高中化學(xué)主題式教學(xué)核心問題的設(shè)計

周存軍

（江蘇省常州市田家炳高級中學(xué)）

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）提出了學(xué)科核心素養(yǎng)的培育目標(biāo)，這是對上一輪課程改革提出的三維目標(biāo)的統(tǒng)整和細(xì)化。每一次的課程大綱（課程標(biāo)準(zhǔn)）的改革，教學(xué)目標(biāo)逐漸時代化、精細(xì)化，學(xué)科教學(xué)內(nèi)容一般不會有較大的變化，變化大的是變革教學(xué)方式。新課標(biāo)指出，教學(xué)應(yīng)以“素養(yǎng)為本”，在教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式變革上，提出了創(chuàng)設(shè)真實問題情境，精心設(shè)計化學(xué)實驗探究活動，實施教—學(xué)—評一體化，通過內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化促進(jìn)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)等教學(xué)建議。新課標(biāo)在教學(xué)建議中指出，應(yīng)重視STSE內(nèi)容主題、跨學(xué)科內(nèi)容主題的選擇和組織，使學(xué)生能運(yùn)用所學(xué)知識解釋和解決有關(guān)綜合問題，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的形成和發(fā)展。

一、核心問題設(shè)計的價值

主題式教學(xué)模式建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)之上。主題式教學(xué)指的是課堂教學(xué)以項目探究形式或問題解決形式統(tǒng)整書本知識與現(xiàn)實生活、生產(chǎn)和社會中的學(xué)科問題，以教學(xué)主題為樞紐，在系統(tǒng)內(nèi)諸要素之間彼此聯(lián)系、相互作用與協(xié)調(diào)運(yùn)行中，以達(dá)成學(xué)習(xí)主體心理結(jié)構(gòu)的完善與自我實現(xiàn)的整體性教學(xué)。

主題式教學(xué)不是情境素材的疊加，而是充分體現(xiàn)教與學(xué)的過程，是一份問題解決研究報告。主題式教學(xué)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(shè)計、學(xué)生參與與活動設(shè)計、問題解決途徑和方法、評價設(shè)計、歸納總結(jié)和知識建構(gòu)。其中，主題情境的選擇、核心問題的設(shè)計是目前主題式教學(xué)中的重點(diǎn)。核心問題的價值在于打破學(xué)科割裂，實現(xiàn)了學(xué)科間、學(xué)科內(nèi)學(xué)習(xí)內(nèi)容的綜合化，使得學(xué)生在不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容之間建立有意義的連接，有助于學(xué)生獲得整體、全面的知識；核心問題引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的過程，能引起學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的興趣，引發(fā)學(xué)生的參與熱情；核心問題能引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，發(fā)展學(xué)生高階思維，強(qiáng)化學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解；核心問題培養(yǎng)了學(xué)生的問題意識和問題解決能力，提升了學(xué)生的批判思維能力、創(chuàng)新思維能力、反思能力等高階思維能力，增強(qiáng)了學(xué)生的自主探究能力，團(tuán)隊意識，提高了學(xué)生的合作學(xué)習(xí)能力。新課標(biāo)與之前版本課程標(biāo)準(zhǔn)相比較，突出強(qiáng)調(diào)基于真實問題情境、知識結(jié)構(gòu)化、教—學(xué)—評一體化和實驗探究等。在主題式教學(xué)中要設(shè)計核心問題，以問題驅(qū)動教學(xué)任務(wù)（教師的教）。在核心問題的解決過程中，涉及學(xué)生的活動（學(xué)生的學(xué)）、活動的過程和結(jié)果的評價（教學(xué)評價）。在教學(xué)評價時教師要注意評價的形式、評價的內(nèi)容、評價的次數(shù)、評價的深度等，主題式教學(xué)是實施教—學(xué)—評一體化的有益嘗試。

二、核心問題設(shè)計的思路

核心問題設(shè)計的思路包括：基于學(xué)科內(nèi)容本身的內(nèi)在邏輯、基于學(xué)科核心素養(yǎng)的培育、基于學(xué)生認(rèn)知規(guī)律、基于以上的融合等。

（一）基于學(xué)科內(nèi)容本身的內(nèi)在邏輯

學(xué)科內(nèi)容要求發(fā)掘主題的針對性，要求基于主題情境設(shè)計問題。設(shè)計的問題應(yīng)基本包括本節(jié)、本章的主要學(xué)科內(nèi)容，核心問題的設(shè)計要基于學(xué)科內(nèi)容本身的內(nèi)在邏輯，如體現(xiàn)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(jìn)行的新授課，教師可設(shè)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(zhì)？以此進(jìn)行二氧化硫酸性氧化物的性質(zhì)和還原性學(xué)習(xí)。在釀制過程中，二氧化硫添加過量，會導(dǎo)致葡萄酒顏色變淺，說明了二氧化硫的哪些性質(zhì)？以此展開漂白性的學(xué)習(xí)。葡萄酒在釀制過程中，添加二氧化硫還可以除去硫化氫產(chǎn)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(xué)習(xí)。

（二）基于學(xué)科核心素養(yǎng)的培育

新一輪高中課程改革的關(guān)鍵是教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式的改革。主題式教學(xué)中的問題設(shè)計思路是基于學(xué)生核心素養(yǎng)的培育。例如，以繡球花變色為主題進(jìn)行水解平衡及其應(yīng)用的復(fù)習(xí)課，可設(shè)計以下核心問題：繡球花調(diào)藍(lán)劑的使用說明是？硫酸鋁呈酸性的原因是？鹽類水解的實質(zhì)及規(guī)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(jù)，合理推理；磷肥（KH2PO4）的用途是？酸堿性判斷，歸納水解平衡常數(shù)的相關(guān)計算，從探究角度，建立證據(jù)，嚴(yán)密推理；磷肥（KH2PO4）的工業(yè)制備原理是什么？如何調(diào)控生產(chǎn)KH2PO4的pH 值？引導(dǎo)學(xué)生分析滴定曲線中的水溶液體系。此外，教師還應(yīng)讓學(xué)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(tài)研究化學(xué)反應(yīng)的表象與機(jī)理。

（三）基于學(xué)生認(rèn)知規(guī)律

教學(xué)的核心是學(xué)生的學(xué)，教師設(shè)計核心問題除了要基于一定的學(xué)科背景之外，更要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。對于有難度的教學(xué)內(nèi)容，核心問題設(shè)計尤為關(guān)鍵，要能引領(lǐng)、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。例如，以運(yùn)輸濃硫酸的槽罐車為主題，教師設(shè)計了以下核心問題：槽罐車的材質(zhì)為碳鋼，可以是其他金屬嗎？引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行濃硫酸與金屬反應(yīng)的研究；運(yùn)輸濃硫酸槽罐車需要安裝呼吸安全閥，為什么？引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行濃硫酸吸水性的研究；運(yùn)輸濃硫酸槽罐車發(fā)生事故，現(xiàn)場蔬菜一片焦黑，散發(fā)出刺鼻氣味，為什么？引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行濃硫酸脫水性、與碳單質(zhì)反應(yīng)的研究，并由濃硫酸與碳單質(zhì)的反應(yīng)，拓展延伸到濃硫酸體現(xiàn)強(qiáng)氧化性的相關(guān)反應(yīng)。本節(jié)課核心問題的設(shè)計按照個別到類別，從特殊到一般的認(rèn)識思路，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，有利于學(xué)生認(rèn)知的發(fā)展。

三、核心問題的設(shè)計形式

核心問題的設(shè)計形式是依據(jù)事物內(nèi)部各部分之間或事物之間的關(guān)系來確定，包括問題內(nèi)容的確定、內(nèi)容的先后、內(nèi)容之間的關(guān)系等。事物的內(nèi)部各部分之間的關(guān)系包括并列關(guān)系、主次關(guān)系、總分關(guān)系、遞進(jìn)關(guān)系、因果關(guān)系等；事物或事理的認(rèn)識過程包括由由表及里、由具體到抽象、由淺入深等。關(guān)系是一種結(jié)構(gòu)，事物之間有以下三種關(guān)系：遞進(jìn)關(guān)系、并列關(guān)系、層級關(guān)系（包含關(guān)系、排中關(guān)系、矛盾關(guān)系、轉(zhuǎn)化關(guān)系、因果關(guān)系、依存關(guān)系等）。化學(xué)學(xué)科教學(xué)中核心問題的常見設(shè)計形式有：并列式、遞進(jìn)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(guān)系指的是幾個對象互不隸屬，可以認(rèn)為是處于同一層級的關(guān)系。例如，基于真實問題情境，以火箭推進(jìn)器中的反應(yīng)為主題，研究影響化學(xué)平衡移動的因素（如溫度、壓強(qiáng)、濃度等）。再如，以“海洋資源的利用”為主題，進(jìn)行混合物的分離和提純的教學(xué)，教師設(shè)計了以下核心問題：如何從海水中獲取食鹽？研究蒸發(fā)、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(xué)內(nèi)容和結(jié)構(gòu)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(jìn)式核心問題

遞進(jìn)關(guān)系指的是事物幾個發(fā)展階段的關(guān)系，表現(xiàn)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(jìn)行單元復(fù)習(xí)，教師可設(shè)計以下核心問題：土壤含鐵化合物的成分及性質(zhì)是？如何轉(zhuǎn)化為蘋果樹所需的二價鐵？配制土壤營養(yǎng)液的注意事項有哪些？遞進(jìn)式核心問題要有一定的先后次序，要遵循循序漸進(jìn)的原則展開，不可進(jìn)行跳躍式設(shè)計。

（三）類比式核心問題

類比關(guān)系指的是同類事物或物質(zhì)進(jìn)行相同點(diǎn)、不同點(diǎn)的比較，提出質(zhì)疑，分析可能原因，設(shè)計實驗或通過計算、討論等方式解決，得出結(jié)論。例如，以鹽類物質(zhì)的蒸發(fā)結(jié)晶為主題，教師可利用FeCl3溶液、NaCl溶液和Fe2（SO4）3溶液蒸發(fā)結(jié)晶實驗中現(xiàn)象的差異，進(jìn)行“鹽類的水解”的教學(xué)。教師設(shè)計了以下核心問題：根據(jù)蒸發(fā)FeCl3溶液的實驗現(xiàn)象，預(yù)測可能發(fā)生的反應(yīng)；為什么加熱FeCl3溶液有HCl 氣體揮發(fā)，加熱NaCl 溶液無HCl 揮發(fā)？為什么加熱FeCl3溶液時酸性增強(qiáng)，而加熱NaCl溶液時仍然顯中性？Fe2（SO4）3溶液可以蒸發(fā)結(jié)晶得到原溶質(zhì)，而FeCl3溶液為什么不可以？如何從FeCl3溶液中獲取原溶質(zhì)？類比式核心問題符合從一般到特殊的認(rèn)知規(guī)律，教師要引導(dǎo)學(xué)生在類比中尋找異常點(diǎn)和探究點(diǎn)。

四、核心問題的設(shè)計表述

在確定與教學(xué)內(nèi)容有關(guān)的主題情境背景材料之后，教師需要對教學(xué)內(nèi)容與主題情境進(jìn)行整合，建立兩者的聯(lián)系，這就需要設(shè)計核心問題，以問題驅(qū)動教學(xué)，以問題解決帶動知識的建構(gòu)，這其中核心問題的設(shè)計表述至關(guān)重要。

（一）問題內(nèi)容及表述要科學(xué)準(zhǔn)確

教師可以讓學(xué)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(xué)生現(xiàn)有的能力水平和知識儲備。核心問題難度要適中，要接近學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，有利于開展師生雙向互動的教學(xué)。例如，一位教師以污水的處理為主題，開展“離子反應(yīng)”的教學(xué)，設(shè)計了四個核心問題：什么是離子反應(yīng)？離子反應(yīng)的本質(zhì)是什么？離子反應(yīng)發(fā)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(shè)計是沒有問題的，但是其中關(guān)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(xué)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(yīng)的問題，同時也無法依據(jù)具體的真實情境提出相應(yīng)的問題。此外，該教師提出的問題屬于歸納性或規(guī)律性的問題，學(xué)生很難展開探究。

（二）問題表述要圍繞教學(xué)內(nèi)容

核心問題要圍繞著基本的和重要的教學(xué)內(nèi)容來提出，這樣有利于學(xué)生建構(gòu)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(fā)掘出的金屬飾品及物件作為主題背景，設(shè)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(fā)掘出的鋁制品是怎么來的？現(xiàn)代工業(yè)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(xué)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(xué)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(xué)習(xí)以上三種方法的基礎(chǔ)上，歸納提升，引導(dǎo)學(xué)生從金屬陽離子的氧化性角度思考問題，同時實現(xiàn)知識的整合和結(jié)構(gòu)化。

（三）問題表述應(yīng)包含問題解決過程中學(xué)生的參與形式

核心問題的表述中應(yīng)包含問題解決過程中學(xué)生的參與形式。是合作還是獨(dú)立，是討論、實驗還是獨(dú)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(xué)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(yǎng)的培育。

例如，“碳酸鈉、碳酸氫鈉”的教學(xué)，教師可以以制作饅頭時面團(tuán)為什么變大為主題，設(shè)計核心問題：展示發(fā)酵粉實物，展示成分表（發(fā)酵粉主要成分為碳酸氫鈉和酒石酸），通過實驗探究，設(shè)計實驗一——碳酸氫鈉與酸的反應(yīng)，展示多種發(fā)酵粉的成分表，提問：有什么發(fā)現(xiàn)？市面上的發(fā)酵粉基本上都是碳酸氫鈉，而不是碳酸鈉，這是為什么？設(shè)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(fā)酵粉主要成分的原因并非堿性強(qiáng)弱，這是為什么？ 通過實驗探究，設(shè)計實驗三——比較碳酸鈉和碳酸氫鈉與酸反應(yīng)，探究為什么同濃度碳酸氫鈉、碳酸鈉分別與鹽酸反應(yīng)，碳酸氫鈉產(chǎn)生氣體快？設(shè)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(dú)使用，也可以迅速起到發(fā)面作用，但碳酸鈉需要等一段時間才起到發(fā)面作用，這是為什么？設(shè)計實驗五——比較碳酸氫鈉、碳酸鈉的熱穩(wěn)定性，提問：誰的熱穩(wěn)定性更好？以上核心問題的提出與表達(dá)，符合學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，能圍繞主題情境，以實驗作為手段，以實驗結(jié)果作為證據(jù)，以證據(jù)進(jìn)行推理，引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論。

主題式教學(xué)是以主題情境貫穿課堂的教學(xué)，是以核心問題形成問題串，進(jìn)行知識建構(gòu)的教學(xué)。主題式教學(xué)的核心問題之間要有一定的聯(lián)系，常見的邏輯關(guān)系為并列式、遞進(jìn)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(huán)、凈水等相關(guān)化學(xué)知識，所列問題并無一定的邏輯關(guān)系，所涉及的知識并不能形成系統(tǒng)性的知識脈絡(luò)，也不能形成知識的結(jié)構(gòu)化框架。主題式教學(xué)的問題設(shè)計與有背景材料的試題問題設(shè)計側(cè)重點(diǎn)是不同的，前者強(qiáng)調(diào)以真實問題情境設(shè)計核心問題，課堂既有知識的展開，又有知識的結(jié)構(gòu)化。而試題的問題設(shè)計可以是發(fā)散性的，不需要涉及知識的結(jié)構(gòu)化處理。

把教學(xué)中的知識以核心問題引出，有利于突出學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，用問題導(dǎo)向開展知識建構(gòu)，是“做中學(xué)”的一種表現(xiàn)形式。在某一主題下，某些學(xué)科知識因為主題情境內(nèi)容、范圍的限制，可能無法設(shè)計成與主題式教學(xué)相關(guān)的問題，這需要設(shè)計核心問題之下的子問題，利用聯(lián)想、遷移、類比等手段，進(jìn)行過渡與銜接，以保證學(xué)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(xué)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(shè)置情境，使學(xué)生進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。