基于學科核心素養的問題鏈設計策略研究

張煥萍 任洪臣 茍曉霞 欒芳

摘? ?要：以甲烷為例，運用啟發式、遞進式問題鏈進行教學設計，引發學生思考，激發學生認知，促進學生思維的自主發展，增強學生對環境保護的意識，提升學生的化學學科核心素養。

關鍵詞：化學學科;核心素養;問題鏈設計;甲烷

引言

化學核心素養是指學生通過學習化學知識、提升學科能力，養成優秀品質而反映出的綜合素質，綜合了知識和能力的學習、思想的構筑、科學的探究、革新意識的發展[ 1 ]。在學生的化學學習過程中，必然會伴隨著問題的產生和解決過程，隨著新課改理念逐步加深，教育工作者發現將教學活動中的問題按照一定的邏輯順序串成一系列明確的、系統化的問題鏈，有助于提高學生的問題解決和轉變思維的能力，培養學生的學科核心素養[ 2 ]。問題鏈的設計除了要符合科學性、情境性、有序性和開放性等原則外，也要遵循學生的認知發展順序，由表及里，由簡到繁，按部就班，不能急于求進[ 3 ];要適當引導學生進行思考，而不能一味地按照提問的方式進行知識的傳授[ 4 ];要把握時機，知道什么時候設計什么樣的問題。從而有效地引導學生思考，逐步解決問題鏈中的問題，增強學生的主動認知能力，提升情感、態度和價值觀，促進化學學科核心素養的形成，幫助學生全面發展[ 5 ]。

本研究在新課改的基礎上以“甲烷”為例，分別采用啟發式和遞進式策略進行問題鏈設計，以達到提高學生化學核心素養，提升課堂教學效果[ 6 ]。

1? 問題鏈教學設計準備

1.1? 教材分析

“最簡單的有機物——甲烷”是人教版高中化學必修二第三章“有機化合物”第一課時的內容，主要內容包括甲烷的分子結構，甲烷的化學性質。從最簡單的有機物甲烷下手，抓住分子結構與化學性質之間的關系，創建從結構角度學習甲烷的化學性質，讓學生建立對應的分子立體結構模型，從而進一步自主學習其他有機物。

1.2? 學情分析

【知識基礎】學生已了解甲烷的基本存在形式、物理性質，了解到它是一種燃料，從分子組成上認識了甲烷燃燒反應的產物。但欠缺電子式、結構式、化學鍵相關版塊知識。

【認知情況】有機物學習的初級階段，學生自主學習和探究能力不夠強，思維方式和邏輯還需進一步強化。

1.3? 教學目標分析

【知識與技能目標】了解甲烷在自然界中的存在和用途;了解甲烷的物理性質;掌握甲烷的化學性質;理解取代反應的概念和相關知識。

【過程與方法目標】通過動手制作模型，增強學生動手操作的能力;通過建立結構-性質-用途的關系，學習理解化學中有機物的基本思路;通過觀察實驗，記錄現象和總結實驗結論，增強學生的觀察能力、思維能力。

【情感態度與價值觀】通過學生動手實踐，感受學習中的樂趣，激發學生濃厚的學習興趣以及探索新知的祈望。培養學生環保的概念、保護資源的意識、正確認識社會問題的意識。

1.4? 教學重難點分析

教師引導學生以甲烷分子空間構型為基礎，通過實驗探究掌握甲烷的化學性質，培養學生的抽象思維和宏觀現象的微觀解釋能力，加強對甲烷的空間構型理解，增強對甲烷化學反應綜合分析能力。

教學重點：甲烷分子的空間立體結構、主要的化學性質。

教學難點：甲烷分子的空間立體結構、甲烷的化學反應。

2? 問題鏈教學設計

2.1? 啟發式問題鏈教學設計

啟發式問題鏈是指教師在教學過程中，提出相關啟發性的問題，讓學生自己理解思考，并得出準確的答案。但是由于學生知識、經驗和能力的限制，接觸“新”知識時遇到問題，通常不知道從哪里著手。考慮到這個因素，教師應設計具有引導性質和功能的問題鏈，啟發學生思考，使其自行解決問題。

【問題引入】在我們的日常生活中，大家都對天然氣非常熟悉，那么有沒有同學知道天然氣的主要成分是什么呢？

【學生回答】甲烷。

【教師講授】今天我們就一同來學習最簡單的有機物——甲烷。

【展示】含有甲烷氣體的集氣瓶（瓶中含少量水）。

【教師提問】請同學們觀察集氣瓶中甲烷氣體的顏色、聞氣體的氣味并思考它的溶解性。

【學生活動】學生觀察，招氣入鼻法聞氣體氣味。

【教師提問】通過觀察，同學們能夠了解甲烷的哪些物理性質？

【學生回答】甲烷是無色無味的氣體。

【教師提問】回憶有哪些方法收集氣體呢？

【學生回答】向上排空氣法、向下排空氣法和排水集氣法。

【學生操作】分別采用向上排空氣法、向下排空氣法、排水集氣法收集甲烷。將收集氣體的集氣瓶分別貼上標簽1、2、3。分別點燃瓶中的氣體，立即在火焰上方罩上干燥的燒杯，觀察現象。隨后，將澄清石灰水逐滴滴入有現象的集氣瓶中，繼續觀察。

【學生回答】只有標簽2號和3號集氣瓶上方的燒杯內壁有水珠出現，且可以使石灰水變渾濁，因此收集甲烷需要采用向上排空氣法和排水集氣法。

【教師提問】根據此探究實驗能否得出甲烷的其他物理性質？

【學生回答】密度比空氣小、不易溶于水。

【展示】PPT展示甲烷的危險性及造成的危害。

【教師提問】同學們能夠總結出甲烷具有哪些危險性？

【學生回答】甲烷可以燃燒，濃度大時遇明火還能發生爆炸。甲烷濃度過高時，會使空氣中氧含量會大幅度減少，使人窒息。此外，在其揮發的情況下，可能會引起凍傷。

上面以問題的形式引出甲烷，一步一步遵循啟發式原則進行問題鏈設計。讓學生自主觀察實驗現象，配合教師開展教學工作;調動學生的積極性，培養觀察能力和動手操作的能力，樹立探究意識;了解甲烷的危險性，幫助同學們形成安全意識及環保意識。

2.2? 遞進式問題鏈教學設計

遞進式問題鏈是指教師設計問題鏈時，按照層層遞進的形式完成所要傳授的知識。遞進式問題鏈設計要做到主題鮮明，中心突出，與大多數學生的認知能力相符。

【教學引入】前面學習了甲烷的物理性質，它的化學性質和空間構型又是怎樣的呢？

【演示實驗】將甲烷按照規定的步驟通入酸性高錳酸鉀和溴水中。

【師生觀察】沒有明顯的實驗現象。

【教師提問】通常情況下甲烷與強酸、強堿或強氧化劑不發生化學反應，說明什么？

【學生回答】甲烷化學性質比較穩定。

【教師提問】既然大家知道甲烷是天然氣的主要成分，那么甲烷可以燃燒嗎？

【學生操作】在教師引導下點燃純凈的甲烷氣體，將燃燒產物依次通過無水硫酸銅和石灰水，觀察實驗現象。

【學生回答】甲烷具有可燃性，它能生成二氧化碳，使澄清石灰水變渾濁。

【教師展示】涉及的化學方程式CH4+2O2→CO2+2H2O;Ca（OH）2+CO2→CaCO3↓+H2O。

【教師提問】甲烷除了可以與氧氣反應，還能與其他物質反應嗎？

【教師操作】取1支50 mL的量筒，通過排飽和食鹽水的方法先后收集約10 mL甲烷和40 mL氯氣，兩種氣體混合后立即放置在光亮處（不要放在陽光直射的地方，以免引起爆炸），靜置片刻，請同學們觀察現象。

【學生回答】液面上升，出現油狀液滴。

【教師提問】請同學們猜測出現這些現象的原因。

【學生回答】反應后氣體體積減小，量筒內壓強變小，液面上升;油狀液滴表明生成物難溶于水。

【教師提問】通過以上幾個實驗，同學們對甲烷有了新的認識，接下來我們思考甲烷的結構是怎樣的呢？請同學們拿出球棍模型跟我一起分析。

【學生活動】安裝操作球棍模型。

【學生回答】甲烷為正四面體結構。

【教師展示】甲烷與氯氣的反應如何進行（演示球棍模型）？

【教師要求】請同學們記下甲烷與氯氣發生反應的化學反應方程式：

【教師補充】Cl原子取代了甲烷分子中的H原子，這種有機物分子中某些原子或原子團被其他原子或原子團所取代的反應，叫做取代反應。

【總結】學生用球棍模型闡述甲烷和氯的反應過程和機理。

在教師的引導下，利用遞進式問題鏈的設計讓學生對甲烷知識的學習更加清晰、更加有層次，提升了學生學習化學的自信，培養了學生的觀察能力、動手能力、思考能力和總結能力，從而較好地培養了學生化學學科核心素養。

3? 反思與展望

3.1? 教師應該增強對問題鏈教學的理解

教師要具有出色的課堂把控和授課運營能力，要設計具有高效性的問題鏈。教師認真分析化學教學內容，結合部分知識的內在聯系，充分做好預實驗和預設實驗的多種可能，設計出符合實驗事實的問題鏈。

3.2? 基于真實情境的問題鏈設計

設計問題鏈，要將問題置于一定的知識、社會或生活生產背景中，把化學知識與周圍的環境聯系起來，理論聯系實際，引發學生的學習興趣，促進學生對環境的思考，促進學生思維的自主發展，發揮學生的主體性地位，發展化學學科核心素養。

3.3? 以問題鏈為基礎展示教師特色

設計問題鏈不應一味地重復使用課后問題和老套的問題和思路，而是要創設符合自己特色的問題鏈教學模式，這就需要教師參透教材，熟悉整個知識脈絡，深入理解化學學科核心素養，將個人授課風格和化學學科核心素養融合起來，更好地為化學教學服務。

本文基于化學學科核心素養，以甲烷為例開展了問題鏈設計教學策略研究。在化學教學中通過不斷提出問題，設計問題鏈，突破學習的重難點，幫助學生更加有效地理解所學知識，培養學生的化學學科核心素養，同時，提升教師自身能力，促進師生全面發展。

參考文獻：

[1]劉斌. 基于化學學科核心素養培養， 分析實驗教學的問題及對策——以"鈉的性質及用途”為例[J]. 化學教與學， 2019 （5）： 72-74.

[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.

[3] 何翔. 立足實驗教學， 促進學科核心素養落地[J]. 江蘇教育， 2019 （83）： 58-60.

[4] 南紀穩. 學生核心素養、學科核心素養與教學改革[J]. 當代教師教育，? 2019， 12（4）： 79-83.

[5] 紀德奎， 郭子超. 學科核心素養培育中課堂教學目標轉換的困境與突破[J]. 中國教育學刊， 2020 （2）： 4-8.

[6] 彭芬. 基于驅動性問題鏈的高三化學教學實踐研究[D]. 南京： 南京師范大學， 2014.