）粗鹽經溶解、過濾后所得的濾液并不只是NaCl的溶液，仍然含有少量可溶性雜質，如MgCl2、CaCl2、CaSO4、泥沙等，需要進一步檢驗并逐一除去，除雜時應選用什么試劑？（2）除去混在粗鹽中的雜質先后順序如何？（3）除去MgCl2和CaCl2雜質時，所加的試劑能否調換次序？是否有第二種選擇，甚至第三種選擇呢？（4）如何確定所獲得的產品是否純凈？（5）如何計算粗鹽中氯化鈉的含量？（6）實驗室粗鹽提純能否轉化為工業上食鹽的精制？等等。通過這些問題的預設，讓學生在討論、交流、分析、思考中，培養對實驗的興趣，提高實驗探究能力。

二、問題的生成

問題的生成是指師生在交往、互動中，即時生成的新問題、新思考、新方法。其方式主要有：從教師課堂預設中生成，從課堂教學過程中生成，從課后反思中生成。其特點是：隨機性、動態性、多樣性和隱蔽性。問題的生成性對教學活動具有積極作用，課堂上把生成性問題作為新的教學資源，使教學內容更加完善、更加精彩有味。就化學實驗教學而言，問題生成主要有：（1）實驗設計方案的生成性問題;（2）對實驗儀器的不同選擇、不同組合以及使用過程中的生成性問題;（3）出現預設之外的實驗現象所產生的生成性問題;（4）對實驗現象進行分析判斷時產生的生成性問題等。

如粗鹽的提純實驗中，最后要求用鹽酸除去過量的除雜試劑NaOH、Na2CO3，教師預設的常規方案是用普通pH試紙測溶液的pH值至7或接近7。而學生提出：一是可用酸堿指示劑判斷溶液顯酸性;二是直接通過觀察滴加鹽酸后不再有氣體產生，證明碳酸鈉和氫氧化鈉已除盡。對此，教師應主動引導學生討論交流，讓學生在爭論中發現，用指示劑引入了新雜質而不可取;而第二個方案沒有提出異議，這時可讓學生進行實際操作，看是否可行。這樣，通過問題的發現、討論，既開拓了學生的思路，又提高了學生的實驗分析能力。

由此可見，教師的預設應有彈性，才能為問題生成留下空間。即教師要以開放的心態設計出靈活、動態的“預”案，而不是周密細致、一成不變的“成”案。就是說，動態生成的教學設計“粗”些，這樣可為課堂實施的“細”留下了足夠的彈性時空，為知識的動態生成、學生的自主建構留有了余地，給學生帶來意料不到的課堂“意外生成”，這樣的堂課教學，才能最大限度地促進學生的思考深度、思辨能力的發展。此外，“不同”或“不當”實驗操作（反向實驗）、對實驗變量（條件）控制不當、對實驗數據記錄處理錯誤等也常引發的學生生成性問題，教學過程中也應引起教師的重視。

三、問題的思考

現代教育心理學研究指出，學生的學習過程不僅是一個接受知識的過程，而且也是一個發現問題、分析問題、解決問題的過程。一方面是暴露學生產生各種疑問、困難、障礙和矛盾，另一方面也是展示學生發展聰明才智、形成獨立個性與創新成果的過程。正因如此，教學過程中教師應重視學生探索新知的經歷和獲得新知的體驗。

例如，粗鹽提純過程中，要求用過量氯化鋇除去粗鹽中硫酸根，再用過量碳酸鈉除去過量的氯化鋇。但是，學生發現過濾后的濾液中還可以檢驗出硫酸根離子。對此，教師應及時引導學生分析存在問題的原因，接著教師根據學生問題追問：如何做好補救措施？

又如，實驗結束后，有學生問：取粗鹽10g經提純精制之后，最后稱量得到的食鹽質量大于10g。這是什么原因造成的呢？對此，教師一方面要引導學生從實驗過程中試劑加入情況去分析，另一方面要從產品是否干燥去找答案。對于前者，教師要引導學生思考：除雜過程中加入過量的NaOH、Na2CO3二種物質中的鈉元素最終都轉化為NaCl中去，這是導致質量增加的重要原因之一。通過對實驗問題的思考、分析和討論，與此同時學生的實驗探究能力得到了發展。

四、模型的建構

1.模型建構流程。模型建構是為了讓學生把片段、零碎的知識或思維形成一個整體（系統），提高認知思維能力水平。就化學實驗過程中問題生成與思考而言，基于上述實驗中學生生成問題的類型，筆者設計了如下“基于實驗過程中問題生成與思考模型”，如下圖：

2.模型應用討論。對化學實驗教學而言，實驗前教師做好充分的“預設”尤為重要，如：對實驗方案設計的預設，對實驗儀器選擇的預設，對實驗操作方法、步驟的預設，對實驗現象的預設，對實驗結果分析的預設等等，教師都應在實驗前做好充分的準備，預設使我們的實驗有章可循。但是，“預設”不是實驗的全部，實際的實驗過程，再完美的“預設”也無法覆蓋學生“生成與思考”問題，學生“生成與思考”的問題充滿不確定性，所以實驗過程中問題生成與思考的主要模型應有一定的“開放”性。教學需要“預設”，更需要“生成”。教師課前可根據上述模型預設學生可能生成的問題，但課中不能回避生成問題，即使當我們面對無法回避的實驗意外時也應該對它有正確的認識，應把生成的意外及時納入預設的教學之中，及時捕捉教育時機，整合課堂生成資源，并把它當作教學資源去開發、利用，不斷豐富課堂教學的內涵，碰撞出越來越多的學生之間以及師生之間的思維火花，二者的思維相互碰撞，相互啟發，相互引導，最終達到動態共振，讓課堂教學精彩紛呈。

責任編輯 黃日暖