例說(shuō)中學(xué)化學(xué)教學(xué)中開(kāi)放性問(wèn)題的設(shè)計(jì)

楊衛(wèi)國(guó)

摘要：闡述了中學(xué)化學(xué)教學(xué)中開(kāi)放性問(wèn)題設(shè)計(jì)的意義及4個(gè)不同的開(kāi)放水平層次；結(jié)合多個(gè)案例，介紹了開(kāi)放性問(wèn)題的設(shè)計(jì)方法及其實(shí)施過(guò)程中需關(guān)注的要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：中學(xué)化學(xué)教學(xué)；開(kāi)放性問(wèn)題設(shè)計(jì)；開(kāi)放水平層次

文章編號(hào)：1005–6629（2013）8–0067–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

開(kāi)放性問(wèn)題是指那些條件不完整或結(jié)論不確定或解決方法不受限制的問(wèn)題[1]。在化學(xué)課堂教學(xué)中，讓學(xué)生參與提出和解決化學(xué)開(kāi)放性問(wèn)題的過(guò)程，既有利于拓展學(xué)生的思路，充分發(fā)揮其想象力，又有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生參與解決問(wèn)題的主動(dòng)性，充分發(fā)揮其主體作用。這二者是讓學(xué)生感悟解決化學(xué)問(wèn)題的一般方法和養(yǎng)成熱愛(ài)化學(xué)的積極情感的有效途徑之一。

已有的關(guān)于開(kāi)放性問(wèn)題設(shè)計(jì)的研究主要集中在開(kāi)放性問(wèn)題的設(shè)計(jì)方法及怎樣引領(lǐng)學(xué)生解決開(kāi)放性問(wèn)題等領(lǐng)域。實(shí)際上，開(kāi)放性問(wèn)題設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是要搞清楚問(wèn)題的開(kāi)放方向以及問(wèn)題開(kāi)放的不同水平。本文主要就化學(xué)教學(xué)中對(duì)問(wèn)題的開(kāi)放方向及開(kāi)放水平兩個(gè)方面進(jìn)行探究，其結(jié)果可以使師生在進(jìn)行開(kāi)放性化學(xué)問(wèn)題設(shè)計(jì)的過(guò)程中有更加明確的思路，也更加得心應(yīng)手。所以，研究本問(wèn)題的意義在于為大家提供一種化學(xué)開(kāi)放性問(wèn)題的設(shè)計(jì)思路。

開(kāi)放性問(wèn)題設(shè)計(jì)可以在問(wèn)題本身、解決問(wèn)題的方案、問(wèn)題的答案3個(gè)方向上進(jìn)行[2]，同時(shí)又可以根據(jù)開(kāi)放方向數(shù)目的不同分為不同的開(kāi)放水平（見(jiàn)下表）：

從上表可以看出，化學(xué)開(kāi)放性問(wèn)題從一水平開(kāi)始至四水平，其開(kāi)放的程度逐漸增大，問(wèn)題解決的過(guò)程中所要考慮的因素逐漸增加，因而問(wèn)題設(shè)計(jì)與解決的難度也有所加大。下面我們通過(guò)案例來(lái)說(shuō)明化學(xué)開(kāi)放性問(wèn)題的設(shè)計(jì)：

1 一水平的開(kāi)放性問(wèn)題設(shè)計(jì)

該水平的化學(xué)開(kāi)放性問(wèn)題設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)者所提出的問(wèn)題在解決的方法上具有一定的迷惑性，而解決問(wèn)題的方法本身是唯一的[3]。

案例：取研細(xì)的 KClO3、I2 各 0.02 mol 置于錐形瓶中，在不斷搖動(dòng)的情況下，慢慢加入濃鹽酸，直到 I2 完全消失，沒(méi)有黃綠色氣體產(chǎn)生。將錐形瓶置于冰水中，有橙紅色晶體A生成，剩余溶液中只檢出K+和Cl-，試確定A的化學(xué)式。

上述問(wèn)題初看起來(lái)沒(méi)有明確的解決方法，比較難下手，它要求解決者對(duì)氧化還原反應(yīng)的有關(guān)概念以及相關(guān)問(wèn)題的解決方法比較熟悉，進(jìn)而利用氧化還原反應(yīng)中電子得失守恒的方法去解決。具體方法如下：

根據(jù)題意，KClO3中的Cl完全轉(zhuǎn)化為Cl-，此過(guò)程為得電子過(guò)程。而通過(guò)分析，化合價(jià)升高、失去電子的是I2。設(shè)生成物A中I的化合價(jià)為+x價(jià)，則可根據(jù)電子得失守恒原理立出等式：0.02×6=0.02×2×x，x=3，可得A為ICl3。

2 二水平的開(kāi)放性問(wèn)題設(shè)計(jì)

此類問(wèn)題的設(shè)計(jì)主要是引導(dǎo)學(xué)生用不同的方法去解決問(wèn)題，即我們平時(shí)所說(shuō)的一題多解，其意義是讓學(xué)生從不同的視角去分析和解決問(wèn)題，但其答案是唯一的。

案例：l atm、20℃的條件下，將a mol H2S和1 mol O2混合點(diǎn)燃完全反應(yīng)，產(chǎn)物中部分是SO2，部分是S，求所生成SO2的物質(zhì)的量。

解此題方法很多，例如：

方法一（關(guān)系式法）

設(shè)生成產(chǎn)物中SO2的物質(zhì)的量為x mol，

2H2S+3O2=2SO2+2H2O ①

2 3 2

x x x

此水平的開(kāi)放性問(wèn)題設(shè)計(jì)較前者而言，它不僅要求學(xué)生從不同的角度去分析和解決問(wèn)題，而且解決問(wèn)題的結(jié)果可以是多個(gè)，這就對(duì)問(wèn)題的設(shè)計(jì)者提出了較高的要求，他需要對(duì)問(wèn)題的解決方案和結(jié)果作出統(tǒng)籌安排。

案例：（2009年上海高考題）實(shí)驗(yàn)室將9 g鋁粉跟一定量的金屬氧化物粉末混合形成鋁熱劑。發(fā)生鋁熱反應(yīng)之后。所得固體中含金屬單質(zhì)為l8g，則該氧化物粉末可能是（ ）

A. Fe2O3和MnO2 B. MnO2和V2O5

C. Cr2O3和V2O5 D. Fe3O4和FeO

粗看起來(lái)，上題的解決方法并不難，可以首先計(jì)算出足量的不同金屬氧化物跟9 g鋁粉反應(yīng)時(shí)得到金屬單質(zhì)的質(zhì)量，然后根據(jù)各選項(xiàng)中金屬氧化物的不同組合，發(fā)現(xiàn)：（1）組合中的兩種金屬氧化物分別跟9 g鋁粉反應(yīng)得到金屬單質(zhì)的質(zhì)量都多于18 g；（2）組合中兩種金屬氧化物分別跟9 g鋁粉反應(yīng)得到金屬單質(zhì)的質(zhì)量都少于18 g；（3）組合中一種金屬氧化物跟9 g鋁粉反應(yīng)得到金屬單質(zhì)的質(zhì)量少于18 g，而另一種金屬氧化物跟9 g鋁粉反應(yīng)得到金屬單質(zhì)的質(zhì)量多于18 g。一般認(rèn)為（3）組合就是我們所需要的答案，因?yàn)閮烧叩钠骄悼赡転?8 g，故選擇答案A。在此，A是一個(gè)正確的答案。事實(shí)上，當(dāng)年大多數(shù)高考考生就是沿用了這樣的思路，選擇了同樣的答案。但是如果我們換一種思維方式，當(dāng)組合中金屬氧化物都少量的情況下，（1）組合也是正確的答案，因?yàn)榧热唤饘傺趸锷倭?，則鋁粉不完全反應(yīng)。那么可以設(shè)想：當(dāng)鋁粉完全不反應(yīng)時(shí)得金屬9 g；當(dāng)鋁粉完全反應(yīng)時(shí)得金屬多于18 g。此兩種情況的平均值也可能是18 g。所以本題正確答案為A、D。

4 四水平的開(kāi)放性問(wèn)題設(shè)計(jì)

該水平的化學(xué)開(kāi)放性問(wèn)題，是一類開(kāi)放性最強(qiáng)的問(wèn)題，它的控制條件很少，所以可能解決方法和答案也就很多。

案例：請(qǐng)寫(xiě)出符合分子式C4H8O3的可能有機(jī)物物質(zhì)。

竟要求寫(xiě)出物質(zhì)的名稱，還是結(jié)構(gòu)式，還是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式；其解決問(wèn)題的途徑也是不確定的，此有機(jī)物究竟是羥基酸，還是羥基酯，還是環(huán)多元醇，或是多羥基醛，或是多羥基酮，等等；因而其答案有很多。

5 混合水平的開(kāi)放性問(wèn)題設(shè)計(jì)

混合水平的化學(xué)開(kāi)放性問(wèn)題是指該問(wèn)題本身包含多個(gè)開(kāi)放性水平不同的問(wèn)題，此類問(wèn)題一般較大，設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮清楚哪些地方要控制條件、哪些地方要充分開(kāi)放，使問(wèn)題既開(kāi)放適度，又能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的發(fā)散性思維。

案例：現(xiàn)有甲、乙、丙、丁四位同學(xué)分別利用下列已有的裝置設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：

（1）甲同學(xué)用加熱（NH4）2SO4固體及消石灰混合物的方法制取一瓶干燥的氨氣，多余的氨氣用固體磷酸吸收（如需其他試劑可自選），請(qǐng)選擇所用裝置的編號(hào)（按由左到右的順序填寫(xiě)） 。

（2）乙同學(xué)用濃氨水制取一瓶干燥的氨氣，多余的氨氣用水吸收（如需其他試劑可自選），請(qǐng)選擇所用裝置的編號(hào)（按由左到右的順序填寫(xiě)） 。

（3）丙同學(xué)采用上述裝置制取一瓶干燥的氨氣，多余的氨氣用水吸收（如需其他試劑可自選），請(qǐng)選擇所用裝置的編號(hào)（按由左到右的順序填寫(xiě)） 。

（4）丁同學(xué)采用上述裝置制取一瓶干燥的氣體，請(qǐng)選擇制取和收集裝置的編號(hào) 。

我們可以很明顯地看出：

（1）甲同學(xué)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)其開(kāi)放性屬于零水平。因?yàn)槠鋯?wèn)題是已知的，方案是唯一的，答案也是唯一的，其答案是 AFGE （這里需要注意的是G中氣體應(yīng)該短進(jìn)長(zhǎng)出）。

（2）乙同學(xué)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)其開(kāi)放性屬于三水平。因?yàn)槠鋯?wèn)題是已知的，方案是多樣的，其發(fā)生裝置可以用B（加熱濃氨水法），也可以用C（將濃氨滴加到CaO固體中），多余氨氣的吸收可以用E裝置，也可以用F裝置（使用F裝置的前提是向其中另外加入了一定量的CCl4液體將導(dǎo)管口浸沒(méi)，從而可以防止液體的倒吸）。因而其答案也是多樣的，其答案是 BFGE、CFGE、BFGD、CFGD 。

（3）丙同學(xué)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)其開(kāi)放性也是屬于三水平。因?yàn)槠鋯?wèn)題是已知的，方案是多樣的，制取氨氣可用A裝置，也可用B裝置或C裝置。如（2）所述 ，氨氣的吸收可以用E裝置，也可以用D裝置，所以答案有多種（略）。

（4）丁同學(xué)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)其開(kāi)放性屬于四水平。因?yàn)槭紫绕鋯?wèn)題是未知的——不知道究竟要制取什么氣體，而制取不同氣體時(shí)所采用的方案是不同的，常見(jiàn)的方案有固-固加熱法、液-液加熱法、固-液加熱法、固-液不加熱法等等，因而其答案是多樣的。所以本題無(wú)論從問(wèn)題本身還是從解題方法或是從答案來(lái)看，都是開(kāi)放性的（答案略）。

鑒于目前中學(xué)化學(xué)教學(xué)實(shí)際和大多數(shù)學(xué)生的能力水平，在教學(xué)實(shí)踐中我們較多地使用“二水平”、“三水平”的開(kāi)放性問(wèn)題，對(duì)于“四水平”的問(wèn)題在教學(xué)中一定要恰當(dāng)而有限制地使用，以防開(kāi)放性過(guò)強(qiáng)、過(guò)多給教學(xué)帶來(lái)負(fù)面影響。

在化學(xué)教學(xué)中，從開(kāi)放性問(wèn)題的解決過(guò)程中可以訓(xùn)練學(xué)生的發(fā)散性思維能力，但在開(kāi)放性問(wèn)題的設(shè)計(jì)中，要充分考慮學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和智力水平，使問(wèn)題的開(kāi)放水平與學(xué)生的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和智力水平相匹配，這樣才能收到理想的效果。

參考文獻(xiàn)：

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