在高中化學教學中通過例析問題培養(yǎng)學生學科觀念探究

唐旭杰

【摘 要】本文基于培養(yǎng)中學生化學學科觀念的教學理念，通過創(chuàng)設(shè)教學情境、高效實驗探究和深層次問題，引導(dǎo)學生自主探究，逐步培養(yǎng)其從化學視角解決現(xiàn)實問題的科學素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】學科觀念 高效實驗探究 深層次問題 教學情境

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）06B-0070-03

“知識本位”教學能很好地提高學生的考試分數(shù)，但學生走出校園后，在課堂上學到的素材性知識很快就會被遺忘，只有他們領(lǐng)悟知識點時所構(gòu)建的學科觀念能根植于腦海之中，因此，教學應(yīng)“具有超越課堂之外的持久價值”的學科基本觀念。

化學學科觀念不是具體的化學知識，也不是化學知識的簡單組合，而是學生通過化學課程的學習，在深入理解化學學科特征的基礎(chǔ)上所獲得的對化學的總觀性認識。布魯納曾說：“在教學過程中，學生不是被動的消極的知識接受者，而是積極的主動的知識探究者；教師的作用是要形成一種使學生能夠獨立探究的情境，激發(fā)學生發(fā)現(xiàn)問題、探究知識的強烈欲望和興趣，使課堂變?yōu)樘骄啃曰顒拥恼n堂?！毙抡n標倡導(dǎo)的教學設(shè)計是以學生的發(fā)展為本，讓學生在多元、動態(tài)、開放、探究中主動地領(lǐng)悟知識，獲取科學探究的學習方法，以及伴隨這一過程產(chǎn)生的積極情感體驗和正確的價值觀。因此，在教學中，教師要努力挖掘化學教學中賦有啟發(fā)性、探索性的內(nèi)容，為學生探究和創(chuàng)新提供廣闊的活動空間和思維空間，使學生充分體驗探索過程的樂趣。從某種意義上說，教師教學的關(guān)鍵在于如何藝術(shù)地創(chuàng)設(shè)情景沖突和設(shè)計問題，如何實施情境教學和以問題為中心的教學。本文以“二氧化硫性質(zhì)”教學設(shè)計及意圖為例，就如何基于化學學科觀念設(shè)計教學、展開科學探究、提升學生科學素養(yǎng)進行闡述。

一、教學目標分析

1.知識與技能

了解 SO2 的主要性質(zhì)及應(yīng)用，了解 SO2 對環(huán)境質(zhì)量的影響與防治。

2.過程與方法

以“問題為中心，教師為主導(dǎo)，學生為主體”的科學探究模式，采用“問題、探究、查閱，交流與實驗、多媒體輔助”相結(jié)合的多元、動態(tài)教學方法。

3.情感態(tài)度價值觀

提高學習熱情，感知學習價值，培養(yǎng)學生實驗設(shè)計與觀察、動手操作與分析的自主探究的意識和能力，激發(fā)探索求新和務(wù)實進取的科學精神，體驗個人與學科價值，增強環(huán)保意識、健康意識和社會責任，培養(yǎng)學生利用化學知識化害為利的科學思想。

二、教學過程

（一）情景引入

1.放短片

空氣質(zhì)量日報表、酸雨的環(huán)境和健康危害。

2.日常生活中 SO2 的用途

（1）作為漂白劑，如熏蒸變白的木耳；

（2）作為防腐劑（葡萄酒、果汁、果醬、一些生果）；

（3）消毒劑。

（二）問題設(shè)置

1.SO2 與酸雨有什么關(guān)系？如何減少 SO2 的排放？

2.不法商販是怎樣使木耳變得更白、更好看來牟取暴利呢？

趣味實驗：蟲子為什么會死呢？花兒為什么會變白？

學生：對比分析得出結(jié)論，SO2 有毒性、漂白性。

〖設(shè)計意圖〗通過現(xiàn)實生活中的情境，激發(fā)學生的學習熱情和求知欲。這樣既能引導(dǎo)學生到學科知識的學習中去，又使他們感受化學是一門有趣的、生動的、有價值的學科。

教師：根據(jù)原有知識和化學學科研究物質(zhì)的方法，思考 SO2 性質(zhì)的研究角度？

（三）科學探究

1.科學探究要解決的問題

（1）從物質(zhì)類別的角度分析：SO2 屬于哪類物質(zhì)？可能的性質(zhì)？

（2）從氧化還原的角度分析，即 SO2 中硫元素的化合價，推測其可能有的性質(zhì)？

（3）從特殊性角度分析，SO2 還可能有的性質(zhì)？請設(shè)計實驗探究 SO2 的上述性質(zhì)？

2.提供的試劑

NaOH、Ba（OH）2、品紅溶液、氯水、溴水、酸性 KMnO4 溶液、氫硫酸、酚酞、石蕊。

3.學生實驗

小組探究實驗方案，分組實驗，完成如下實驗報告，教學評價及多媒體投影實驗。

實驗項目 實驗現(xiàn)象 實驗結(jié)論 化學反應(yīng)方程式

〖設(shè)計意圖〗首先，通過生生交流與討論，展示學生的思路或觀點，真正使學生成為學習主體。其次，通過引導(dǎo)學生深入思考，并及時歸納總結(jié)和探討研究思路，使學生從本質(zhì)上理解知識，形成學科的基本思想、觀點和方法，為學生將來的科學研究打下基礎(chǔ)。再次，通過高效的實驗探究活動和相互提問，激活學科學習中的知識儲備，并主動用來進行探索性活動，使學生的學習印象更加深刻，從而提高學生綜合應(yīng)用能力和科學素質(zhì)，感受到合作學習的樂趣和好處。這個過程是學生發(fā)現(xiàn)知識、生成知識的過程，也是達成三維目標的過程。

4.師生互動

從三個角度總結(jié)、歸納、拓展 SO2 的性質(zhì)。

5.實驗中要思考的問題

（1）實驗室制備 SO2 的原理是什么？如何收集 SO2？多余的 SO2 是否需要除去？用什么試劑除去 SO2？

（2）能否用澄清石灰水區(qū)別 SO2 和 CO2 兩種氣體？如何鑒別？

（3）將 SO2 分別通入 Ba（NO3）2 溶液、NaOH 和 BaCl2 混合溶液中，均能產(chǎn)生沉淀嗎？若能，沉淀分別是什么？

（4）SO2、氯水與紫色石蕊試液作用和現(xiàn)象有何異同點？

〖設(shè)計意圖〗利用問題鏈和對比實驗，加深學生對知識的理解，提高學生運用知識的能力。

（5）教師提點

據(jù)學生認識誤區(qū)：SO2 在空氣中燃燒生成 SO3，突破 SO2 與 O2 反應(yīng)條件及可逆性。

6.討論

（1）問題（一）

酸雨是怎樣形成的？酸雨在放置一段時間后酸性發(fā)生什么變化？如何有效防治酸雨？

（2）學生回答

酸雨的形成：SO2+H2OH2SO3，2H2SO3+O2=2H2SO4

酸雨的防治方法：

①“鈣基固硫法”

（SO2+CaO=CaSO3；2CaSO3+O2=2CaSO4）；

②氨水脫硫法；

③鈉、堿脫硫法；

④雙堿脫硫法。

〖設(shè)計意圖〗學以致用，讓學生運用所學知識和化學思維思考并解決現(xiàn)實生活中的問題，在深究酸雨防治，優(yōu)化環(huán)境的過程中，感受自身價值和學科價值。

（3）問題（二）

①SO2 漂白原理與氯水、過氧化鈉、活性炭的漂白原理相同嗎？實質(zhì)分別是什么？

②SO2 使品紅、KMnO4 溶液褪色的原理相同嗎？

③SO2 和 Cl2 均能使品紅溶液褪色，如何通過實驗證明是SO2 還是Cl2？

④若將 SO2 和 Cl2 按體積比 1∶1 比例混合通入品紅溶液中，漂白效果會增強嗎？為什么？

⑤滴有酚酞的氫氧化鈉溶液加到裝滿 SO2 氣體的試管中，溶液褪色是由于 SO2 漂白了紅色，還是 SO2 與 NaOH 發(fā)生化學反應(yīng)而使溶液褪色？

（4）師生互動

總結(jié)、歸納、對比分析漂白的三種原理：吸附型、化合型、氧化型。

〖設(shè)計意圖〗以“問題”為中心，在實驗和多媒體相結(jié)合的雙主探究過程中，通過生生交流、師生交流，使學生在和諧的課堂氛圍中學習化學知識，體現(xiàn)了教學的主體性。

7.視頻展示

SO2 在日常生活中的應(yīng)用及其對環(huán)境、健康的危害。

8.教學改進

在科學研究中，將 SO2 有關(guān)實驗改進如下：

〖設(shè)計意圖〗在教學中適時采用微型實驗，不但可以達到常規(guī)實驗相同的實驗?zāi)康暮托Ч瑫r微型實驗節(jié)省試劑和時間，污染少，安全性高，除了有顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益外，它在激發(fā)學生興趣，強化學生實驗動手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，樹立環(huán)保觀念，提高學生科學素養(yǎng)上還有獨特的功效，為開展學生探索性實驗、研究性學習和科技創(chuàng)新活動提供了有力的手段。

9.總結(jié)

師生互動，引領(lǐng)學生梳理化學知識，形成學科知識體系，達成解決現(xiàn)實問題的知識和技能體系。

〖設(shè)計意圖〗實驗、歸納、脈絡(luò)梳理是知識發(fā)生、發(fā)展的必要手段。

三、教學反思

1.創(chuàng)設(shè)教學情境，培養(yǎng)學生自主探究意識、實證意識和問題意識

心理學認為，情境是對人有直接刺激作用、（下轉(zhuǎn)第78頁）（上接第71頁）有一定的生物學意義和社會學意義的具體環(huán)境。新奇有趣的教學情境，能夠較大地感染和沖擊學生的視覺、聽覺、味覺、嗅覺等感覺器官和思想情感，使其全身心融入課堂，誘發(fā)認知的內(nèi)驅(qū)力，所以，筆者選擇了實際生活中與 SO2 有關(guān)的素材為載體展開教學，以“問題”為中心與實驗和多媒體相結(jié)合的雙主探究過程，使學生學習知識的過程成為知識內(nèi)化為素質(zhì)的過程，讓每個學生都親歷科學探索的歷程，掌握科學探索的一般方法，體現(xiàn)出化學學科的科學性、創(chuàng)新性、多變性、情感性、魅力性的藝術(shù)特征，有效地激發(fā)了學生學習熱情和主體性。并且，通過相互提問，促進學生知識內(nèi)化，提高知識應(yīng)用能力，體驗合作學習的樂趣和好處，進而培養(yǎng)學生思維的靈活性和發(fā)散性。

2.引導(dǎo)學生構(gòu)建學科觀念，提升化學科學素養(yǎng)

宋心琦教授認為：“學生能否牢固地、準確地，哪怕只是定性地建立起基本的化學觀念，應(yīng)當是中學化學教學的第一目標。背誦或記憶某些具體的化學事實性知識，當然是有價值的，但是更重要的價值在于它們是化學觀念及某些基本觀念的載體。”從知識的銜接來看本節(jié)課的教學，SO2 的性質(zhì)是酸性氧化物、氧化還原反應(yīng)理論的典型實例。因此，必須關(guān)注分類觀、實驗觀、變化觀、守恒觀、方法觀、對比分析和學科價值觀，這不僅讓學生學習所謂的化學知識，而且應(yīng)該在孩子們的腦海中種下化學學科觀念的種子，達到化學科學素養(yǎng)的自然生成、發(fā)展。

3.關(guān)注并促進學生學習方式的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)有意義性教學

教與學是相互的，只教沒學，學生在故事中；只學沒教，學生在迷茫中。真正的教學是教師為學生尋找思考和探究的階梯，使其感受到化學思想對化學學習的重要性。本節(jié)課有學生實驗方案設(shè)計、酸雨形成、危害與防治、微型實驗等系列探究活動，不僅可以增強學生社會責任感，激發(fā)學生主動思考，做學習的主人，而且培養(yǎng)其從化學視角看現(xiàn)實問題的科學素養(yǎng)以及應(yīng)用化學思想分析解決化學問題的意識和能力，真正實現(xiàn)有意義性、有價值性的學習。

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（責編 盧建龍）