高中化學(xué)教學(xué)中問題導(dǎo)學(xué)的設(shè)計原則與應(yīng)用

黎小兵

摘 要：問題導(dǎo)學(xué)的教學(xué)方法是根據(jù)學(xué)生的認(rèn)識發(fā)展規(guī)律，以問題為中心，讓學(xué)生圍繞問題展開知識的拓展，倡導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行學(xué)習(xí)。高中的化學(xué)知識對學(xué)生邏輯思維能力及自主思維能力要求較高，因此在高中化學(xué)教學(xué)過程中，教師應(yīng)充分利用問題導(dǎo)學(xué)對學(xué)生進(jìn)行知識傳授，讓學(xué)生在問題解決方面的能力得到提升。本文從“原子結(jié)構(gòu)模型”這堂課的實(shí)際教學(xué)過程中問題導(dǎo)入的設(shè)計以及應(yīng)用進(jìn)行討論，分析如何有效培養(yǎng)學(xué)生“模型認(rèn)知和證據(jù)推理”核心素養(yǎng)，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、提高學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力方面取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：原子結(jié)構(gòu);化學(xué)教學(xué);問題導(dǎo)入;研究與應(yīng)用

“問題導(dǎo)學(xué)”是一種與當(dāng)代培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)要求十分吻合的教學(xué)方法。高中化學(xué)擁有自身的特點(diǎn)，教師在教學(xué)過程中若要完成學(xué)生邏輯思維能力以及動手實(shí)踐能力的培養(yǎng)，就要敢于突破傳統(tǒng)的教學(xué)方法，利用問題導(dǎo)學(xué)的方法來進(jìn)行教學(xué)。問題導(dǎo)學(xué)作為新興的教學(xué)方法，是基于問題的分析與解決上開展的教學(xué)，在解決問題的過程中，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力得到提升，邏輯思維能力得到培養(yǎng)，從而調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性，使得學(xué)習(xí)效果與以前相比更加明顯。魯科版高中化學(xué)選擇性必修2第一節(jié)“原子結(jié)構(gòu)模型”第一課時“原子結(jié)構(gòu)模型”集中體現(xiàn)了模型認(rèn)知與證據(jù)推理的化學(xué)學(xué)科思維方法。教師運(yùn)用靈活的問題導(dǎo)學(xué)教學(xué)方法，可以引導(dǎo)學(xué)生逐步深入了解原子結(jié)構(gòu)模型的歷史演變;讓學(xué)生感受模型在認(rèn)識物質(zhì)結(jié)構(gòu)及實(shí)證研究在建立模型上的作用;讓學(xué)生學(xué)會運(yùn)用模型解釋自然現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)事實(shí)、指引人類實(shí)踐活動的方向，通過新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)修正原有模型。[1]

一、問題導(dǎo)學(xué)在化學(xué)教學(xué)中的設(shè)計原則

隨著培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)這一理念的提出而產(chǎn)生的問題導(dǎo)學(xué)的教學(xué)方法對于學(xué)生的學(xué)習(xí)有著至關(guān)重要的作用。教師在教學(xué)過程中，對于問題的創(chuàng)設(shè)要以高考的考試大綱為依據(jù)，要以學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)為主，要更多地從化學(xué)方面和化學(xué)觀念來進(jìn)行問題的創(chuàng)設(shè)。從而引導(dǎo)學(xué)生建立化學(xué)思維，提高學(xué)生的化學(xué)認(rèn)知基礎(chǔ)，為以后在化學(xué)解題中利用化學(xué)思維解答提供保證，在思考問題中學(xué)會學(xué)習(xí)。[2]

（一）問題的設(shè)立上要遵循開放性原則

在教學(xué)過程中教師應(yīng)該多設(shè)計一些具有開放性的問題來引導(dǎo)學(xué)生思維。首先，由于班級學(xué)生程度不同，開放性的問題沒有唯一的答案，適合于各種層次的學(xué)生，每個學(xué)生都可以有自己的答案，這樣可以充分調(diào)動起所有的學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)，積極思考。其次，不同的學(xué)生思維的角度不同，思維的方式也有不同。由于開放性問題，只給出一定的情境和要求，答案是不唯一。這樣學(xué)生可以在很大的空間從多個角度多個方面進(jìn)行思考。最后互相交流、集思廣益、相互借鑒、相互補(bǔ)充，從而幫助學(xué)生有效地突破已有思維方式，有效培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維、創(chuàng)新思維。

這堂課一開始我用我國在核聚變——“人造小太陽”方面取得的成就引入新課。

[問題1.1]請同學(xué)們談?wù)勛约核私獾脑咏Y(jié)構(gòu)的知識。

這樣的問題，適合每個學(xué)生，從而調(diào)動全體學(xué)生積極參與思考、討論。不同學(xué)生從不同程度、不同角度思考，一方面促進(jìn)學(xué)生合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維、創(chuàng)新思維，另一方面，我也可通過學(xué)生的討論，進(jìn)一步了解學(xué)生已掌握的知識情況，制訂下一步的教學(xué)計劃。

（二）問題的設(shè)立上要遵循目標(biāo)性原則

教師對問題的設(shè)立要與教學(xué)目標(biāo)一致，不然會引導(dǎo)學(xué)生偏離主題，完成不了教學(xué)目標(biāo)。例如：本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)之一是引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識思維觀點(diǎn)與科學(xué)學(xué)說的區(qū)別，從思維觀點(diǎn)到科學(xué)學(xué)說需進(jìn)行大量實(shí)證研究。因此我把古希臘哲學(xué)家德謨克利特關(guān)于“原子”樸素的模糊的觀點(diǎn)和道爾頓的“原子學(xué)說”列下表比較。[3]

[問題1.2]為什么德謨克利特和道爾頓對原子的描述相近，但德謨克利特的只能稱為觀點(diǎn)而道爾頓的卻是學(xué)說，從觀點(diǎn)到學(xué)說需要做些什么？

道爾頓的原子學(xué)說不僅建立在經(jīng)驗(yàn)事實(shí)基礎(chǔ)上，而且解釋了許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)、經(jīng)驗(yàn)定律，而且經(jīng)得起科學(xué)實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，如倍比定律就被貝采利烏斯的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。道爾頓還設(shè)計了一整套符號來表示他的理論（見圖1），這些符號圓滿地起到了模型的作用，現(xiàn)在通常稱之為道爾頓臺球式原子模型。[4]

讓學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識觀點(diǎn)與科學(xué)結(jié)論的區(qū)別，初步體會實(shí)驗(yàn)證據(jù)在模型發(fā)展中的作用，模型在解釋事實(shí)和表示理論時的作用等。通過道爾頓的原子符號體系讓學(xué)生初步認(rèn)識到，符號是表示模型的一種方法，利用符號能夠描述原子的形態(tài)，以及原子是如何構(gòu)成物質(zhì)的，并且能夠解釋或預(yù)測一些事實(shí)等。

根據(jù)化學(xué)史實(shí)及實(shí)驗(yàn)事實(shí)為證據(jù)，推理出新的原子結(jié)構(gòu)模型，從而培養(yǎng)學(xué)生通過證據(jù)推理建立模型的核心素養(yǎng)。

（三）問題的設(shè)立上要遵循層次性原則

高中化學(xué)學(xué)習(xí)過程中，通?；瘜W(xué)信息的問題量較大，對于基礎(chǔ)較差的學(xué)生很容易產(chǎn)生思維方面的疑惑，學(xué)生在學(xué)習(xí)很長一段時間后仍無法掌握化學(xué)反應(yīng)的原理以及本質(zhì)。對于信息量較大的問題學(xué)習(xí)，教師可以設(shè)置漸進(jìn)式的問題對學(xué)生進(jìn)行逐步引導(dǎo)，循序漸進(jìn)，讓學(xué)生由淺入深地進(jìn)行問題探究，使學(xué)生按照化學(xué)問題的逐步深入逐漸融入所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容當(dāng)中。

在講盧瑟福的核式模型時我先引入“盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)”（見圖2）。

盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

1.絕大多數(shù)α粒子穿透過金箔后運(yùn)動方向沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn);

2.少數(shù)α粒子運(yùn)動方向改變較大;

3.極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)很大，幾乎被完全彈回來了。

提示信息：α粒子質(zhì)量數(shù)為4，帶正電，電子的質(zhì)量不到α粒子的1/7300，金原子質(zhì)量數(shù)為197。[5]

[問題1.3]電子能較大改變α粒子運(yùn)動方向嗎？

[問題1.4]什么微粒較大改變了α粒子運(yùn)動方向嗎？

[問題1.5]為什么絕大多數(shù)α粒子穿透金箔后運(yùn)動方向沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)，較大改變了α粒子運(yùn)動方向的微粒占原子的體積比例大還是小？

[問題1.6]根據(jù)盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)事實(shí)，你覺得原子結(jié)構(gòu)應(yīng)該是怎么樣的？

這一系列的由難到易的提問，引導(dǎo)學(xué)生自己建構(gòu)新模型，進(jìn)一步體會模型與證據(jù)之間的關(guān)系，提升學(xué)生認(rèn)知模型的能力。

二、問題導(dǎo)學(xué)在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

隨著社會的不斷進(jìn)步，學(xué)生的學(xué)習(xí)思維也在不斷拓展。若只是以傳統(tǒng)的教學(xué)方法，教師在課堂上利用滿滿的板書教學(xué)，這樣只是對教材知識的搬遷和練習(xí)題的再現(xiàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)思路只是停留在了知識表面，無法引發(fā)學(xué)生的深度思考，若教師在教學(xué)過程中采用問題導(dǎo)學(xué)或者其他新穎的教學(xué)方式，就會使學(xué)生的學(xué)習(xí)主體性得到提升，并讓學(xué)生在問題的發(fā)現(xiàn)和分析解決的過程中，了解自己的不足之處，通過自主探究或者團(tuán)隊討論提高學(xué)習(xí)效率。[6]

（一）問題導(dǎo)學(xué)在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的應(yīng)用

興趣是促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行自主化學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和動力來源，教師利用問題導(dǎo)入教學(xué)的方法可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生在接受知識時保持積極向上的精神狀態(tài)，只有這樣才可以更好地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行化學(xué)學(xué)習(xí)，保障教師的教學(xué)質(zhì)量。所以教師在對問題導(dǎo)入教學(xué)進(jìn)行應(yīng)用時，可以以問題進(jìn)行導(dǎo)入，引導(dǎo)學(xué)生做些趣味性實(shí)驗(yàn)，在提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的同時提升學(xué)生的實(shí)踐能力，從而促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

因此在講完道爾頓所提出的原子模型后，我就叫學(xué)生代表上臺演示“陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)”實(shí)驗(yàn)。學(xué)生描述完實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，再跟學(xué)生講湯姆遜的陰極射線實(shí)驗(yàn)。[7]

[問題2.1]根據(jù)剛才陰極射線實(shí)驗(yàn)及湯姆遜的實(shí)驗(yàn)事實(shí)從實(shí)驗(yàn)證據(jù)能推理出什么，你覺得原子結(jié)構(gòu)應(yīng)該是怎么樣的？

學(xué)生通過該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)道爾頓原子模型的不足。

[問題2.2]同學(xué)們能不能自己建構(gòu)新的原子模型，并通過你的模型解釋剛才的實(shí)驗(yàn)事實(shí)？

當(dāng)模型與新的實(shí)證研究發(fā)生沖突，就需建立新的模型，引導(dǎo)學(xué)生自己建構(gòu)新的模型，經(jīng)歷科學(xué)家研究過程，體驗(yàn)科學(xué)研究的方法。

在教學(xué)過程中，教師可以結(jié)合課本相關(guān)知識為學(xué)生創(chuàng)造問題情境，之后引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實(shí)驗(yàn)、完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)對學(xué)生來說永遠(yuǎn)都是魅力無窮的，是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)興趣的源泉。當(dāng)學(xué)生通過對相關(guān)實(shí)驗(yàn)的研究后會感到神奇，激發(fā)了深入探究的欲望，教師在這個良好的開端下逐步引入一些探究性較強(qiáng)的問題，指導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的原理進(jìn)行探究。學(xué)生在教師的問題引導(dǎo)下不斷進(jìn)行深入探索，從而提高了學(xué)生的自主探究能力以及發(fā)現(xiàn)問題的能力，提高了教師的教學(xué)效率。

（二）問題導(dǎo)學(xué)在發(fā)散學(xué)生思維能力的應(yīng)用

由于傳統(tǒng)應(yīng)試教育的影響，學(xué)生對問題的思考總是想找出唯一的標(biāo)準(zhǔn)答案，嚴(yán)重扼殺了學(xué)生的創(chuàng)新能力。因此教師平時上課時，應(yīng)多設(shè)計一些發(fā)散性問題進(jìn)行導(dǎo)學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維。發(fā)散思維是人們在研究某個問題時，為得出新穎的、原創(chuàng)的、不同于傳統(tǒng)的更多結(jié)論和方法，從不同方向、不同角度、不同層次、不依常規(guī)尋求變異進(jìn)行思考，充分發(fā)揮人的想象力，打破原有思維模式，大范圍、多維度對原有知識、觀念重新組合。是創(chuàng)造性思維的主要成分。

十七世紀(jì)初以牛頓和惠更斯為代表的學(xué)派對“光是波還是粒子？”這一問題爭論，雙方都出示了許多有力的實(shí)驗(yàn)研究證據(jù)，經(jīng)過長達(dá)幾百年的爭論，最終人們接受了光具有“波粒二象性”的觀點(diǎn)。[8]

1924年，德布羅意率先提出了“所有的物質(zhì)粒子都和光子一樣具有波粒二象性”的假設(shè)。

[問題2.3]已知德布羅意公式：P=h/λ=mv，P為動量，λ為波長，m為質(zhì)量，v為速度，普朗克常數(shù)h=6.63×10-34J·S，請同學(xué)們根據(jù)下表數(shù)據(jù)計算1V電壓加速的電子及槍彈的波長，通過分析計算結(jié)果，你能得出哪些結(jié)論？

同學(xué)們通過計算：1V電壓加速的電子的波長為1200pm;槍彈的波長為6.6×10-23pm。學(xué)生思維頓時被打開，運(yùn)動的宏觀物質(zhì)的波長相對本身太小，很難觀察到，而高速運(yùn)動的微觀粒子的波長相對本身很大，因此表現(xiàn)出很明顯的波動性。

在這個問題的講解中，教師讓學(xué)生自己計算，自主思考，自主學(xué)習(xí)，把一些難以想象的原理在不知不覺中掌握、遷移、融會貫通。通過這種方式對課程進(jìn)行引導(dǎo)，有助于學(xué)生對相關(guān)概念更加明確，構(gòu)建了相關(guān)的知識體系，通過自主思考問題發(fā)散了學(xué)生的思維，使學(xué)生的學(xué)習(xí)效率有所提升。

（三）問題導(dǎo)學(xué)在促進(jìn)學(xué)生團(tuán)隊合作的應(yīng)用

問題導(dǎo)學(xué)法最突出的特點(diǎn)就是，學(xué)生在解決問題的過程中可以對問題進(jìn)行討論，可以請教教師和同學(xué)。在高中化學(xué)學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生如果還是自己一人埋頭苦學(xué)不注重同學(xué)之間相互交流，就無法吸取別人寶貴的意見。

例如：在這堂課的最后，我向?qū)W生提這么一個問題。

[問題2.4]你知道當(dāng)今世界研究原子結(jié)構(gòu)有哪些最前沿的方向及成果，研究的意義有哪些？同學(xué)們能不能宣傳一下你所知道的當(dāng)今世界研究原子結(jié)構(gòu)的方向及意義。

同學(xué)們通過相互討論決定前后兩桌4人聯(lián)合出一份手抄報來宣傳。同學(xué)們查閱收集資料，相互討論，引發(fā)自主思考以及動手操作，同學(xué)之間的感情通過相互合作更加牢固。

結(jié)束語

問題導(dǎo)學(xué)的教學(xué)模式不僅可以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，更能養(yǎng)成學(xué)生獨(dú)立思考問題的習(xí)慣，保證教學(xué)質(zhì)量。高中化學(xué)的學(xué)習(xí)中涉及多種公式定理以及實(shí)驗(yàn)過程，教師在教學(xué)中不應(yīng)偏重于理論知識的傳授，這樣難以幫助學(xué)生有效消化所學(xué)內(nèi)容，長此以往學(xué)生可能產(chǎn)生厭學(xué)的情緒。因此，教師在教學(xué)中應(yīng)在傳統(tǒng)的教學(xué)基礎(chǔ)上，積極使用問題導(dǎo)學(xué)的方法教學(xué)，以此提升學(xué)生化學(xué)成績，產(chǎn)生學(xué)習(xí)積極性。

參考文獻(xiàn)

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[2][6]傅國強(qiáng).高中化學(xué)教學(xué)中運(yùn)用問題導(dǎo)學(xué)法的實(shí)踐研究[J].未來人才，2016：99.

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