高中化學主題式教學核心問題的設計

摘要：課程改革的核心應是倡導適應時代發展要求的教學方式，變革陳舊的、阻礙時代發展的教學方式。主題式教學指的是通過主題背景提出一系列具有邏輯關系的核心問題，在核心問題的解決過程中，落實素養、能力培養目標的教學活動。主題式教學的核心目標是轉變學生的學習方式，發展學生的核心素養。在高中化學教學中，教師要分析主題式教學的特點和類型，明晰核心問題設計的價值；了解核心問題設計的關聯因素，研究核心問題設計的思路；了解核心問題之間的邏輯關系，建立教學內容與主題情境的聯系；整合教學內容與主題情境，明確核心問題表述的注意事項。

關鍵詞：主題式教學；核心問題；問題設計

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標”）提出了學科核心素養的培育目標，這是對上一輪課程改革提出的三維目標的統整和細化。每一次的課程大綱（課程標準）的改革，教學目標逐漸時代化、精細化，學科教學內容一般不會有較大的變化，變化大的是變革教學方式。新課標指出，教學應以“素養為本”，在教學方式和學習方式變革上，提出了創設真實問題情境，精心設計化學實驗探究活動，實施教—學—評一體化，通過內容的結構化促進學生的學科素養等教學建議。新課標在教學建議中指出，應重視STSE內容主題、跨學科內容主題的選擇和組織，使學生能運用所學知識解釋和解決有關綜合問題，促進學生化學學科素養的形成和發展。

一、 核心問題設計的價值

主題式教學模式建立在建構主義教學理論基礎之上。主題式教學指的是課堂教學以項目探究形式或問題解決形式統整書本知識與現實生活、生產和社會中的學科問題，以教學主題為樞紐，在系統內諸要素之間彼此聯系、相互作用與協調運行中，以達成學習主體心理結構的完善與自我實現的整體性教學。

主題式教學不是情境素材的疊加，而是充分體現教與學的過程，是一份問題解決研究報告。主題式教學一般需要包含以下六個要素：真實的主題情境、核心問題的設計、學生參與與活動設計、問題解決途徑和方法、評價設計、歸納總結和知識建構。其中，主題情境的選擇、核心問題的設計是目前主題式教學中的重點。核心問題的價值在于打破學科割裂，實現了學科間、學科內學習內容的綜合化，使得學生在不同的學習內容之間建立有意義的連接，有助于學生獲得整體、全面的知識；核心問題引導學生學習的過程，能引起學生的注意力，激發學生的興趣，引發學生的參與熱情；核心問題能引發學生的認知沖突，發展學生高階思維，強化學生對學習內容的理解；核心問題培養了學生的問題意識和問題解決能力，提升了學生的批判思維能力、創新思維能力、反思能力等高階思維能力，增強了學生的自主探究能力，團隊意識，提高了學生的合作學習能力。新課標與之前版本課程標準相比較，突出強調基于真實問題情境、知識結構化、教—學—評一體化和實驗探究等。在主題式教學中要設計核心問題，以問題驅動教學任務（教師的教）。在核心問題的解決過程中，涉及學生的活動（學生的學）、活動的過程和結果的評價（教學評價）。在教學評價時教師要注意評價的形式、評價的內容、評價的次數、評價的深度等，主題式教學是實施教—學—評一體化的有益嘗試。

二、核心問題設計的思路

核心問題設計的思路包括：基于學科內容本身的內在邏輯、基于學科核心素養的培育、基于學生認知規律、基于以上的融合等。

（一）基于學科內容本身的內在邏輯

學科內容要求發掘主題的針對性，要求基于主題情境設計問題。設計的問題應基本包括本節、本章的主要學科內容，核心問題的設計要基于學科內容本身的內在邏輯，如體現從微觀到宏觀，從為什么、是什么到怎么辦，由表及里，等等。例如，以葡萄酒與二氧化硫為主題進行的新授課，教師可設計以下核心問題：葡萄酒在釀制過程中，添加二氧化硫以起到增酸的作用，反映了二氧化硫的哪些性質？以此進行二氧化硫酸性氧化物的性質和還原性學習。在釀制過程中，二氧化硫添加過量，會導致葡萄酒顏色變淺，說明了二氧化硫的哪些性質？以此展開漂白性的學習。葡萄酒在釀制過程中，添加二氧化硫還可以除去硫化氫產生異味，推測可能的原因是？以此開展二氧化硫的氧化性的學習。

（二）基于學科核心素養的培育

新一輪高中課程改革的關鍵是教學方式和學習方式的改革。主題式教學中的問題設計思路是基于學生核心素養的培育。例如，以繡球花變色為主題進行水解平衡及其應用的復習課，可設計以下核心問題：繡球花調藍劑的使用說明是？硫酸鋁呈酸性的原因是？鹽類水解的實質及規律是？從微觀探析角度建立水解平衡的模型；硫酸鋁與其他肥料（NH4NO3、K2CO3等）能否混用？歸納影響水解的因素，從探究角度，建立證據，合理推理；磷肥（KH2PO4）的用途是？酸堿性判斷，歸納水解平衡常數的相關計算，從探究角度，建立證據，嚴密推理；磷肥（KH2PO4）的工業制備原理是什么？如何調控生產KH2PO4的pH值？引導學生分析滴定曲線中的水溶液體系。此外，教師還應讓學生從變化觀念和平衡思想角度，宏觀辨識，微觀探究變化，多角度、動態研究化學反應的表象與機理。

（三）基于學生認知規律

教學的核心是學生的學，教師設計核心問題除了要基于一定的學科背景之外，更要符合學生的認知規律。對于有難度的教學內容，核心問題設計尤為關鍵，要能引領、激發學生的學習主動性。例如，以運輸濃硫酸的槽罐車為主題，教師設計了以下核心問題：槽罐車的材質為碳鋼，可以是其他金屬嗎？引導學生進行濃硫酸與金屬反應的研究；運輸濃硫酸槽罐車需要安裝呼吸安全閥，為什么？引導學生進行濃硫酸吸水性的研究；運輸濃硫酸槽罐車發生事故，現場蔬菜一片焦黑，散發出刺鼻氣味，為什么？引導學生進行濃硫酸脫水性、與碳單質反應的研究，并由濃硫酸與碳單質的反應，拓展延伸到濃硫酸體現強氧化性的相關反應。本節課核心問題的設計按照個別到類別，從特殊到一般的認識思路，符合學生的認知規律，有利于學生認知的發展。

三、核心問題的設計形式

核心問題的設計形式是依據事物內部各部分之間或事物之間的關系來確定，包括問題內容的確定、內容的先后、內容之間的關系等。事物的內部各部分之間的關系包括并列關系、主次關系、總分關系、遞進關系、因果關系等；事物或事理的認識過程包括由由表及里、由具體到抽象、由淺入深等。關系是一種結構，事物之間有以下三種關系：遞進關系、并列關系、層級關系（包含關系、排中關系、矛盾關系、轉化關系、因果關系、依存關系等）。化學學科教學中核心問題的常見設計形式有：并列式、遞進式（大小、宏微、表里、淺深、小大、分總、總分）、類比式、混合式。

（一）并列式核心問題

并列關系指的是幾個對象互不隸屬，可以認為是處于同一層級的關系。例如，基于真實問題情境，以火箭推進器中的反應2NO2[]N2O4為主題，研究影響化學平衡移動的因素（如溫度、壓強、濃度等）。再如，以“海洋資源的利用”為主題，進行混合物的分離和提純的教學，教師設計了以下核心問題：如何從海水中獲取食鹽？研究蒸發、過濾等操作；如何由海水獲取淡水？研究蒸餾操作；如何從海藻類植物中獲取碘？研究萃取分液操作。并列式核心問題中的問題順序基本不影響教學內容和結構的完整性，不影響問題的解決方式，但要注意問題之間的銜接。

（二）遞進式核心問題

遞進關系指的是事物幾個發展階段的關系，表現為從大到小、由宏觀到微觀、由表及里、由淺入深、以小見大、先分后總、先總后分等形式。例如，以蘋果樹種植時土壤中缺鐵為主題，對鐵及其化合物進行單元復習，教師可設計以下核心問題：土壤含鐵化合物的成分及性質是？如何轉化為蘋果樹所需的二價鐵？配制土壤營養液的注意事項有哪些？遞進式核心問題要有一定的先后次序，要遵循循序漸進的原則展開，不可進行跳躍式設計。

（三）類比式核心問題

類比關系指的是同類事物或物質進行相同點、不同點的比較，提出質疑，分析可能原因，設計實驗或通過計算、討論等方式解決，得出結論。例如，以鹽類物質的蒸發結晶為主題，教師可利用FeCl3溶液、NaCl溶液和Fe2（SO4）3溶液蒸發結晶實驗中現象的差異，進行“鹽類的水解”的教學。教師設計了以下核心問題：根據蒸發FeCl3溶液的實驗現象，預測可能發生的反應；為什么加熱FeCl3溶液有HCl氣體揮發，加熱NaCl溶液無HCl揮發？為什么加熱FeCl3溶液時酸性增強，而加熱NaCl溶液時仍然顯中性？Fe2（SO4）3溶液可以蒸發結晶得到原溶質，而FeCl3溶液為什么不可以？如何從FeCl3溶液中獲取原溶質？類比式核心問題符合從一般到特殊的認知規律，教師要引導學生在類比中尋找異常點和探究點。

四、核心問題的設計表述

在確定與教學內容有關的主題情境背景材料之后，教師需要對教學內容與主題情境進行整合，建立兩者的聯系，這就需要設計核心問題，以問題驅動教學，以問題解決帶動知識的建構，這其中核心問題的設計表述至關重要。

（一）問題內容及表述要科學準確

教師可以讓學生明確問題指向，知曉思考方向。在表述核心問題時，教師需要考慮問題的指向，需要回答“是什么”“為什么”還是“怎么辦”，需要考慮學生現有的能力水平和知識儲備。核心問題難度要適中，要接近學生的最近發展區，有利于開展師生雙向互動的教學。例如，一位教師以污水的處理為主題，開展“離子反應”的教學，設計了四個核心問題：什么是離子反應？離子反應的本質是什么？離子反應發生的條件是什么？什么是離子方程式？從思維邏輯順序來說，這樣設計是沒有問題的，但是其中關于核心問題的表述，還是有所欠缺的。雖然該問題的表述較為明確，但是對于學生來說，由于屬于陌生的概念，因此無法提出合適的方案解決相應的問題，同時也無法依據具體的真實情境提出相應的問題。此外，該教師提出的問題屬于歸納性或規律性的問題，學生很難展開探究。

（二）問題表述要圍繞教學內容

核心問題要圍繞著基本的和重要的教學內容來提出，這樣有利于學生建構知識框架。例如，“金屬的冶煉”一課中，教師可以以周處家族墓發掘出的金屬飾品及物件作為主題背景，設計提出以下四個核心問題：一是古代金屬銀、金是如何得到的？二是古代金屬鐵器、銅器是如何冶煉的？三是周處家族墓發掘出的鋁制品是怎么來的？現代工業中，金屬鋁是如何冶煉得到的？四是為什么以上冶煉金屬的方法不同？可以采用一種方法做到嗎？前兩個問題學生回憶舊知，加以整合即可解決，第三個問題采用實驗探究的方法，讓學生通過分組實驗探究金屬鋁或者鎂的冶煉，第四個問題在學習以上三種方法的基礎上，歸納提升，引導學生從金屬陽離子的氧化性角度思考問題，同時實現知識的整合和結構化。

（三）問題表述應包含問題解決過程中學生的參與形式

核心問題的表述中應包含問題解決過程中學生的參與形式。是合作還是獨立，是討論、實驗還是獨立思考，是動手還是動腦，是提出問題還是解決問題等，都需要學生考慮問題解決的具體途徑，都需要教師提供腳手架。教師要使核心問題的解決過程中所用方法，均指向素養的培育。

例如，“碳酸鈉、碳酸氫鈉”的教學，教師可以以制作饅頭時面團為什么變大為主題，設計核心問題：展示發酵粉實物，展示成分表（發酵粉主要成分為碳酸氫鈉和酒石酸），通過實驗探究，設計實驗一——碳酸氫鈉與酸的反應，展示多種發酵粉的成分表，提問：有什么發現？市面上的發酵粉基本上都是碳酸氫鈉，而不是碳酸鈉，這是為什么？設計實驗二——比較同濃度碳酸氫鈉溶液和碳酸鈉溶液的堿性，提問：選擇碳酸氫鈉作為發酵粉主要成分的原因并非堿性強弱，這是為什么？ 通過實驗探究，設計實驗三——比較碳酸鈉和碳酸氫鈉與酸反應，探究為什么同濃度碳酸氫鈉、碳酸鈉分別與鹽酸反應，碳酸氫鈉產生氣體快？設計實驗四——往同濃度同體積的碳酸氫鈉溶液和碳酸鈉溶液底部中注入鹽酸，提問：碳酸氫鈉單獨使用，也可以迅速起到發面作用，但碳酸鈉需要等一段時間才起到發面作用，這是為什么？設計實驗五——比較碳酸氫鈉、碳酸鈉的熱穩定性，提問：誰的熱穩定性更好？以上核心問題的提出與表達，符合學生的最近發展區，能圍繞主題情境，以實驗作為手段，以實驗結果作為證據，以證據進行推理，引導學生得出結論。

主題式教學是以主題情境貫穿課堂的教學，是以核心問題形成問題串，進行知識建構的教學。主題式教學的核心問題之間要有一定的聯系，常見的邏輯關系為并列式、遞進式或類比式。并列式問題容易異化為拼盤式或題組式問題，如圍繞造紙工藝，就造紙工藝中原料、工藝、廢水成分、廢水處理，研究酸堿鹽、碳循環、凈水等相關化學知識，所列問題并無一定的邏輯關系，所涉及的知識并不能形成系統性的知識脈絡，也不能形成知識的結構化框架。主題式教學的問題設計與有背景材料的試題問題設計側重點是不同的，前者強調以真實問題情境設計核心問題，課堂既有知識的展開，又有知識的結構化。而試題的問題設計可以是發散性的，不需要涉及知識的結構化處理。

把教學中的知識以核心問題引出，有利于突出學生的學習過程，用問題導向開展知識建構，是“做中學”的一種表現形式。在某一主題下，某些學科知識因為主題情境內容、范圍的限制，可能無法設計成與主題式教學相關的問題，這需要設計核心問題之下的子問題，利用聯想、遷移、類比等手段，進行過渡與銜接，以保證學科知識框架的完整性。如果這類知識難度不大，教師可以以自學資料的形式給出；如果難度大，教師可以另外以課堂問題探究的形式或另外設置情境，使學生進行深入學習。

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（責任編輯：楊強）