解構(gòu)式問題在高中化學(xué)學(xué)科中的教學(xué)應(yīng)用

摘 要：?jiǎn)栴}設(shè)計(jì)是教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)的核心環(huán)節(jié)，探究解構(gòu)式問題在高中化學(xué)學(xué)科中的應(yīng)用，重點(diǎn)分析《氧化還原反應(yīng)》和《化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)換》兩個(gè)核心章節(jié)的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)問題設(shè)計(jì)的實(shí)踐優(yōu)化有著積極意義.文章通過探討解構(gòu)式問題設(shè)計(jì)的方法，應(yīng)用于具體的化學(xué)問題，采用分步解析的方式，闡述如何應(yīng)用化學(xué)原理來解決復(fù)雜的化學(xué)問題，從而使學(xué)生能夠在真實(shí)情境中應(yīng)用所學(xué)知識(shí).以此展示如何深入理解化學(xué)概念，提高學(xué)生的分析和解決問題的能力.

關(guān)鍵詞：解構(gòu)式問題；氧化還原反應(yīng)；化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)換；高中化學(xué)

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2024）06-0137-03

化學(xué)學(xué)科作為高中階段的核心學(xué)科之一，其知識(shí)的理解和應(yīng)用對(duì)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展至關(guān)重要.解構(gòu)式問題在教學(xué)中的應(yīng)用，能有效提升學(xué)生的邏輯分析能力和問題解決能力.本文著重以高中化學(xué)中的《氧化還原反應(yīng)》和《化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)換》兩個(gè)章節(jié)，探討如何將解構(gòu)式問題應(yīng)用于復(fù)雜概念教學(xué)中，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果.

1 研究背景與意義

由于高中化學(xué)課程內(nèi)容繁重，教學(xué)往往注重覆蓋廣度而非深度.這導(dǎo)致學(xué)生可能在面對(duì)復(fù)雜問題時(shí)缺乏必要的分析和解決問題的深層次思維能力.

高中化學(xué)解構(gòu)式問題是一種教學(xué)策略，其要求學(xué)生深入分析問題的各個(gè)組成部分，理解問題內(nèi)在邏輯和聯(lián)系，從而更深刻地掌握知識(shí)和技能.

通過解構(gòu)復(fù)雜的化學(xué)問題，學(xué)生可以更清楚地理解概念和原理之間的關(guān)聯(lián).這種深入分析使學(xué)生不僅僅停留在記憶表面知識(shí)的水平，而是能夠深入理解化學(xué)概念的本質(zhì)[1].解構(gòu)式問題要求學(xué)生運(yùn)用高階思維技能，如分析、評(píng)估和創(chuàng)造，去解析和解決問題.這樣的過程有助于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和解決問題的能力.

解構(gòu)式問題通過提供更具挑戰(zhàn)性和參與性的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和探索欲.

從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī).通過解構(gòu)式問題，學(xué)生能夠?qū)W會(huì)如何將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際情境中.

解構(gòu)式問題允許學(xué)生根據(jù)自己的理解和節(jié)奏來解析問題，這促進(jìn)了個(gè)性化學(xué)習(xí)[2].學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和強(qiáng)項(xiàng)來探索不同的問題解決路徑.在團(tuán)隊(duì)合作解決解構(gòu)式問題的過程中，學(xué)生可以相互學(xué)習(xí)、討論和分享想法，這種協(xié)作方式有助于培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作能力和溝通技巧.

2 氧化還原反應(yīng)的解構(gòu)式問題應(yīng)用

2.1 概念介紹與基本原理

氧化還原反應(yīng)是指在化學(xué)反應(yīng)過程中，物質(zhì)間通過電子的得失或轉(zhuǎn)移而導(dǎo)致氧化數(shù)發(fā)生變化的反應(yīng).

氧化數(shù)的變化是識(shí)別氧化還原反應(yīng)的關(guān)鍵.失去電子的物質(zhì)被氧化，得到電子的物質(zhì)被還原.氧化和還原總是同時(shí)發(fā)生，即所謂的“氧化劑”和“還原劑”相互作用.

氧化還原反應(yīng)伴隨著能量的釋放或吸收.氧化還原反應(yīng)在化學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如電池的工作、生物體內(nèi)的代謝過程、工業(yè)制造等.2.2 具體問題的解構(gòu)與分析

在實(shí)驗(yàn)室制備氧氣的實(shí)驗(yàn)中，常使用過氧化氫（H2O2）分解產(chǎn)生氧氣.當(dāng)添加催化劑二氧化錳（MnO2）時(shí)，過氧化氫分解的反應(yīng)加速.解構(gòu)及分析過程如下：

在這一反應(yīng)中，過氧化氫既是氧化劑也是還原劑，因?yàn)樗冗M(jìn)行了失電子（氧化）又進(jìn)行了得電子（還原）的過程.氧氣（O2）是由過氧化氫（H2O2）分解產(chǎn)生的，因此H2O2中的氧經(jīng)歷了從-1氧化態(tài)→0氧化態(tài)的過程，即氧化.同時(shí)，H2O2中的一部分氧化態(tài)從-1→-2，成為水（H2O），即還原.

（4）催化劑的作用

二氧化錳（MnO2）作為催化劑，加速了反應(yīng).

（5）探討能量變化

這個(gè)反應(yīng)通常伴隨著能量的釋放，表現(xiàn)為放熱反應(yīng).

（6）實(shí)驗(yàn)條件的考量

反應(yīng)的條件包括溫度、壓力、催化劑的使用等，這些條件可以影響反應(yīng)的速率和產(chǎn)率.

通過以上的解構(gòu)與分析，不僅理解了氧化還原反應(yīng)的基本原理，而且掌握了如何將理論知識(shí)應(yīng)用于具體化學(xué)問題的解決過程中.這種方法有助于學(xué)生深化對(duì)化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的理解，并提高其解決實(shí)際問題的能力.

3 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)換的解構(gòu)式問題應(yīng)用

3.1 理論基礎(chǔ)與教學(xué)重點(diǎn)

化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)換這個(gè)主題的核心在于理解和分析化學(xué)反應(yīng)過程中發(fā)生的能量變化，包括能量如何在不同形態(tài)之間轉(zhuǎn)換以及這些轉(zhuǎn)換如何影響反應(yīng)的進(jìn)程.核心理論包括能量守恒定律，它闡明能量不能被創(chuàng)生或消失，只能從一種形式轉(zhuǎn)換到另一種形式.

化學(xué)反應(yīng)中常見的能量形式包括化學(xué)能和熱能.在這一過程中，焓變（ΔH）成為衡量化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)鍵參數(shù)，指出反應(yīng)是放熱還是吸熱.熵變（ΔS）和吉布斯自由能（ΔG）的概念則幫助學(xué)生理解反應(yīng)的自發(fā)性.

此外，化學(xué)平衡的概念強(qiáng)調(diào)了反應(yīng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)正逆反應(yīng)速率的相等性，以及平衡狀態(tài)如何受溫度、壓力和濃度的影響.最后，反應(yīng)速率和催化作用的討論揭示了反應(yīng)速度的控制因素及催化劑如何通過降低活化能來加速反應(yīng)的重要性.

通過解構(gòu)式問題的方法，學(xué)生被引導(dǎo)去深入分析特定反應(yīng)的能量變化，理解這些變化如何影響反應(yīng)的方向和速率，使學(xué)生能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和解釋復(fù)雜的化學(xué)現(xiàn)象.

3.2 實(shí)例分析與解題策略

（2）焓變（ΔH）的理解

在該反應(yīng)中，焓變?yōu)檎担é>0）表明系統(tǒng)從周圍環(huán)境吸收能量，以克服水分子從晶體中逃逸所需的能量障礙.

（3）能量轉(zhuǎn)換的討論

反應(yīng)過程中的能量轉(zhuǎn)換是從化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能.在加熱過程中，能量被吸收使得CuSO4晶體中的水分子獲得足夠的能量逸出，表現(xiàn)為系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的熱能吸收.

（4）化學(xué)平衡與條件變化

改變實(shí)驗(yàn)條件，如溫度或壓力，會(huì)影響反應(yīng)的方向和程度.提高溫度會(huì)加速分解，推動(dòng)反應(yīng)向生成無水CuSO4的方向進(jìn)行.反之，降低溫度或增加壓力可能減緩水分的蒸發(fā)，甚至促使無水CuSO4重新吸收水分形成五水合物.

（5）實(shí)驗(yàn)操作和觀察

實(shí)驗(yàn)操作中，學(xué)生應(yīng)注意觀察CuSO4晶體的顏色變化，從藍(lán)色晶體轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨勰@是CuSO4五水合物脫水的直觀證據(jù).同時(shí)，應(yīng)感受到容器的溫度變化，即在吸熱反應(yīng)中，容器可能會(huì)感覺變冷，因?yàn)橄到y(tǒng)吸收了周圍環(huán)境的熱能，也可以借助溫度傳感器，采集數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)分析.

通過以上解構(gòu)與分析，學(xué)生可以深入理解硫酸銅晶體加熱分解反應(yīng)的化學(xué)原理及其能量變化過程，從而更全面地掌握化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)換的基本概念.這種方法不僅有助于提升學(xué)生的理論知識(shí)，也加強(qiáng)了他們的實(shí)驗(yàn)技能和觀察能力.

4 解構(gòu)式問題應(yīng)用的效果與反饋

4.1 學(xué)生學(xué)習(xí)效果的提升

解構(gòu)式問題要求學(xué)生不只是回憶信息，而是理解概念的核心和它們是如何相互關(guān)聯(lián)的.這種深度學(xué)習(xí)促進(jìn)了更持久和更深刻的理解和記憶.

通過解析復(fù)雜的化學(xué)問題，學(xué)生被引導(dǎo)發(fā)展分析和批判性思維能力[3].他們學(xué)會(huì)了如何分解問題，識(shí)別關(guān)鍵元素，評(píng)估信息，并作出邏輯上的推斷.

解構(gòu)式問題的方法還包括了定期的反饋和自我評(píng)估，幫助學(xué)生識(shí)別自己的強(qiáng)項(xiàng)和需要改進(jìn)的地方.這種持續(xù)的評(píng)估機(jī)制有助于學(xué)生及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)策略，從而提高學(xué)習(xí)效果.

4.2 教學(xué)方法的反思與優(yōu)化

學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格各異，教師需要調(diào)整解構(gòu)式問題的呈現(xiàn)方式，以適應(yīng)不同類型的學(xué)習(xí)者.例如，對(duì)于視覺學(xué)習(xí)者，可以使用圖表和模型來輔助解釋；而對(duì)于動(dòng)手操作型學(xué)習(xí)者，可以設(shè)計(jì)更多的實(shí)驗(yàn)操作.

解構(gòu)式問題應(yīng)與實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)際案例結(jié)合起來，使理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用相輔相成.這不僅增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，還提高了他們解決實(shí)際問題的能力[4].考慮到學(xué)生能力的差異，設(shè)計(jì)不同難度級(jí)別的解構(gòu)式問題，以滿足不同水平學(xué)生的需求.這有助于確保所有學(xué)生都能在自己的能力范圍內(nèi)受益.

教師應(yīng)提供及時(shí)且具體的反饋，幫助學(xué)生理解他們的錯(cuò)誤和不足.同時(shí)，教師的指導(dǎo)應(yīng)更加個(gè)性化，以滿足學(xué)生個(gè)別差異.通過小組討論和合作解決問題的方式，促進(jìn)學(xué)生之間的互動(dòng)和知識(shí)分享.這不僅提高了學(xué)習(xí)效率，還培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力.

教師需要根據(jù)學(xué)生的反饋和學(xué)習(xí)成果不斷調(diào)整和改進(jìn)教學(xué)方法.這包括更新教學(xué)材料、引入新的教學(xué)技術(shù)和方法，調(diào)整課堂互動(dòng)方式，以及利用現(xiàn)代教育技術(shù)，如在線學(xué)習(xí)平臺(tái)和交互式軟件，為學(xué)生提供更豐富的學(xué)習(xí)資源和更靈活的學(xué)習(xí)方式.

5 結(jié)束語

解構(gòu)式問題在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用可以顯著提高學(xué)生對(duì)復(fù)雜化學(xué)概念的理解.此方法不僅有助于學(xué)生在化學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)成長(zhǎng)，也為其他科目的教學(xué)提供了有益的參考.

參考文獻(xiàn)：

［1］ 白京，袁瑩.“雙減”背景下高中化學(xué)教學(xué)策略分析[J].數(shù)理化解題研究，2023（12）：119-121.

［2］ 徐光靜，經(jīng)志俊.普通高中化學(xué)學(xué)業(yè)質(zhì)量水平的解構(gòu)與重組：來自一線教師的“學(xué)業(yè)質(zhì)量水平”解讀視角[J].化學(xué)教學(xué)，2022（01）：72-73，78.

［3］ 王恩元.演繹歸納，解構(gòu)同分異構(gòu)體[J].數(shù)理化解題研究，2017（07）：95.

［4］ 王先鋒.化學(xué)課堂教學(xué)的解構(gòu)與重構(gòu)：為真學(xué)而教[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2021（03）：1-4.

［責(zé)任編輯：季春陽］

收稿日期：2023-11-25

作者簡(jiǎn)介：任潤(rùn)武（1975.8-），男，陜西省榆林人，本科，正高級(jí)教師，從事高中化學(xué)教學(xué)研究.