基于實際問題解決的元素化合物教學實踐

黃國樂

[摘? ?要]元素化合物既是高中化學教學的重點又是難點，以“不同價態硫元素間的轉化”教學為例，以“酸雨”為主題，從“酸雨的成因”到“酸雨的危害”，再到“酸雨的防治”系列問題的逐步解決，學生從中獲得硫及其化合物的性質和相互轉化的知識;學會基于物質類別、元素價態預測物質性質的方法;發展嚴謹求實的科學態度和保護環境的可持續發展意識。

[關鍵詞]實際問題解決;元素化合物;教學實踐;硫元素

[中圖分類號]? ? G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）17-0063-03

元素化合物知識是高中化學的重要組成部分和主干知識，是化學基本概念、基本原理和學科思想的重要載體[1]。由于元素化合物知識屬于陳述性知識，內容繁多、零散，不同族系的物質之間性質差異大、缺乏聯系;同主族物質的性質及其變化規律具有相似性，容易混淆。元素化合物部分需要記憶的知識量比較大，一直影響著學生的化學學習效率，成為化學教學的難點。探索新的教學模式以突破這一教學瓶頸，是廣大一線化學教師亟待解決的問題。

基于實際問題解決的教學模式是由基于問題的學習模式發展起來的，也稱問題導向式教學。在 20 世紀 60 年代，Barrows針對當時傳統醫學教育的弊端，創設了一種讓他人扮演患者向醫學院學生咨詢病情的對話式課堂教學模式，使學生置身于真實的臨床病例中，通過解決問題的方式掌握診斷性知識，同時對其進行了有效運用。經過國內外學者幾十年對基于問題解決教學模式的理論研究和科學實踐，現在已形成比較成熟的課堂教學模式，即以真實問題為教學情境，在教師指導下，以小組合作學習的形式共同解決真實問題的教學模式。

元素化合物知識與生產生活、科學研究聯系緊密，為基于實際問題解決的教學模式奠定了豐富的事實基礎。基于真實情境，讓學生在逐步解決實際問題的過程中學習元素化合物知識，能激發學生的學習興趣，避免學習的枯燥乏味。同時，真實、具體的問題情境是學生化學學科核心素養形成和發展的重要平臺，為學生的化學學科核心素養提供表現機會，促進學生化學學科核心素養的形成和發展[2]。《普通高中化學課程標準（2017 年版） 》的“命題原則”中明確指出，試題情境的創設應緊密聯系學生學習和生活實際，體現科學、技術、社會和環境發展的成果，注重真實情境的針對性、啟發性、過程性和科學性，形成與測試任務融為一體、具有不同陌生度、豐富而生動的測試載體[2]。如果能堅持用基于實際問題解決的教學模式，促使學生轉變學習方式，發展其合作學習能力、自主學習能力，并能靈活運用結構化知識解決實際問題，這樣的教學自然也能夠提高學生成績。

一、基于知識分析和具體學情確定教學目標

“不同價態硫元素間的轉化”是魯科版化學必修1第三章第三節“硫的轉化”的第2課時。在第三節第1課時學生了解了硫單質的性質以及含硫物質在自然界中的轉化，對硫單質的性質、不同價態含硫化合物在自然界中的存在形態有了一定的認識，初步掌握了研究物質性質的基本程序和常用方法，為本節課進行簡單的實驗探究活動奠定和積累了理論基礎和實踐經驗。本節課的主要目標是運用氧化還原反應原理探究在實驗室實現不同價態含硫物質間的轉化。然而，教科書提供的教學內容是探究以硫黃、二氧化硫、硫酸為代表的0、+4、+6三種價態硫元素間的相互轉化，只有知識沒有情境。本節課選取“酸雨”為情境素材，圍繞“酸雨”的一系列實際問題開展教學活動。

基于上述教材分析，并根據學生實際情況確立本課的主要教學目標為：①運用氧化還原反應的知識探究不同價態硫元素之間的轉化;②認識二氧化硫的氧化性、還原性、漂白性以及酸性氧化物的通性;③通過探究不同價態硫元素之間的轉化實驗，提升運用所學知識設計實驗的能力;④體驗探究物質性質的程序和方法，提高運用化學知識和方法解決實際問題的能力，形成理論聯系實際的觀念。

二、教學思維導圖

三、主要教學活動

【學習任務1】交流酸雨的危害;從控制二氧化硫的產生和轉化的角度尋找酸雨的防治方法。

設計意圖：展示聯系實際的圖片資源，讓學生直觀感受酸雨的危害，引發學生對酸雨成因和防治的思考。

【學習任務2】探究酸雨的成分。

設計意圖：使學生的學習水平從孤立水平提升到系統水平，讓學生通過探究系統分析雨水的成分，測定雨水的pH，完善SO42-離子的檢驗實驗。

【學習任務3】實現某些含硫元素的化合物之間的轉化，學習二氧化硫的性質。

設計意圖：發展學生的數據分析能力，引導學生從基于經驗事實預測到基于物質類別、元素價態預測;從基于實驗經驗設計方案到依據氧化還原思路設計方案。

【學習任務4】探究硫單質的性質。

設計意圖：追本溯源，引導學生探尋現象背后的本質原因，完善學生建立的硫及其化合物之間轉化關系的結構化知識。

【學習任務5】討論酸雨的防治辦法。

設計意圖：發展并診斷學生解決實際問題的能力和對化學價值的認識水平：自主調用認識物質性質及轉化關系的思路方法，完成防治酸雨的真實任務，從環境安全、經濟成本、操作便利等多角度思考和評價問題解決的方案。

四、教學建議

1.選取合適的問題

基于實際問題解決的教學模式中，情境素材的選取和真實問題的選擇是成功的關鍵，選取的問題可以是學生身邊需要解決的問題，也可以是社會性熱點議題，還可以是工業生產、科技前沿問題等。選擇真實問題要基于課程標準，服務教學內容，貼近學生經驗。因此，選擇問題時要考慮是否承載學科思想方法和能否發展學生的核心素養、提升學生的關鍵能力;是否涵蓋本節課的核心知識，能否將教學內容與實際問題進行有效融合;是否具有可操作性，能否調動學生的學習積極性。

2.重視培養實驗探究能力

實驗探究常用于分析解決實際問題，依據證據證實或證偽假設。然而有一部分學生實驗探究能力弱，在實驗探究課上，即使教師分析了實驗的相關內容，他們還是無從下手，不知所措，出現隨便應付、等待教師講評的現象，影響了基于問題解決的探究進程，削弱了教學效果。對此，教師在組織教學時要營造良好的探究氛圍，將以講授法為主的教學模式改變為小組合作學習模式，讓學生與學生之間、學生與教師之間的互動成為常態，讓學生積極參與到課堂教學中來，同時要教會學生探究實驗的基本模式和主要環節。

3.讓學生親歷問題解決過程

在教學過程中，要避免核心知識與問題解決脫節，要讓學生在解決問題的過程中獲得知識、培養能力、體驗過程。單純為了迎合問題解決模式而設置與教學目標毫無關聯的問題是假探究，無益于學生的發展。因此，要讓學生與教師一同經歷從提出問題到分析問題再到解決問題的整個過程。在基于情境素材提出問題的環節，學生一般會提出五花八門的問題，師生共同討論，廣開言路，百家爭鳴，最終擇取聯系實際的同時聚焦學習目標的核心問題進行探討解決;在設計方案環節，引導學生從方案的可行性、科學性、安全性等維度出發，思考如何進行證實或證偽，并找到有效合理的處理辦法，提煉完善實驗方案;在實驗探究環節，要求每個成員親自動手，團結協作，講究效率，做出成果;在分析數據、得出結論環節，提倡證據意識，尊重數據，養成嚴謹求實的科學態度。學生在親歷整個解決問題的過程后，及時歸納總結成功經驗和失敗教訓，并進一步將化學思想和方法延伸到生活和學習中，形成科學的化學觀。

總之，基于問題解決的教學模式能夠為高中化學元素化合物教學開辟一條新途徑。學生在對實際問題的提煉、剖析、探究的過程中，不僅求得了問題的答案，更重要的還在于學會用化學觀念、思想方法去探究解決問題，發展化學學科核心素養。因此，基于問題解決的教學模式，不僅能夠滿足學生對于元素化合物知識的學習，還可以將其應用到化學反應原理等化學模塊的學習中，豐富該教學模式的內涵和實踐。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 曹俐.基于學生自主建構學科觀念的課堂教學：以氨的教學為例[J].貴州師范學院學報，2015（6）：50-53.

[2]? 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017 年版）[S].北京： 人民教育出版社，2018.

（責任編輯 羅 艷）