創(chuàng)設(shè)層級提問，提升科學(xué)思維

葉婉環(huán)

【摘要】本文以《質(zhì)量守恒定律》為例，淺談如何通過層級提問啟發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維，開展以問題為中心的實驗探究教學(xué)，促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)，推動學(xué)生思維的發(fā)展以及促進學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。

【關(guān)鍵詞】中學(xué)化學(xué);人教版;層級提問;科學(xué)思維;核心素養(yǎng)

根據(jù)化學(xué)實驗的直接目的可以將化學(xué)實驗分為兩大類：一是驗證性實驗;二是探究性實驗。在現(xiàn)實教學(xué)中，有的教師輕視驗證性實驗，認為做實驗只不過是驗證一下已知的結(jié)論或規(guī)律，而學(xué)生對此已經(jīng)掌握了，因此，驗證性實驗是可有可無的了。筆者認為，驗證性實驗是培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要手段和途徑，教師在教學(xué)過程中，利用層級提問，讓學(xué)生親歷實驗過程，通過對實驗數(shù)據(jù)的收集、處理、分析“發(fā)現(xiàn)規(guī)律”，體驗成功的喜悅，養(yǎng)成基于證據(jù)分析解決問題的必備品格和關(guān)鍵能力。因此，改變傳統(tǒng)的驗證性實驗教學(xué)方式，更好地發(fā)揮驗證實驗在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)方面的作用，勢在必行。

所謂層級提問，筆者認為是有效提問的其中一種表現(xiàn)形式，在教學(xué)中把學(xué)生引入學(xué)習(xí)情境，設(shè)置有層級、有梯度的問題，促進學(xué)生思維層次的發(fā)展，那么，如何在化學(xué)教學(xué)中通過設(shè)計層級問題來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維呢？這就需要我們精心設(shè)計各個教學(xué)環(huán)節(jié)，有目的地優(yōu)化教學(xué)設(shè)計來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究思維能力。下面，筆者以人教版的九年級上冊5.1《質(zhì)量守恒定律》為例，談?wù)勅绾卧O(shè)置層級提問，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維。

一、設(shè)計層級提問，啟發(fā)科學(xué)思維

“科學(xué)思維”主要是指邏輯思維，包括分析、比較、歸納、演繹、抽象、概括和批判等方法?？茖W(xué)思維是核心素養(yǎng)發(fā)展的主要途徑。層級提問要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容來設(shè)計，通過層級提問，由淺到深、由易到難，環(huán)環(huán)相扣，層層推進，啟發(fā)學(xué)生思考，把學(xué)生的思維一步一個臺階推向求知的天地。

問題1：你覺得化學(xué)反應(yīng)前物質(zhì)總質(zhì)量是否等于反應(yīng)后物質(zhì)的總質(zhì)量呢？

設(shè)計意圖：創(chuàng)設(shè)真實問題情境，引發(fā)學(xué)生認知沖突。好的課堂引入能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。課堂開始可先播放兩個實驗視頻：第1個視頻“蠟燭燃燒前后質(zhì)量變化”;第2個視頻“向澄清石灰水中通入二氧化碳氣體前后的質(zhì)量變化”。通過兩個結(jié)果相反的實驗，激發(fā)了矛盾，并提出了這一課的探究問題：“你覺得化學(xué)反應(yīng)前物質(zhì)總質(zhì)量是否等于反應(yīng)后物質(zhì)的總質(zhì)量呢？”學(xué)生經(jīng)過思考、討論、猜測，有的說是質(zhì)量總和變大，有的說是質(zhì)量總和變小，有的說質(zhì)量總和相等。這時，教師指出實驗是科學(xué)探究的有效途徑，進入本節(jié)課的第二環(huán)節(jié)。

問題2：實驗1鐵釘與硫酸銅反應(yīng)前后質(zhì)量的測定（圖1）和實驗2鹽酸與碳酸鈉粉末反應(yīng)前后的測定（圖2），這兩個實驗均有什么實驗現(xiàn)象？在化學(xué)反應(yīng)前和化學(xué)反應(yīng)后天平仍然平衡嗎？

設(shè)計意圖：通過問題2引導(dǎo)學(xué)生開展科學(xué)探究活動，發(fā)現(xiàn)不同的實驗反應(yīng)原理，化學(xué)反應(yīng)前后天平不一定會平衡。再引導(dǎo)學(xué)生思考，這與什么有關(guān)？以實驗操作和現(xiàn)象為證據(jù)，推理結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生的推理思維。

問題3：若天平平衡，請解釋是什么原因？若天平不平衡，請解釋又是什么原因？誰的實驗結(jié)果更加科學(xué)嚴密？

設(shè)計意圖：利用兩個不同的學(xué)生實驗，對比實驗現(xiàn)象，分析總結(jié)實驗探究的結(jié)論。通過產(chǎn)生不同的實驗結(jié)果，引發(fā)思維沖突，培養(yǎng)學(xué)生反思及不斷求證的科學(xué)精神。實驗現(xiàn)象中出現(xiàn)的氣泡、實驗裝置的開放性，引發(fā)學(xué)生思考并實施將開放裝置改進成密閉裝置。

問題4：（追問）那你能在這個實驗的基礎(chǔ)上，重新設(shè)計實驗，讓其化學(xué)反應(yīng)前后的總質(zhì)量相等嗎？

設(shè)計意圖：這個環(huán)節(jié)，實驗的改進使學(xué)生對封閉體系和開放體系中的化學(xué)反應(yīng)都能遵守質(zhì)量守恒定律，有了更直觀和深刻的理解，教學(xué)效果更好。經(jīng)師生共同探討的結(jié)果得到如下改進的實驗圖。之后由教師演示此實驗，讓學(xué)生進一步理解化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量總和不變的內(nèi)涵，實現(xiàn)對質(zhì)量守恒定律的深層理解。

問題5：為什么物質(zhì)的總質(zhì)量在化學(xué)反應(yīng)前后相等？請同學(xué)們觀看視頻動畫模擬“水分子分解”的微觀過程，能否從微觀的角度來解釋質(zhì)量守恒定律？

設(shè)計意圖：通過直觀生動的動畫，學(xué)生們深刻認識到化學(xué)反應(yīng)是將分子分解成原子，再將原子重新組合成新分子的過程。學(xué)生不難突破這個難點，得到質(zhì)量守恒的原因：化學(xué)反應(yīng)中原子種類、數(shù)目和質(zhì)量都保持不變，所以，化學(xué)反應(yīng)都遵守質(zhì)量守恒定律。問題的遞進，讓學(xué)生從微觀的角度深入思考問題，重點從“知識層”深入到“思維層”，讓學(xué)生大膽發(fā)言，解釋、描述、交流、歸納，進而促進學(xué)生思維方式的發(fā)展。

問題6：某實驗小組對燃燒反應(yīng)進行了定量研究，在發(fā)現(xiàn)“木炭燃燒后質(zhì)量減小，鎂條燃燒后質(zhì)量增加”后提出問題：為什么同樣是燃燒，質(zhì)量變化卻不同呢？請根據(jù)質(zhì)量守恒定律加以解釋。

設(shè)計意圖：通過反思和練習(xí)，拓展學(xué)生對質(zhì)量守恒定律的理解，提升對所學(xué)知識的應(yīng)用，促使學(xué)生在實際生活中去學(xué)習(xí)化學(xué)、研究化學(xué)，去解決實際問題。在解題過程中，培養(yǎng)學(xué)生變化觀念、模型認知的核心素養(yǎng)。

二、層級提問活化驗證性實驗，提升科學(xué)思維

驗證性實驗的主要特點是強調(diào)依照具體實驗步驟來收集實驗數(shù)據(jù)，驗證是否與預(yù)設(shè)實驗結(jié)果一樣，所以，它忽視了實驗方案的設(shè)計過程和實驗結(jié)果的分析。由于學(xué)生的思維得不到發(fā)展，所以學(xué)生的分析、綜合和評價等高級的認知能力得不到提高和培養(yǎng)。對驗證性實驗的研究表明：學(xué)生在實驗時并沒有發(fā)生意義學(xué)習(xí)，主要原因是在實驗過程中學(xué)生要花費大部分的時間來確定是否獲得正確答案，而不是去考慮如何設(shè)計和組織實驗。而意義學(xué)習(xí)是通過實驗體現(xiàn)的過程中實現(xiàn)對知識的“提煉”和“升華”。在驗證性實驗過程中，運用“層級性問題”來引領(lǐng)學(xué)生實驗，不單只要求學(xué)生收集數(shù)據(jù)證明規(guī)律的正確性，還要引領(lǐng)學(xué)生基于證據(jù)進行邏輯推理，培養(yǎng)科學(xué)論證和解釋交流的能力。當驗證的規(guī)律與實驗結(jié)果不吻合時，需要探究其中的原因，提出改進的辦法。在解決真實問題的過程中所經(jīng)歷的體驗，可以促進學(xué)生對化學(xué)知識與其應(yīng)用的理解和感悟，促進化學(xué)觀念的形成和發(fā)展，也能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、科學(xué)探究能力，有助于學(xué)生科學(xué)態(tài)度和責(zé)任的養(yǎng)成。

下面列表的內(nèi)容是從不同的問題類型體現(xiàn)不同的思維層次，更好地對核心素養(yǎng)進行實現(xiàn)。

設(shè)計本節(jié)課的教學(xué)時，教師要以培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為目標，讓學(xué)生從驗證性實驗活動操作中，獲取和處理信息，基于證據(jù)推理得出結(jié)論。通過設(shè)置不同層級的問題為引導(dǎo)，從問題到證據(jù)到解釋，到交流等環(huán)節(jié)都對學(xué)生思維的發(fā)展起到很大的作用。

三、結(jié)束語

實施層級提問是有效提問的教學(xué)策略，能最大限度地抓住學(xué)生的注意力，能夠喚醒學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。有效的層級提問能夠了解學(xué)生的思維方式和培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，優(yōu)化學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度和坡度。

《質(zhì)量守恒定律》一課是基于科學(xué)探究的層級提問來啟發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維，同時，通過科學(xué)思維的引導(dǎo)落實活動的開展來培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的探究能力。在問題分析中，能認識質(zhì)量守恒定律的實質(zhì)，能用質(zhì)量守恒定律來解決實際問題和解釋現(xiàn)象，這便是化學(xué)觀念的形成，從而使學(xué)科素養(yǎng)真正落地。

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責(zé)任編輯? 陳紅兵