聚焦復雜問題解決素養培育的高三化學教學新常態

石秀梅　黃都

【摘要】本文聚焦復雜問題解決素養培育的高三化學教學新常態，論述高三化學教學核心任務及其執行程序、教師勝任教學工作的技能要求以及有效教學行為自評途徑，認為化學教師在高三階段要注重訓練學生解決復雜問題的能力，可以聚焦前期準備、中期應答和后期反思三個階段設計例題講解教學以達成這一目標；高三化學教師應具備選題、改題、創題能力，構建以教師有效講題為核心的課堂教學活動，以學生有效解題為核心的課外訓練，面向全體學生的詳細批閱與反饋模式，以教師板書為核心的課堂教學信息呈現方式，以及“知、定、靜、安、慮、得”班級學習文化；運用有效教學行為自評量表進行教學評價。

【關鍵詞】解決復雜問題 高三化學 新常態

【中圖分類號】G63 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2022）26-0097-05

為了提高高三教學的有效性，筆者基于適應、能力、精熟之問題解決能力發展“三階”模型，結合實踐經驗，從規范性、科學性、程序性、技術性等角度建構高三教學工作要求，提出“每講必練，每練必得；先練后講，講練同行”的高三復習教學范式，使學生在寶貴的復習時間中，能夠有效消化教師講授的思想、觀點、方法、技巧，以高信心、強信念、高精熟、強能力應對高考中的復雜問題。

一、高三教學的核心任務及其執行程序

（一）高三教學核心任務——復雜問題解決素養訓練

高三教學的核心任務是全員、全程、全方位指導學生提升復雜問題解決能力。復雜問題解決能力培養的核心載體是高考試題的理解與解答實踐，其復雜性主要體現為以下六個關鍵特征：試題情境的真實性；問題解決視角的多維性和綜合性；問題解決思路建構的知識依賴性、經驗依賴性、心理依賴性、信息整合性、綜合創新性和變通靈活性；問題解決精熟度的強結構性、快反應性、高靈活性和高復雜性；問題解決成果表征的準確性、簡潔性和高水平性；對應答者學科素養要求體現為知識的簡單性、問題的復雜性和學科思維的有效性。

例如，在高三化學教學中，師生必然以歷年真題作為復雜問題解決能力訓練的載體。我們可以通過解析例1來體會上述復雜問題解決的關鍵特征。

【例1】（2021年全國甲卷）26.碘（紫黑色固體，微溶于水）及其化合物廣泛用于醫藥、染料等方面。回答下列問題：

（1）I2的一種制備方法如下圖所示：

①加入Fe粉后進行轉化反應的離子方程式為______，生成的沉淀與硝酸反應，生成______后可循環使用。

②通入Cl2的過程中，若氧化產物只有一種，反應的化學方程式為______；若反應物用量比n（Cl2）/n（FeI2）=1.5時，氧化產物為______；當n（Cl2）/n（FeI2）＞1.5，單質碘的收率會降低，原因是______。

（2）以NaIO3為原料制備I2方法是：先向NaIO3溶液中加入計量的NaHSO3，生成碘化物；再向混合溶液中加入NaIO3溶液，反應得到I2，上述制備I2的總反應的離子方程式為______?。

（3）KI溶液和CuSO4溶液混合可生成沉淀和I2，若生成1 mol I2，消耗的KI至少為______mol。I2在KI溶液中可發生反應I2+I?I。實驗室中使用過量的KI與CuSO4溶液反應后，過濾，濾液經水蒸氣蒸餾可制得高純碘。反應中加入過量KI的原因是______。

試題呈現了碘單質的三種制備方法，三種方法均來源于真實的生產或實驗情境，體現了試題背景的真實性。試題設問要求考生綜合運用微粒觀、轉化觀、守恒觀來調用知識、整合信息，解決有關物質轉化的過程表征、過程調控、量化計算、原因分析和結果預測等問題，并在其中展示理解與辨析、分析與推測、歸納與論證、探究與創新等關鍵能力。在理綜卷應答時間安排中，本題最佳答題時間為八分鐘。試題所需要調用的理論性知識是氧化還原反應、事實性知識是鹵族元素的性質、程序性知識是關于化學方程式的計算與分析模型。必備知識并不復雜，但總體難度不小，原因是“原因分析”“總反應表征”兩類任務需要調用的支持信息與思維方法的隱蔽性和靈活性比較強，同時，開放性的作答方式對考生表征能力的要求比較高。因此，本題體現了視角的獨特性、思路的嚴謹性、表征的準確性、技能的精熟性、能力的全面性以及思維的系統性等復雜問題解決素養特征。

（二）教學核心任務的執行過程設計

教師將例1作為復雜問題解決素養培育載體，若只是讓學生經歷“解題—核對答案—講解答案—解答下一題”這樣的學習過程，不僅浪費了該試題潛在的能力訓練價值，而且浪費了學生寶貴的復習時間和精力。高考一般不會出現同樣的試題，但一定會考查學生的領域特殊性問題解決能力和領域一般性技能。因此，每解一題，教師要盡可能設計好前期準備、中期應答和后期反思三個階段的認知任務，使學生每解有得、每思有進。具體的教學處理如下。

1.前期準備

（1）分析試題的素養訓練及測評價值

根據國家高考考試內容改革的有關要求，復雜問題解決的任務及其過程，在一定程度上分別體現了情境性、教育性、開放性、靈活性、探究性、本源性、基礎性、綜合性、應用性和創新性等十大時代特征，對考生的學科觀念、科學思維、探究實踐、創新意識和社會責任等學科核心素養均有顯性或隱性的測評功能。復雜問題解決任務不僅具備測評功能，而且具有促進學生學科核心素養發展的訓練價值。例1的素養訓練及測評價值如下。

價值之一：物質轉化技術路徑認知。物質轉化的技術路徑主要包括原料預處理（純化、除雜等）、富集或溶浸、還原反應或氧化反應、酸堿調節或沉淀反應、目標產品生成反應、產品分離—洗滌—干燥—純度檢測等。該認知過程要求考生讀懂工藝流程圖，并以工程師思維對工藝流程圖進行鑒賞和評價。

價值之二：物質轉化化學原理表征。要求考生從微粒觀、轉化觀的視角，調用相關的化學反應原理和物質性質知識，完成工藝流程中某一環節的反應類型識別、反應物辨識、生成物判斷、化學方程式書寫或離子方程式書寫。

價值之三：物質轉化效率量化分析。涉及物質的量計算、pH調節區間計算、轉化率計算、過量分析，等等。

價值之四：物質轉化技術創新點分析。涉及試劑選擇、投料方式、定量投料、分離技巧、提高產率技巧、裝置創新、環保處理、原理創新、溫度控制、巧用物質性質等。

價值之五：化學知識、觀念整合建構。通過解題收獲對化學知識的重新理解，如氧化還原反應、離子反應、可逆反應的協同作用，多步反應的整體合成表征，等等；獲得同類試題解答的指導思想、重要觀念，如原因解釋類問題是試題的難點，原因分析往往需要調用逆向思維和系統思維，即“操作或處理的目的是什么”“相關物質性質或實驗處理方法對達成最終目的的貢獻是什么”。

（2）分析學生的領域特殊性和領域一般性素養發展需要

高考中的每一道大題，幾乎都展示了特定學科中的某個研究或實踐領域。例如，化學實驗探究題與化學科學研究領域密切相關、化工流程試題與化學工業息息相關、物質結構試題與新物質結構解析領域有關、有機化學試題與有機物分析及合成有關。領域特殊性主要體現在特定科研或生產實踐的思維方式存在差異；領域一般性是諸多領域的共通思維方式和問題解決方法。學生在解決領域特殊性問題時存在基本能力、效率、效果、發展進步的差異，因此，教師在復雜問題解決素養培育載體的選擇及處理中，應充分考慮學生的這些差異。

（3）引導學生進行解題前的知識基礎及思維經驗準備

在解答例1前，教師需要設計任務幫助學生奠定有關知識基礎和思維基礎。在氧化還原反應的習題中，習題常以強氧化劑Cl2、Fe3+、ClO-、MnO[-4]與強還原劑Fe2+、I-、S2-、SO[2-3]為載體，對離子型氧化還原反應進行定性分析與定量計算。例2能夠為學生提供此類素養的訓練。

【例2】某混合溶液中只含有Fe2+、Cl-、Br-、I-（忽略水的電離），Cl-、Br-、I-的個數比為2∶3∶4，向該溶液中通入Cl2使溶液中Cl-和Br-的個數比為3∶1，則通入Cl2的物質的量與溶液中剩余Fe2+的物質的量之比為

A．7∶4? B．7∶3? C．7∶2? D．7∶1

解決例2所需知識為：微粒的個數之比等于其物質的量之比；電荷守恒確定Fe2+的量；定性角度分析Fe2+、Br-、I-的還原性強弱，從而確定它們與Cl2反應的先后，因Fe2+有剩余，最終以Br-的個數不變為解題的突破口；從電子得失守恒的角度羅列出關系式。

如果學生的綜合能力還不夠強，備課時教師可將例2拆解成例3所示的幾道小題讓學生解答，之后再讓學生解答例2；或讓學生提前練習例2，課上反饋存在的問題，引導學生將思路一一析出或引導學生將例2改編成例3。

【例3】離子型氧化還原反應的典型問題：

①某混合溶液中只含有Fe2+、Cl-、Br-、I-（忽略水的電離），若Cl-、Br-、I-的物質的量分別為2 mol、3 mol、4 mol，則Fe2+的物質的量為______mol。

②向以上溶液中通入少量Cl2，發生反應的離子方程式為______ 。

③若向溶液中通入一定量的Cl2后有Fe2+剩余，且溶液中Cl-和Br-的個數比為3∶1，則新生成的Cl-物質的量為______mol，有______mol Fe2+被Cl2氧化。

④反應③中通入Cl2的物質的量與溶液中剩余Fe2+的物質的量之比為______。

⑤已知氧化性Cl2＞IO[-3]。若向以上溶液中通入過量的Cl2，I2的含量會降低，原因是______（用化學方程式表示）。

學生在復習過程中經歷了以上分析，解答例1這道高考真題就非常簡單了。

（4）開展限時性解題素養測評活動

教師根據學生領域素養發展情況及測評時間要求，將例1及其相關的基礎問題、類似問題、拓展問題組配成卷，組織實施限時性素養測評活動。

（5）收集學生答卷，閱卷評分后進行數據分析、答題心理分析

教師及時批閱學生答卷，統計每一個設問的得分率，從觀念、知識、能力、情緒狀態等視角分析學生的答題心理，必要時還需要對典型答卷者進行訪談。

（6）設計復雜問題解決素養培育的講評目標、內容及方式

復雜問題解決素養的獲得，是由邊緣性參與到中心參與的情境學習過程，是基于觀摩、體驗、交流、整合的復雜認知過程，教師在教學中的作用是“教練”，學生的角色定位是“運動員”。作為教練，教師需要提供典型、精致、清晰的解題示范，展示審視各種領域特殊性問題的格局和觀點。因此，復雜問題解決素養培育的講評目標是促進學生的“自我革新”——革新已有知識的理解模型、革新問題解決的成功信念、革新問題解決的思維視角和思路進程。講評內容既包括學生已掌握的內容，又包括學生未掌握或再努力也很難掌握的內容。問題解決素養培育講評通常采取以教師為中心和以學生為中心相結合的方式。以教師為中心的講評，應當輔以呈示典型答案、現場訪談學生、適時提問學生等驅動性教學技術，避免學生產生視覺、聽覺疲勞；以學生為中心的講評模式，要建立在對學生進行講評技術培訓的基礎之上，讓學生成為訓練有素的講評者、展示者和研討參與者。

2.中期解題

問題解決講評的過程，本質上是研討性解題過程，而不只是公布試題答案或考試成績。因此，教師要以研討性解決的主旨思想來組織課堂活動。

（1）展示得分率分析的總體結果

教師展示的結果需要細化到每一個設問的得分率統計，明確學生問題解決子技能、必備知識掌握水平、問題解決信息理解及應用的水平，從而幫助師生確立新的努力方向和難點突破路徑。

（2）強化性講解

強化性講解就是講解多數學生已經掌握的技能點。講解多數學生已經掌握的技能點，能夠起到增強學生學習信心與強化學生已有認知模型的作用。

（3）突破性講解

突破性講解就是講解多數學生“最近發展區”中的技能點。針對多數學生通過努力就可以提高答對概率的問題，教師需要采取追尋本源、化繁為簡、抓住關鍵、洞察本質的方式逐步展開講解，并設計進階性練習，促使學生扎實習得子技能。突破性講解的內容將納入下一個復雜問題解決素養訓練循環之中。

（4）拓展性講解

拓展性講解就是提出拓展問題現場解答并組織講解。教師基于現有情境，提出拓展問題，或者創設新情境提出類似問題，當場讓學生解答、匯報、交流、討論，從中析出復雜問題解決任務的靈活性、開放性和創新性。

（5）“三階”訓練任務布置

“三階”訓練任務包括領域適應訓練、能力形成訓練以及領域精熟訓練。教師可以將三類訓練任務布置給不同水平的學生：聚焦突破性講解、拓展性講解內容，為能力水平較高的學生群體設計相關素養訓練任務；遵循本源性、基礎性、綜合性、應用性和創新性進階，為未能適應復雜問題解決任務情境的學生群體設計領域適應性訓練。

3.后期反思

（1）觀念理解

氧化還原反應的深度理解：難溶性氧化劑（如AgI）整體參加還原反應；利用強氧化劑可實現物質循環利用；氧化還原反應的程度可通過控制反應物用量來調節；同一體系中多步離子反應可先分后合；技術創新點往往是對題干所給信息進行的具有創造性、綜合性和靈活性的應用。

（2）知識理解

氧化還原反應的實質是特定混合體系中氧化劑和還原劑之間發生的自洽性反應，符合“強弱能變、強強劇變、弱弱難變”等規律，遵循電子得失守恒、電荷守恒、原子守恒、元素守恒、酸堿平衡等基本規律。

二、高三教師教學工作的技能要求

（一）具備選題、改題、創題能力

對試題的選取、改編與創作，是教師必備的技能。掌握這些技能的教師，對試題的測量目標、測評載體會有更清晰、更準確的認識。對試題測評目標的界定，需要教師對課程標準所列的素養分類及素養表現水平層次有深入研究。在此基礎上，教師還應發展對復雜問題解決素養結構的觀察、歸納和抽象概括能力。可見，復雜問題解決素養品質的標準，是基于教師對學科結構的理解，而不是對課程標準的生搬硬套。

（二）構建以教師有效講題為核心的課堂教學活動

構建以教師有效講題為核心的課堂教學活動需要以教師的有效講解為主線，包括：激勵性講解、點評式講解、強化性講解、突破性講解、拓展性講解等。教師在講解過程中應注重激活學生需要、滿足學生需要、點撥解題精要。

（三）構建以學生有效解題為核心的課外訓練

教師可以創造“選題—組題—分派—解題—批閱—反饋—講解”的能力訓練工作循環。課堂上要講解的典型試題，學生必須在課前做完，少部分拓展試題不需課前預解。

（四）構建面向全體學生的詳細批閱與反饋模式

教師需要針對每一名學生和每一個錯誤點做出詳細的批閱反饋，利用試卷與學生進行對話，把學生的優勢與不足，寫清、講清，說到學生心里，使每一名學生都感受到教師的關愛與指導，實現全員、全程、全方位育人。

（五）構建以教師板書為核心的課堂教學信息呈現方式

教師要針對學生思維的原點、生長點、發展點之邏輯，將解題過程有序板書；教師要做到脫稿、有序、有條理、創造性地板書，體現對教學內容研究的熟悉度與深度。

（六）構建“知、定、靜、安、慮、得”班級學習文化

“知止而后有定，定而后能靜，靜而后能安，安而后能慮，慮而后能得”，教師可以構建“知、定、靜、安、慮、得”的班級學習文化，用張弛有度的文化力量促進學生增強信心、有效提分、實現理想。

基于上述要求，筆者建構了如圖1所示的高三教學基本任務模型。

該模型要求教師具備高超的試題結構解析、功能分析、價值認定、改編創新、原始創新等能力，具備高水平的考情、學情關聯分析與反饋能力，具備高水平的點評式講解、強化性講解、突破性講解和拓展性講解能力；要求學生具有較強的自我認識、自我監控、自我調節、自我激勵、自我強化、自我規劃、自我突破、獨立抽提、自我超越的能力。

三、高三教師有效教學行為自評量表

從“立德樹人、服務選拔、導向教學”的視角看，高三學生的學習與成長是“準成人”行為，高三學生應擔負起構筑通向自己理想未來的發展之路的“筑路者”之重任。高考復習是整合知識、挖掘潛能的人生歷練。在這個過程中，教師應努力做好激勵、組織、指導、溝通、督促、共學、共研等事項。基于上述分析，筆者構建了如下頁表1所示的高三教師有效教學行為自評量表。

從復雜問題解決素養訓練指導的視角來審視高三教學工作，有助于高三師生正確認識高考選拔人才的規格和要求——國家、社會需要的是面對真實的人類問題，能夠從多個視角，調用多種知識、思維與經驗來解決復雜問題的從業者和高素質公民；有助于高三師生將精力聚焦到解決復雜問題之技能、綜合技能、創造性技能的訓練之中，使每一名高三學生的潛能得以充分發掘、有效發揮。高三教師的有效教學工作，可歸納為“研”“實”“細”三個字，“研”意指研究試題、研究學生、研究教學方法；“實”意指取得高考高分的路徑是有程序、有策略的，把每一步常規工作落實到位，方能彰顯高考復習的高品質育人價值，從而實現立德樹人的教育根本任務；“細”意指復雜問題解決總體素養的構成源于扎實的技能習得、系統的知識建構、有效的學科思維養成，教師設計復習進程要細、指導學生素養發展要細、對學生素養表現水平的分析與反饋要細。實踐表明，帶過高三的教師，其專業水平、教學水平通常會邁上新臺階，在當前以素養為本的新課程、新高考中，高三教師若能從復雜問題解決素養培育的視角來建構高三教學新常態，教師教研水平的提升將更顯著。

注：本文系廣西教育科學“十三五”規劃2019年度廣西考試招生研究專項課題“基于樣卷研發的等級性學考科目命題團隊建設實踐研究”（2019ZJY032）的研究成果。

作者簡介：石秀梅（1977— ），廣西靈川人，高級教師，主要研究方向為中學化學教育教學；黃都（1973— ），通訊作者，廣西都安人，博士，教授，主要研究方向為教學評整體設計。

（責編 劉小瑗）