“問題探源”教學(xué)法促進(jìn)化學(xué)核心素養(yǎng)的探究

摘 要：在教育領(lǐng)域改革持續(xù)深化的進(jìn)程中，各學(xué)科教師均對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)予以了高度重視，同時(shí)積極采取多樣教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng).經(jīng)諸多教學(xué)實(shí)踐驗(yàn)證，問題探源教學(xué)法的應(yīng)用有利于學(xué)生核心素養(yǎng)的形成，對(duì)此，本文將核心素養(yǎng)培養(yǎng)作為研究背景，以高中化學(xué)“鐵的化合物”相關(guān)教學(xué)為例，立足于高中化學(xué)五大維度素養(yǎng)逐層分析問題探源教學(xué)法的具體應(yīng)用，從而發(fā)揮出問題探源教學(xué)法對(duì)高中化學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)所存在的支持作用.

關(guān)鍵詞：?jiǎn)栴}探源；問題情境；高中化學(xué)；核心素養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G632

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-0333（2024）24-0115-03

收稿日期：2024-05-25

作者簡(jiǎn)介：郭莉莉（1984，12—），女，江蘇省東臺(tái)人，碩士，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中化學(xué)教學(xué)研究.

問題探源教學(xué)法是一種以問題為載體、以學(xué)生為中心的教學(xué)方式，教學(xué)實(shí)踐中教師只是問題的發(fā)起者和學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者，而學(xué)生掌握著探源問題的主導(dǎo)權(quán)利.關(guān)于問題探源教學(xué)法在化學(xué)學(xué)科中的應(yīng)用，教師需重視將化學(xué)知識(shí)置于具體的問題情境之中，通過創(chuàng)設(shè)問題情境，輔以教學(xué)引導(dǎo)，使學(xué)生在探究、推理、辨析、思考的過程中習(xí)得知識(shí)和形成素養(yǎng).

1 宏觀辨識(shí)與微觀探析維度問題探源

宏觀辨識(shí)與微觀探析素養(yǎng)指向?qū)W生能夠從不同角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)性質(zhì)以及物質(zhì)變化規(guī)律，能夠從宏觀與微觀相結(jié)合的視角去看待問題.在該維度素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)下，問題探源設(shè)計(jì)應(yīng)從宏觀變化出發(fā)，幫助學(xué)生解決微觀本質(zhì)的問題.因此，研究認(rèn)為教師可以利用信息技術(shù)、趣味實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)問題情境，幫助學(xué)生快速形成系統(tǒng)的“宏——微”觀.

1.1 利用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)問題情境

信息技術(shù)在學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用能夠幫助教師將抽象的知識(shí)轉(zhuǎn)化為直觀、形象的知識(shí)，即化微觀為宏觀，從而實(shí)現(xiàn)突破教學(xué)重難點(diǎn)的目的.所以在教學(xué)實(shí)踐中，教師可以應(yīng)用信息技術(shù)以動(dòng)畫、錄像的方式為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情境，探源微觀形象，幫助學(xué)生更好地理解抽象知識(shí)^［1］.

1.2 利用趣味實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)問題情境

在教學(xué)實(shí)踐中，教師可以將趣味實(shí)驗(yàn)作為載體創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生通過觀察宏觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)微觀的實(shí)驗(yàn)本質(zhì)進(jìn)行思考，從而培養(yǎng)學(xué)生的宏觀辨識(shí)與微觀探析素養(yǎng).例如，在“鐵離子與亞鐵離子相互轉(zhuǎn)化”知識(shí)的教學(xué)中，教師可以為學(xué)生演示茶水變墨水的趣味實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程如下.

首先，教師將預(yù)先準(zhǔn)備好的茶包置于玻璃杯內(nèi)部，向該玻璃杯內(nèi)倒入半杯溫水，片刻后，玻璃杯內(nèi)的溫水在茶包的作用下將變成半杯茶水.

其次，教師向茶水中滴加氯化鐵溶液，此時(shí)，隨著教師逐滴滴加實(shí)驗(yàn)試劑，茶水將由棕褐色轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏?而后，教師再向玻璃杯中滴加檸檬水，此時(shí)，隨著教師逐滴滴加實(shí)驗(yàn)試劑，茶水將由黑色轉(zhuǎn)變?yōu)樽睾稚?

最后，教師提出問題：為什么茶水會(huì)變黑？為什么茶水變回棕褐色了？從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲望，探源Fe²⁺與Fe³⁺的相互轉(zhuǎn)化，幫助學(xué)生通過“茶水變色——Fe²⁺與Fe³⁺的相互轉(zhuǎn)化”形成“宏——微”觀.

2 變化觀念與平衡思想維度問題探源

變化觀念與平衡思想素養(yǎng)指向?qū)W生能夠明確發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生新物質(zhì)的必然性，能夠理解并遵循能量守恒定律，并在學(xué)習(xí)的過程中逐漸建立起守恒的觀念.在該維度素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)下，問題探源設(shè)計(jì)應(yīng)從學(xué)生現(xiàn)有的觀念出發(fā)，致力于幫助學(xué)生轉(zhuǎn)變或建立守恒觀念，使學(xué)生透過問題感知可逆與平衡之間的關(guān)系.因此，研究認(rèn)為教師可以利用生活經(jīng)驗(yàn)、價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化創(chuàng)設(shè)問題情境，幫助學(xué)生形成變化觀念與平衡思想.

例如，在“鐵與水蒸氣反應(yīng)”知識(shí)的教學(xué)中，教師可以結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)常溫條件下鐵不與水發(fā)生反應(yīng)，創(chuàng)設(shè)“高溫下鐵是否可以與水發(fā)生反應(yīng)”的教學(xué)問題，而后為學(xué)生播放常溫下鐵與水發(fā)生反應(yīng)的小視頻，并輔以教學(xué)講述“在高溫情況下，紅熱的鐵能夠與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣”，最后板書“Fe+4H₂O（g）點(diǎn)燃Fe₃O₄+4H₂”.由此問題幫助學(xué)生探源高溫下鐵與水發(fā)生反應(yīng)的原理，在幫助學(xué)生掌握化學(xué)知識(shí)的過程中潛移默化地培養(yǎng)其變化觀念與平衡思想.

3 證據(jù)推理與模型認(rèn)知維度問題探源

證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)指向?qū)W生通過推理與分析認(rèn)知研究對(duì)象本質(zhì)的能力和學(xué)生能夠構(gòu)建模型并運(yùn)用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象的能力.在該維度素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)下，問題探源設(shè)計(jì)應(yīng)重視幫助學(xué)生鞏固化學(xué)概念、化學(xué)原理等基礎(chǔ)知識(shí).對(duì)此，研究認(rèn)為在教學(xué)實(shí)踐中教師可以將化學(xué)概念、化學(xué)原理等知識(shí)作為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)隨堂練習(xí)問題，將學(xué)生置身于解決化學(xué)問題的學(xué)習(xí)情境之中，鼓勵(lì)學(xué)生利用所學(xué)內(nèi)容完成問題，并在此基礎(chǔ)上為學(xué)生詳盡講解，從而在幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上培養(yǎng)其證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng).例如，在下述隨堂練習(xí)問題中，教師可以作如下教學(xué)講解.

例題 化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中首先量取8.0 mL 5.0 mol·L^-1硫酸，而后向裝有硫酸的試管中加入蒸餾水將其稀釋至100 mL，持兩個(gè)空試管取兩份稀釋后的硫酸各25 mL倒入試管之中，并向兩個(gè)試管中分別加入等質(zhì)量的Zn和Fe，使其在相同條件下充分反應(yīng)，最后收集反應(yīng)數(shù)據(jù)，其中產(chǎn)生氫氣的體積隨時(shí)間變化的曲線如圖1所示（將氫氣體積折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積）.那么下列說法正確的是（ ""）.

A.稀釋后硫酸的物質(zhì)的量濃度為0.04 mol·L^-1

B.加入Fe的質(zhì)量至少有0.56 g

C.反應(yīng)過程中鐵粉過量

D.金屬Zn與硫酸反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.01N_A（設(shè)N_A為阿伏加德羅常數(shù)的值）

首先，教師于多媒體屏幕上呈現(xiàn)例題，將其作為培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)的載體，要求學(xué)生讀題并結(jié)合所學(xué)內(nèi)容作答.其次，待學(xué)生作答后，教師為班級(jí)學(xué)生做教學(xué)講解：在解題的過程中我們可以應(yīng)用稀釋定律的模型列出8.0 mL 5.0 mol·L^-1硫酸稀釋到100 mL化學(xué)反應(yīng)式，即8.0 mL×5.0 mol·L^-1=100 mL×c（H₂SO₄），那么根據(jù)我們所列出的模型可得c（H₂SO₄）=0.4 mol·L^-1，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；計(jì)算題干中的25 mL硫酸稀釋后溶液中含有H₂SO₄的物質(zhì)的量為0.4 mol·L^-1×25×10^-3 L=0.01 mol，觀察題圖，在反應(yīng)生成標(biāo)準(zhǔn)的情況下224 mL（即0.01 mol）H₂，則H₂SO₄完全反應(yīng)，反應(yīng)消耗0.01 mol Zn和0.01 mol Fe，其質(zhì)量分別為0.65 g和0.56 g，但是由于實(shí)驗(yàn)過程中又向試管中加入了等質(zhì)量的Zn和Fe，那么推理得出所加入Fe的質(zhì)量至少應(yīng)為0.65 g，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；鐵粉恰好反應(yīng)或有剩余說明反應(yīng)過程中鐵粉過量，所以選項(xiàng)C正確；而金屬Zn與稀硫酸反應(yīng)生成0.01 mol H₂，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)應(yīng)為0.02 N_A而非0.01 N_A，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

4 科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)維度問題探源

科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)素養(yǎng)指向?qū)W生能夠從問題出發(fā)設(shè)計(jì)探究方案，并開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的能力.在該維度素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)下，問題探源設(shè)計(jì)應(yīng)側(cè)重于將學(xué)生置身于具體的實(shí)驗(yàn)情境之中，以相應(yīng)的教學(xué)問題逐步引導(dǎo)學(xué)生開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)，從而提升學(xué)生的科學(xué)探究能力與創(chuàng)新意識(shí)^［2］.例如，在“鐵鹽與亞鐵鹽”知識(shí)教學(xué)中，教師可以組織班級(jí)學(xué)生探究補(bǔ)鐵劑中鐵元素的存在形式.基于這一問題，絕大多數(shù)學(xué)生均會(huì)結(jié)合過往所學(xué)提出三種假設(shè)，假設(shè)①Fe²⁺、假設(shè)② Fe³⁺、假設(shè)③Fe²⁺和 Fe³⁺，并將三種假設(shè)作為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生需要向補(bǔ)鐵劑中加入KSCN溶液，觀察反應(yīng)現(xiàn)象，如果試管中的溶液顏色變?yōu)檠t色，則可以證明補(bǔ)鐵劑中含有Fe³⁺，假設(shè)①成立；學(xué)生需要向補(bǔ)鐵劑中加入KMnO₄溶液，觀察反應(yīng)現(xiàn)象，如果加入的溶液紫色漸漸褪去，則可以證明補(bǔ)鐵劑中含有Fe²⁺，假設(shè)②成立；學(xué)生需要操作上述兩次化學(xué)實(shí)驗(yàn)，如果實(shí)驗(yàn)開展后發(fā)現(xiàn)溶液均出現(xiàn)了變色現(xiàn)象，則可以證明補(bǔ)鐵劑中含有Fe²⁺和 Fe³⁺，假設(shè)③成立.在“探究黑木耳中的鐵元素”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，本節(jié)課程的教學(xué)重點(diǎn)為Fe²⁺、Fe³⁺的檢驗(yàn)方法，那么在實(shí)驗(yàn)初始環(huán)節(jié)，教師可以將實(shí)驗(yàn)儀器羅列在學(xué)生面前，如膠頭滴管、坩堝鉗、泥三角、三腳架、酒精燈、火柴、干木耳100 g、蒸餾水、稀H₂SO₄、KSCN溶液等，而后提出“怎樣檢驗(yàn)?zāi)径惺欠窈需F元素”的教學(xué)問題，示意學(xué)生自行組裝儀器，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案.由此將學(xué)生置身于自主探究的學(xué)習(xí)氛圍之中，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)素養(yǎng).

5 科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任維度問題探源

科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)指向了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，關(guān)心社會(huì)、關(guān)心環(huán)境的責(zé)任意識(shí).在該維度素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)下，問題探源設(shè)計(jì)應(yīng)側(cè)重于將化學(xué)知識(shí)與社會(huì)實(shí)際相聯(lián)系，以社會(huì)問題為載體創(chuàng)設(shè)課堂教學(xué)問題，引導(dǎo)學(xué)生思考，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任素養(yǎng).例如，在教學(xué)實(shí)踐中教師可以結(jié)合鐵粉平肝靜心、補(bǔ)血消癰等功效出示課件圖，下圖2.

要求班級(jí)學(xué)生分析應(yīng)用氫氣與碳酸亞鐵制取鐵粉的實(shí)驗(yàn)裝置，如“裝置①中應(yīng)盛有的藥品？”“裝置②、③應(yīng)盛有的藥品？”“裝置③是否可以省略”等，使學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)裝置的過程中潛移默化地形成科學(xué)態(tài)度.關(guān)于社會(huì)責(zé)任，教師在本問題情境之中可以將實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性與市面鐵粉的純度相聯(lián)系，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到在生產(chǎn)生活之中，化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性影響著商品的質(zhì)量，甚至關(guān)系著人體的健康.

6 結(jié)束語

綜上所述，本文基于學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的背景，圍繞高中化學(xué)五大維度，論述了問題探源教學(xué)法在高中化學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)中的具體應(yīng)用.通過本文上述的理論研究得以明確，在教學(xué)實(shí)踐中教師可以利用信息技術(shù)與趣味實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的宏觀辨識(shí)與微觀探析素養(yǎng)；依托生活經(jīng)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的變化觀念與平衡思想素養(yǎng)；借助隨堂練習(xí)問題輔以詳盡的教學(xué)講解，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)；通過開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)鼓勵(lì)學(xué)生自主探究，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)素養(yǎng)；呈現(xiàn)具備社會(huì)屬性的化學(xué)探究問題輔以責(zé)任意識(shí)方面的教學(xué)滲透，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任素養(yǎng).

參考文獻(xiàn)：

［1］ 焦小恚.化學(xué)教學(xué)中問題情境的創(chuàng)設(shè)原則和方法［J］.試題與研究，2020（09）：94.

［2］ 楊晶晶.高中化學(xué)新課程教學(xué)中問題情境創(chuàng)設(shè)策略研究［J］.學(xué)周刊，2022（36）：70-72.［責(zé)任編輯：季春陽(yáng)］