在問題驅(qū)動下實現(xiàn)知識的自主建構(gòu)
——以“二氧化硫的性質(zhì)”為例*

車 瓊，張 甜，馮 勛

(洛陽師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，河南 洛陽 471934)

1 理論基礎(chǔ)

20世紀(jì)60年代，瑞士著名心理學(xué)家皮亞杰(J.Piaget)首次提出建構(gòu)主義 (Constructivism)，當(dāng)時該理論主要用于研究人類對周圍世界的學(xué)習(xí)和認(rèn)知規(guī)律，經(jīng)過不斷發(fā)展與演化成為認(rèn)知學(xué)習(xí)理論下的一個重要分支[2]。該理論認(rèn)為，知識是學(xué)習(xí)者通過主動參與認(rèn)知活動而獲得的一種經(jīng)驗、解釋、假設(shè)，而學(xué)習(xí)是在原有知識經(jīng)驗的基礎(chǔ)上獲得新經(jīng)驗、解釋、假設(shè)的過程[3]，這就決定了教學(xué)不再是向?qū)W習(xí)者傳授知識而是在充分了解學(xué)生頭腦中已有知識經(jīng)驗的前提下為促進(jìn)學(xué)生主動構(gòu)建知識提供環(huán)境和支持，教師在教學(xué)活動中起幫助和促進(jìn)的作用。這種強(qiáng)調(diào)學(xué)生為中心、注重知識主動建構(gòu)的理論與當(dāng)今新課標(biāo)提出的“以學(xué)生為主體”的教學(xué)理念是一脈相承的。

2 二氧化硫性質(zhì)的教學(xué)策略

教學(xué)策略直接決定教師的教學(xué)行為，間接引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑，對課堂教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成起著至關(guān)重要的作用。基于建構(gòu)主義理論，將二氧化硫性質(zhì)的課堂教學(xué)分為前-中-后三部分，課前主要探查并復(fù)習(xí)相關(guān)舊知，課中基于舊知精心設(shè)計驅(qū)動性問題鏈引導(dǎo)學(xué)生合作探究，最后總結(jié)內(nèi)化完成知識的建構(gòu)。

2.1 課前舊知復(fù)習(xí)-鋪墊相關(guān)已知作為新知生長點(diǎn)

建構(gòu)主義認(rèn)為新知識是在原有經(jīng)驗的基礎(chǔ)上生長出來的，為使教學(xué)符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律、達(dá)到理想的效果，需分析判斷學(xué)生已經(jīng)具備的知識經(jīng)驗及能力水平，并以此為起點(diǎn)建構(gòu)新的知識體系。在學(xué)習(xí)二氧化硫之前，學(xué)生已經(jīng)掌握：①酸性氧化物的判斷及其與水、堿、堿性氧化物反應(yīng)的通性。②熟知氧化還原理論，了解常見氧化劑、還原劑，并能根據(jù)核心元素的化合價判斷物質(zhì)的氧化性及還原性。對于這類學(xué)生掌握情況比較牢固、不易與新知識混淆的舊知能為學(xué)習(xí)提供最佳的固定點(diǎn)和理解框架[4]。因此，在二氧化硫的性質(zhì)課堂教學(xué)開始階段，運(yùn)用整合舊知作為新知生長點(diǎn)的策略，挖掘新舊知識之間的連接點(diǎn)，運(yùn)用習(xí)題測試的方式診斷學(xué)生與本課題相關(guān)的知識背景并對不足之處加以補(bǔ)充[5]，為探究過程中知識的調(diào)用和遷移做好鋪墊，同時幫助學(xué)生建立起新舊知識之間的聯(lián)系，有助于形成緊密的知識網(wǎng)絡(luò)，感受有意義學(xué)習(xí)的樂趣。

2.2 課中合作探究-以驅(qū)動性問題鏈實現(xiàn)知識的主動構(gòu)建

知識的建構(gòu)是在學(xué)習(xí)者與環(huán)境交互的活動中形成的，而活動的推進(jìn)需要一定的方法。在課堂中，如何基于舊知的鋪墊，順利過渡到新知的探究并逐步推進(jìn)，得出結(jié)論、獲得知識是非常關(guān)鍵的。二氧化硫的性質(zhì)學(xué)習(xí)之前學(xué)生已經(jīng)有過較為豐富的元素化合物知識的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，因此可利用問題驅(qū)動策略，基于舊知設(shè)計一套螺旋上升的問題鏈，搭建起從已知通向未知的階梯，引導(dǎo)學(xué)生沿此路徑一步步向上。在這個環(huán)節(jié)，學(xué)生不僅可以在主動思考的過程中建立起與相關(guān)舊知的聯(lián)接，推動思維發(fā)展，同時也可以實現(xiàn)知識的主動構(gòu)建和素養(yǎng)的發(fā)展。胡久華等指出“驅(qū)動性問題鏈”是問題情境的延續(xù)和發(fā)展，要具有合理的程序性和階梯性，既要反映知識結(jié)構(gòu)的生成和發(fā)展過程，又要考慮學(xué)生學(xué)習(xí)知識的過程中本身所具有的認(rèn)識發(fā)展的過程[6]?；趯W(xué)生已有相關(guān)知識的了解及驅(qū)動性問題鏈的特點(diǎn)與設(shè)計要求，設(shè)計了如表1所示的驅(qū)動性問題鏈。四個問題環(huán)環(huán)相扣，從開始的限定角度到提供參考到完全開放，教師給予的引導(dǎo)和幫助逐漸減少，學(xué)生自主探索的空間愈來愈大，使學(xué)生在充分發(fā)散思維的過程中刺激創(chuàng)造性的發(fā)展。

表1 SO2的性質(zhì)課堂教學(xué)中問題鏈的設(shè)計

2.3 課后反思內(nèi)化-形成研究物質(zhì)的一般思路

經(jīng)過一系列的探討交流，學(xué)生已經(jīng)獲得關(guān)于SO2性質(zhì)的結(jié)論性知識，但這顯然是不夠的，課程教學(xué)最重要的不是具體知識的傳授，而是注重發(fā)揮知識的工具價值，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的過程中形成化學(xué)核心觀念，促進(jìn)認(rèn)識的發(fā)展[7]?；诖耍谡n堂最后階段，采取反思建模的策略，使學(xué)生回顧整個學(xué)習(xí)過程，并借助思維導(dǎo)圖自主思考總結(jié)，形成和發(fā)展認(rèn)識元素化合物的角度和思路，并從中抽離出研究物質(zhì)性質(zhì)的一般方法，形成自主研究陌生物質(zhì)的能力。

3 二氧化硫性質(zhì)的教學(xué)過程

3.1 環(huán)節(jié)一：舊知回顧，奠定基礎(chǔ)

【課前小測】請同學(xué)們獨(dú)立完成下列習(xí)題，解鎖今天的新課。

紹興市城市建設(shè)投資集團(tuán)有限公司(以下簡稱紹興城投)，是紹興市重大項目建設(shè)主體、基礎(chǔ)設(shè)施投融資主體、市政公用設(shè)施運(yùn)營主體，2011年5月由紹興市委市政府發(fā)文組建，2011年11月18日正式掛牌.成立以來，紹興城投一直以經(jīng)營城市和建設(shè)城市為己任，求生存謀發(fā)展，積極轉(zhuǎn)型.在市委市政府的堅強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)下，認(rèn)真貫徹新型城市化戰(zhàn)略，實施“中心崛起、三片融合”方針以及“企業(yè)轉(zhuǎn)型年、工程推進(jìn)年、精細(xì)管理年”的發(fā)展思路，在各個方面都取得了優(yōu)異的成績，邁出了堅實的步伐.

1)下列物質(zhì)SO2、CO2、CO、Na2O，屬于酸性氧化物的有( )，屬于堿性氧化物有( )。

2)CO2能與下列哪些物質(zhì)反應(yīng)？寫出對應(yīng)方程式H2O、CaO、NaOH。

3)判斷下列物質(zhì)的氧化性還原性：CO2、FeCl2、H2S。

【學(xué)生作答】根據(jù)不同層次學(xué)生的答題情況適當(dāng)復(fù)習(xí)。

【設(shè)計意圖】以習(xí)題的形式喚醒與課堂相關(guān)的知識基礎(chǔ)并通過對不同層次學(xué)生的抽答診斷學(xué)生學(xué)習(xí)新知的知識儲備情況，給予后進(jìn)生適當(dāng)幫助，清除學(xué)習(xí)障礙，使他們在后面的課堂學(xué)習(xí)中能快速地提取有關(guān)的已學(xué)知識，體驗成功的快樂，建立學(xué)習(xí)化學(xué)的信心。

3.2 環(huán)節(jié)二：性質(zhì)預(yù)測與實驗探究

本環(huán)節(jié)采用小組合作的形式(根據(jù)學(xué)生人數(shù)及學(xué)習(xí)情況按照組間同質(zhì)組內(nèi)異質(zhì)的原則分為6個探究小組)，每組提供如下實驗用品：pH試紙、酚酞試液、石蕊試液、NaOH 溶液、澄清石灰水、品紅溶液、H2S溶液、溴水、酸性KMnO4溶液、稀鹽酸、SO2水溶液(可替代SO2)及試管等常用儀器。

【驅(qū)動性問題1】從物質(zhì)類別角度看，SO2屬于哪一類物質(zhì)？可能具備什么樣的性質(zhì)？

【預(yù)期結(jié)果】SO2屬于酸性氧化物，(1)能溶于水，生成酸；(2)能跟氫氧化鈉反應(yīng)，生成鹽和水；(3)能跟氫氧化鈣反應(yīng)，生成鹽和水；(4)……

【總結(jié)概括】：SO2屬于酸性氧化物，應(yīng)該具備酸性氧化物的通性，即能跟水反應(yīng)生成酸、跟堿反應(yīng)生成鹽和水、跟堿性氧化物反應(yīng)生成鹽。

【驅(qū)動性問題2】CO2與SO2相似，都是酸性氧化物，那么SO2與H2O反應(yīng)的產(chǎn)物應(yīng)該是什么？請各組設(shè)計實驗進(jìn)行驗證。(提示：亞硫酸鈣能溶于鹽酸，SO2水溶液可替代SO2)

【討論探究】部分學(xué)生能快速聯(lián)想少量過量CO2與澄清石灰水的反應(yīng)差別，開始實驗探究SO2；部分學(xué)生類比CO2能推測出產(chǎn)物為亞硫酸，開始尋找驗證亞硫酸存在的方案并進(jìn)行驗證；而部分學(xué)生由于對硫酸較為熟悉而產(chǎn)生負(fù)遷移，誤以為生成物是硫酸。

【預(yù)期結(jié)果】經(jīng)過探究與討論，可能出現(xiàn)如表2所示的方案及結(jié)果。某小組根據(jù)方案1、3或2、3的結(jié)果，得出SO2與H2O反應(yīng)產(chǎn)物為硫酸的結(jié)論；某小組根據(jù)方案4或方案5的結(jié)果，得出SO2與水反應(yīng)產(chǎn)物為亞硫酸的結(jié)論。

表2 探究二氧化硫與水反應(yīng)產(chǎn)物的預(yù)期方案與結(jié)果

【驅(qū)動性問題3】你還能從另外的角度推測SO2的其他性質(zhì)嗎？(必要時提示關(guān)注硫元素的化合價)

【預(yù)期結(jié)果】SO2中硫元素的化合價為+4，處于中間價態(tài)，應(yīng)該同時具備氧化性和還原性。

【驅(qū)動性問題4】利用現(xiàn)有試劑，如何設(shè)計實驗驗證你的推測？

【預(yù)期結(jié)果】學(xué)生經(jīng)過交流討論可能得出如下方案：

方案①：向酸性KMnO4溶液中滴入SO2的水溶液，觀察到溶液褪色；方案②：向溴水中滴入SO2的水溶液，觀察到溴水褪色；方案③：將SO2的水溶液滴入H2S溶液中，觀察到黃色沉淀……

【總結(jié)概括】在同學(xué)們的實驗中，SO2的水溶液能使氧化性較強(qiáng)的酸性高錳酸鉀溶液和溴水褪色，說明SO2具有還原性，而SO2水溶液與H2S溶液反應(yīng)生成的黃色沉淀是硫單質(zhì)，說明SO2具有氧化性。

【引出特性】用PPT呈現(xiàn)有關(guān)SO2漂白性用途的圖片素材，并演示SO2水溶液使品紅褪色，但加熱后顏色恢復(fù)的實驗。引導(dǎo)學(xué)生得出SO2具有漂白作用的性質(zhì)并與氯水的漂白性相區(qū)別。

【設(shè)計意圖】實驗探究是學(xué)生獲得直接經(jīng)驗、促進(jìn)知識自主構(gòu)建最重要的途徑。而同學(xué)間的協(xié)作學(xué)習(xí)使知識在多種想法和不同意見的碰撞中逐漸明朗，最終在集體思維的成果下對所學(xué)知識獲得全面、正確的認(rèn)識[8]。因此，小組探究部分是整堂課的重點(diǎn)，在這個過程中將課堂還給學(xué)生，給與他們充分的發(fā)揮空間，通過小組間的合作及教師的引導(dǎo)，讓學(xué)生在同伴交流中獲得思維的發(fā)展，在實踐操作中找到問題的答案，通過自己的探索實現(xiàn)知識的生長和建構(gòu)。

3.3 環(huán)節(jié)三：反思內(nèi)化，建立認(rèn)知模型

【知識總結(jié)】帶領(lǐng)學(xué)生回顧整節(jié)課知識內(nèi)容并以思維導(dǎo)圖的形式獨(dú)立整理，之后老師展示圖1所示的思維導(dǎo)圖，學(xué)生查漏補(bǔ)缺。

圖1 二氧化硫性質(zhì)總結(jié)的思維導(dǎo)圖

【方法總結(jié)】教師引導(dǎo)學(xué)生從本節(jié)課具體知識的總結(jié)中抽離出適用于研究物質(zhì)性質(zhì)的一般方法(如圖2所示)，將課堂中滲透的化學(xué)認(rèn)識角度與認(rèn)識思路顯性化，使學(xué)生在頭腦中構(gòu)建出相應(yīng)的模型，獲得研究陌生物質(zhì)的能力。

圖2 研究物質(zhì)性質(zhì)的一般思路和方法

【設(shè)計意圖】從知識和方法兩個層面進(jìn)行總結(jié)并通過顯性的語言、圖表直觀呈現(xiàn)，學(xué)生可以在回顧的過程中加深對知識和方法的理解，使新構(gòu)建的內(nèi)容更加牢固。

4 結(jié)語

建構(gòu)主義是當(dāng)今教育改革的重要理論基礎(chǔ)，以此為指導(dǎo)思想設(shè)計學(xué)生為主體、重情境、重已有知識經(jīng)驗的教學(xué)策略，以化學(xué)實驗為載體，讓學(xué)生在問題鏈的引導(dǎo)下、在與同伴的交流合作中充分發(fā)揮學(xué)習(xí)的主動性和積極性，有效實現(xiàn)知識的自主建構(gòu)。