基于發(fā)展學(xué)生學(xué)科思維的化學(xué)復(fù)習課的問題設(shè)計

丁亞兵

摘要：以“氣體制備”復(fù)習教學(xué)為例，探索教學(xué)中如何設(shè)置有效問題，驅(qū)動學(xué)生復(fù)習學(xué)科知識的同時，發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科思維。首先，設(shè)計“引導(dǎo)型”問題，理清學(xué)生思維脈絡(luò)，驅(qū)動學(xué)生形成“制取氣體時藥品選擇”的思路;然后，設(shè)計“挑戰(zhàn)型”問題，拓展學(xué)生遷移能力，驅(qū)動學(xué)生形成“選擇氣體發(fā)生裝置、收集裝置、凈化和干燥裝置”的思路;最后，設(shè)計“開放型”問題，提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力，驅(qū)動學(xué)生形成“氣體制取后剩余物質(zhì)分離”的方法。

關(guān)鍵詞：化學(xué);復(fù)習課;學(xué)科思維;問題設(shè)計

文章編號：1008-0546（ 2019）07-0047-03

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.07.014

一、設(shè)計思想

復(fù)習課是夯實基礎(chǔ)知識和運用知識解決問題的課型，是提高教學(xué)質(zhì)量、提升學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)不可或缺的環(huán)節(jié)。它的主要目的是繼續(xù)鞏固和加深學(xué)生學(xué)過的知識，使之系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化，從而提升學(xué)生的思維水平，培養(yǎng)學(xué)生具備應(yīng)用所學(xué)知識分析和解決相關(guān)問題的能力，逐步形成學(xué)科思維和學(xué)科思想。傳統(tǒng)的化學(xué)復(fù)習課中，炒冷飯式的復(fù)習知識點及大量的題海戰(zhàn)術(shù)，讓學(xué)生認為復(fù)習就是大量練題。新課中他們非常感興趣的化學(xué)實驗、學(xué)科思想、學(xué)科價值等在復(fù)習課中消失了，從而學(xué)生失去了復(fù)習的好奇心、積極性。于是，學(xué)生對于復(fù)習課，即使是實驗復(fù)習課，也感到枯燥乏味，沒有復(fù)習的動力。正如諾貝爾獎獲得者勞厄指出：“重要的不是獲得知識，而是發(fā)展思維能力?！睆?fù)習課中，如果只是重新復(fù)習一遍知識點，而忽視了這些具體知識點與學(xué)科思維方法之間的聯(lián)系，學(xué)生的思維無法興奮起來，學(xué)習就處于一種低水平的認知狀態(tài)。因此，本人認為需對復(fù)習課作精心設(shè)計，深入挖掘?qū)W科知識，設(shè)置有價值的問題，將學(xué)生的復(fù)習重心從記憶轉(zhuǎn)變成思維層面，這樣才能培養(yǎng)學(xué)生知識遷移的能力，提高分析和解決新問題的能力，從而促進學(xué)生思維發(fā)展。本文以“氣體的制備”這個實驗內(nèi)容的復(fù)習教學(xué)為例，首先，以“形成制取氣體的一般思路”為目標，設(shè)計“引導(dǎo)型”問題，理清學(xué)生知識脈絡(luò);然后，以“氣體凈化和干燥的一般方法”的形成為目標，設(shè)計適度的“挑戰(zhàn)型”問題，拓展學(xué)生知識的深廣度;最后，以“形成氣體制取后分離的一般方法”為目標，利用“開放型”問題，來調(diào)動學(xué)生積極的思維，進行知識的綜合運用。整個復(fù)習過程，以問題創(chuàng)設(shè)為中心，通過思考問題解決方案呈現(xiàn)知識，形成知識體系和解決問題的能力，學(xué)生達到能用分類、比較、歸納、演繹、分析、綜合等思維方法研究物質(zhì)及其變化規(guī)律，逐步形成從化學(xué)的視角認識事物的化學(xué)學(xué)科思維，從而逐步形成分類觀、變化觀、元素觀、微粒觀、守恒觀等化學(xué)學(xué)科思想。這種學(xué)科思維方式在學(xué)生以后的人生中起著重要的作用，決定著這個人思考問題的科學(xué)性和全面性。本人在多年的教學(xué)實踐中作了一些研究，起到了一定的效果。

二、設(shè)計問題過程

1.設(shè)計“引導(dǎo)型”問題，理清學(xué)生思維脈絡(luò)

在學(xué)習“實驗室制取氧氣、二氧化碳”等氣體的內(nèi)容時，對于實驗所需的藥品，很多學(xué)生是靠記憶的。對于為何選用這些藥品的原因卻不清楚。《普通高中化學(xué)課程標準（2017年版）》明確要求學(xué)生“能依據(jù)化學(xué)問題解決的需要，選擇常見的實驗儀器、裝置和試劑”[1]。顯然，在復(fù)習課中要落實課標中這些要求，需要在教學(xué)過程中深入思考，設(shè)計有效的問題，驅(qū)動學(xué)生思路形成。筆者設(shè)計如下：

[問題1]實驗室用高錳酸鉀、氯酸鉀、過氧化氫等藥品都可以制取氧氣，思考用的這些藥品的共同點？并比較制取氧氣的這三種方案的異同點。

[問題2]以下這些反應(yīng)都能生成C02：“碳在氧氣中點燃、碳與氧化銅在高溫條件下反應(yīng)、石灰石粉末與稀鹽酸反應(yīng)”，實驗室制取C02時，你會選用以上哪種方法，原因是什么？

[問題3]實驗室制取氣體反應(yīng)的藥品、原理首先考慮的因素是什么？除此之外，還要考慮哪些因素？

在思考[問題1]的過程中，學(xué)生通過對制取氧氣的三個方案的比較，不僅記住選用哪些藥品，還能知道選擇的依據(jù)，從而得出了選用藥品時首先得考慮氧元素的利用，從而促進了學(xué)生元素觀的形成。在思考[問題2]的過程中，學(xué)生不僅知道要考慮元素守恒的思想，還需要思考藥品具有哪些性質(zhì)？選擇這些藥品的反應(yīng)速率怎么樣？反應(yīng)條件是不是要求很高等因素，綜合分析能力得到加強。在[問題3]中，讓學(xué)生對這些思路進行總結(jié)，把思路顯性化。這樣，在此復(fù)習課中，不僅能幫助學(xué)生復(fù)習知識，而且還能教會學(xué)生思維方法，發(fā)展學(xué)生的學(xué)科思維，提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

2.設(shè)計“挑戰(zhàn)型”問題，拓展學(xué)生遷移能力

（1）氣體發(fā)生、收集裝置的思路

《臥虎藏龍》中有這樣一句臺詞：“把手握緊，里面什么也沒有，把手放開，你得到的是一切?！苯虒W(xué)上又何嘗不是這樣呢。教師教學(xué)，不在全盤授予，而在相機誘導(dǎo)，筆者設(shè)計的問題如下：

[問題1]根據(jù)實驗室制取幾種常見氣體的發(fā)生裝置圖和收集裝置圖，思考實驗室用KMn04制取O2時，選用的發(fā)生裝置有何特點，選擇的依據(jù)是什么？

[問題2]實驗室如果用H202制取02時，選用的發(fā)生裝置有何特點，選擇此裝置的依據(jù)又是什么？

[問題3]收集02有哪些方法，說出收集方法的依據(jù)。

[問題4]歸納實驗室制取氣體時裝置的選擇應(yīng)該考慮的因素有哪些？

[問題5]根據(jù)課桌上提供的實驗儀器，請各學(xué)習小組分別交流，選擇一套實驗室制取CO2的裝置，并分析其特點，每一組都要說出選擇的這套裝置特點（如控制反應(yīng)的速率、控制反應(yīng)的停止與發(fā)生等等）。

[問題6]老師帶來的這套利用生活化物品制作的“制取二氧化碳的改進裝置”（如圖1），說說該裝置有哪些優(yōu)點？

[問題7]圖2裝置有多種用途，其中之一是可以用來收集氣體。請說一說：

（1）若要收集H2，氣體應(yīng)從_______端進;

（2）若要收集CO，則需要往瓶中注入水，氣體從_______端進。

[問題8]若CO中混有C02氣體，要除去C02并收集CO，你覺得圖3中可以實現(xiàn)的裝置是（ ）

[問題9]布置家庭小作業(yè)：利用日常生活中的物品，設(shè)計并完成制取二氧化碳氣體的實驗，并完成實驗小論文（要求：把設(shè)計、操作的過程及過程中產(chǎn)生的問題及自己思考的解決方案寫成化學(xué)小文章，遞交老師一起思考、討論、尋找方法、優(yōu)化方案，最后總結(jié)成化學(xué)小論文。）

在上述教學(xué)過程中，選擇發(fā)生裝置與收集裝置時，教師先設(shè)置問題讓學(xué)生選裝置說依據(jù);然后變化思維角度，指定裝置讓學(xué)生說依據(jù);接著讓學(xué)生自主歸納把思路顯性化。通過這些問題引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)實驗室制取氣體選擇的藥品、裝置的規(guī)律，引領(lǐng)學(xué)生在探究的過程中自主地將制取氣體的一些零散的知識點形成知識網(wǎng)絡(luò)[2]。接著設(shè)置挑戰(zhàn)性問題情景：當情況發(fā)生改變，有不同需求的時候，又該選擇怎樣的裝置，依據(jù)是什么。從而驅(qū)動學(xué)生在形成知識網(wǎng)絡(luò)的過程中不斷拓展、質(zhì)疑、釋疑，把本來不易理解的拓展內(nèi)容納入自己的思維體系;最后通過設(shè)計問題驅(qū)動學(xué)生：對課桌上的儀器進行選擇，對教師創(chuàng)新實驗進行評價，對家庭小實驗進行實踐。引領(lǐng)學(xué)生在實踐中去猜測、去發(fā)現(xiàn)問題、尋找方法、思考解決方案，以此培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

（2）除雜方法、裝置的思路

在學(xué)生形成“選擇發(fā)生、收集裝置”的思路以后，教師繼續(xù)給出適度的“挑戰(zhàn)型”問題，拓展學(xué)生的遷移能力，驅(qū)動學(xué)生形成如何設(shè)計“凈化和干燥裝置”的思路。

[問題1]如果制取的C02氣體中混有水蒸氣和氯化氫氣體，如何將制得的C02氣體進行干燥？如何將含有氯化氫氣體的C02進行凈化？如果既要除去氯化氫氣體，又要干燥C02氣體，該如何操作？請各學(xué)習小組討論具體的方案。

[問題2]某學(xué)習小組擬在實驗室里利用空氣和鎂粉為原料制取少量氮化鎂（Mg3N2）。查閱資料可知Mg.Mg3N2能發(fā)生如下反應(yīng)：

請設(shè)計實驗中所用的裝置和藥品（已提供的藥品有鎂粉、還原鐵粉，假設(shè)提供的藥品均已干燥，裝置內(nèi)所發(fā)生的反應(yīng)已經(jīng)完全，整套裝置的末端與干燥管相連）。

[問題3]設(shè)計下列問題讓學(xué)生自主總結(jié)氣體除雜的方法：（1）所用的試劑要根據(jù)氣體的什么來確定。（2）氣體凈化和干燥的原則有哪些？（3）凈化和干燥之間哪個順序在前？

設(shè)置挑戰(zhàn)性問題，讓學(xué)生以所學(xué)的除雜、分離知識結(jié)構(gòu)為統(tǒng)領(lǐng)，引導(dǎo)學(xué)生初步建立“除雜、干燥”的思路。同時，拋出問題后，充分發(fā)揮其小組討論的作用，讓學(xué)生們自行歸納整理。在歸納整理的過程中，學(xué)生進一步理解了化學(xué)學(xué)科知識，融會貫通了其內(nèi)在聯(lián)系，所學(xué)知識得到了最大程度的內(nèi)化。學(xué)生通過思考問題的解決方案，逐漸重建知識體系，提高解決問題的能力，在合作中共同發(fā)展了化學(xué)學(xué)科思維[3]。在與小組成員和老師一起歸納整理的過程中，也產(chǎn)生了一份合作的成就感，提高了合作能力，激發(fā)了更大的求知欲。

3.設(shè)計“開放型”問題，提高學(xué)生綜合能力

在學(xué)生形成選擇“氣體發(fā)生、收集、凈化和干燥裝置”的思路以后，筆者利用“開放型”問題來驅(qū)動學(xué)生進一步思考，驅(qū)動學(xué)生形成“氣體制取后剩余物質(zhì)分離”的一般方法，提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力。

[問題1]實驗室中用KCl03和Mn02制取02后，要從剩余固體中回收KCl和Mn02，請設(shè)計實驗方案。

[問題2]實驗室中用石灰石和稀鹽酸制備C02，想對反應(yīng)后的含酸廢液（含有MgCl2等）進行回收處理，請你設(shè)計一個流程（例如可以向含酸廢液中加入石灰乳的方式制取無水氯化鈣等，請詳細寫出其中涉及的反應(yīng)原理及分離的基本操作等）。

[問題3]總結(jié)分離與提純的一般思路。

通?！皻怏w制取的復(fù)習課”在制取、除雜以后就結(jié)束了。本節(jié)課增加了“對反應(yīng)后剩余物質(zhì)的分離”這個內(nèi)容，可以鞏固學(xué)生的實驗基本操作，同時，通過設(shè)計的開放型問題，讓學(xué)生在自主設(shè)計的過程中去掌握混合物分離和提純的常用方法;學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)問題，尋找解決問題的思路，從而逐步形成“如何進行物質(zhì)的分離與提純”的思路。同時，通過充分轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習方式，引領(lǐng)學(xué)生制定方案，獲取證據(jù)，表達交流，得出結(jié)論，提升了學(xué)生科學(xué)探究的能力，也培養(yǎng)了學(xué)生綠色化學(xué)的理念。

三、總結(jié)

化學(xué)是一門以特有的視角研究著與我們生活密切相關(guān)的各種物質(zhì)及變化的科學(xué)，有著本學(xué)科獨特的思維方式?！笆谌擞梏~不如授人予漁”，在本節(jié)課教學(xué)的過程中，教師通過把“氣體的制備、除雜與廢物回收利用”進行整合，設(shè)置一系列問題，以知識引問題、以問題用知識，用問題促思維，把“問題意識”作為一條主線，驅(qū)動學(xué)生形成氣體制備所包含的制取、除雜、分離的一系列基本思路，引導(dǎo)學(xué)生從中學(xué)會科學(xué)的思維方法;教師通過穿針引線，驅(qū)動學(xué)生自主地構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)體系，深化對知識的理解，提高解決問題的能力，從而引導(dǎo)學(xué)生將科學(xué)作為一種思維模式，多元交融，融會貫通。

以化學(xué)學(xué)科知識的教學(xué)為依托，如何發(fā)展學(xué)生的學(xué)科思維，促進學(xué)生的發(fā)展是我們化學(xué)教育者需要思考和研究的地方。在當前，基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的教學(xué)，要求學(xué)生在復(fù)習課中能有思維的開放、生成與發(fā)展[4]。希望通過我們教師有效的問題設(shè)計和驅(qū)動，讓學(xué)生的學(xué)科思維與核心素養(yǎng)同行。

參考文獻

[1] 吳星，對高中化學(xué)核心素養(yǎng)的認識[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2017（5）：3-7

[2] 沈世紅，生態(tài)化學(xué)讓教育夢想照進課堂現(xiàn)實[M].南京：江蘇鳳凰教育出版社，2015（12）：33-34

[3]朱志磊.芻議初中化學(xué)學(xué)生思維活動的激發(fā)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2018（2）：7

[4] 孫進全.基礎(chǔ)知識誠可貴聯(lián)想遷移價更高[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2018（7）：68-69