用遞進(jìn)式問題鏈驅(qū)動化學(xué)課堂的互動

胡惠芳+包朝龍

摘要：以高三復(fù)習(xí)課“電解原理”為例，從電解原理的再現(xiàn)、電解原理的拓展、電解原理的應(yīng)用等3個方面，嘗試采用遞進(jìn)式問題鏈驅(qū)動化學(xué)課堂的互動教學(xué)，以增強課堂中師生間的互動，提升學(xué)生的思維能力。

關(guān)鍵詞：遞進(jìn)式問題鏈；高三復(fù)習(xí)；電解原理

文章編號：1005–6629（2015）9–0031–05 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

如何在高三復(fù)習(xí)中，既能達(dá)到鞏固基礎(chǔ)、培養(yǎng)能力、加強應(yīng)用、提升素養(yǎng)之目的，又能激發(fā)興趣，增強課堂互動，提高課堂教學(xué)的有效性？筆者在近日舉行的寧波市高三化學(xué)復(fù)習(xí)研討會上，以高三復(fù)習(xí)課“電解原理”為例，嘗試采用了遞進(jìn)式問題鏈驅(qū)動化學(xué)課堂的互動，收到了良好的教學(xué)效果，深受聽課教師的好評和學(xué)生的喜愛。

學(xué)習(xí)總是從問題開始，問題總是與學(xué)習(xí)伴行，所有問題解決必定以對問題存在的認(rèn)識為開始[1]。在問題的設(shè)計中，特別是高三復(fù)習(xí)課中，教師必須考慮的一個重要因素是學(xué)生的學(xué)習(xí)動機。筆者依據(jù)美國南佛羅里達(dá)大學(xué)心理學(xué)教授凱勒（Keller，J. K.，1987）開發(fā)的“ARCS”的動機設(shè)計模型來實現(xiàn)問題的設(shè)計和布局，包括注意、適切性、信心和滿意四個方面的內(nèi)容[2]。本課設(shè)計以問題鏈來驅(qū)動課堂的互動，為了使所設(shè)計的問題吸引并維持注意，教師運用新奇的或意料之外的事情來激發(fā)學(xué)生的探究行為或更深層次的興趣，即認(rèn)知好奇心。其次，所設(shè)計的問題必須是適合學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)和生活經(jīng)驗的，這就是適切性。再次，學(xué)生面臨教師所設(shè)計的問題時應(yīng)有一定的信心去解決。最后，如果行為的結(jié)果與學(xué)生的期望一致，而這一結(jié)果又是積極的，那么學(xué)生的動機就會被激發(fā)，這就是滿意。只有設(shè)計維持注意，適切學(xué)生實際，學(xué)生有信心解決，且結(jié)果比較滿意的問題才能保證學(xué)生的參與度，增強互動性，這也是筆者設(shè)計問題鏈驅(qū)動課堂互動的初衷。

課堂教學(xué)中的問題鏈，不僅方式多樣，功能也因“問”而異。遞進(jìn)式問題鏈，是根據(jù)事物之間的必然聯(lián)系，利用正向或逆向的思維方式提出一連串的由淺入深的問題組。對于有一定深度的問題，教師應(yīng)該采用分層次由淺入深的提問方式，通過一環(huán)扣一環(huán)、一層進(jìn)一層的提問，即問題鏈，引導(dǎo)學(xué)生的思維向知識的深度和廣度發(fā)展，避免學(xué)生思維“卡殼”[3]。

電化學(xué)在高考中占有重要的地位，電解原理是電化學(xué)的核心內(nèi)容之一，在高三復(fù)習(xí)中，要以教材內(nèi)容為起點，結(jié)合近幾年高考的相關(guān)要求，建構(gòu)遞進(jìn)式問題，增強師生間在課堂中的互動，提升學(xué)生思維能力是本節(jié)課的出發(fā)點和著力點。

1 環(huán)節(jié)1 對電解原理的再現(xiàn)——經(jīng)典案例的變換

問題1 觀察電解飽和食鹽水（圖1）的裝置思考，根據(jù)什么現(xiàn)象可以推斷電解飽和食鹽水的產(chǎn)物是什么？分別寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。

設(shè)計意圖：此問是學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)1后必須具備的認(rèn)知基礎(chǔ)，從現(xiàn)象推知產(chǎn)物是學(xué)生在高中階段最基本的電解問題。而書寫電極反應(yīng)和電池總反應(yīng)式，則是學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)2時的要求，《浙江省普通高中學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見》明確要求“通過對電解CuCl2溶液的實驗探究，認(rèn)識電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置”[4]。后半問明顯是考查學(xué)生對電解原理的遷移能力。教學(xué)實踐證明，學(xué)生能熟練地根據(jù)三個現(xiàn)象判斷出其產(chǎn)物，并順利寫出其電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)式。

問題2 如果電解一段時間后，切斷電源，溶液中存在哪些離子？

設(shè)計意圖：此問是在問題1基礎(chǔ)上的延伸，由易到難，激發(fā)學(xué)生積極思考。學(xué)生能否想到生成物之間的化學(xué)反應(yīng)是本問題的關(guān)鍵，這也是教師有意考查學(xué)生思維全面性的好點子，在與學(xué)生的互動交流中發(fā)現(xiàn)有不少學(xué)生忽略溶液中含有ClO-。

問題3 若要增加溶液中的ClO-濃度，在其他條件（電解原料、電源和電極）不變的情況下，只改變裝置即可達(dá)到目的，你能否設(shè)計一個裝置，并畫出裝置圖，說明其原理。

設(shè)計意圖：要增加ClO-濃度，首先必須要充分接觸，顯然圖1裝置中，陽極產(chǎn)生的Cl2，不可能與溶液中生成的OH-有充分的接觸，那么如何通過改變裝置來增大其接觸呢？這就是本問設(shè)計的關(guān)鍵點，源于生活中消毒液發(fā)生器的聯(lián)想，一些聰明的學(xué)生還是不難想到可以用圖2的形式呈現(xiàn)，并能根據(jù)圖2裝置，指出陰陽極，說明產(chǎn)生較多ClO-的理由。

問題4 若要杜絕ClO-的產(chǎn)生，有什么辦法？

設(shè)計意圖：此問題的設(shè)計，雖然學(xué)生容易想到不讓Cl2與OH-接觸，但不少學(xué)生不明白有什么方法使之分開，此時教師可引導(dǎo)學(xué)生重新回到教材中，通過對圖3的再認(rèn)，明確陽離子交換膜的功能，為后續(xù)“海水淡化”提供知識背景，進(jìn)一步了解電解反應(yīng)可通過條件的改變朝著我們所需要的方向進(jìn)行，滲透學(xué)以致用的目的。

這一環(huán)節(jié)設(shè)計的基本目的是使學(xué)生的基礎(chǔ)知識和基本技能得到鞏固和加強，特別是成績中等及偏下的學(xué)生，給他們再次領(lǐng)悟的機會，使他們掌握最基礎(chǔ)的知識，學(xué)會最基本的分析問題的方法，使他們也能學(xué)會、學(xué)通，同時也不讓中上等的學(xué)生認(rèn)為這只是在“炒冷飯”，因此教師在設(shè)計問題的時候必須考慮原有知識的延伸和拓展，這里從最基礎(chǔ)的電解飽和食鹽水延伸到消毒液的制備，再到離子交換膜的應(yīng)用，對所有的學(xué)生而言都會有耳目一新的感覺。

復(fù)習(xí)課的目的不是單純地儲備知識，而是在于提高學(xué)生分析、解決問題的能力，復(fù)習(xí)就是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)思維能力的過程。因此設(shè)計習(xí)題時，還要從整體把握，看習(xí)題的設(shè)計是否有利于學(xué)生思維能力的形成，我們據(jù)此設(shè)計了本課的第二環(huán)節(jié)。

2 環(huán)節(jié)2 對電解原理的拓展——混合系統(tǒng)的分析

回歸教材，對單一溶質(zhì)溶液的電解分析，重在基礎(chǔ)知識的應(yīng)用是環(huán)節(jié)1的基本定位，那么環(huán)節(jié)2主要是考查多種溶質(zhì)混合溶液的電解情況，并且涉及到有關(guān)定量分析，對學(xué)生提出問題、分析問題能力有了較高的要求。

問題1 將1L物質(zhì)的量濃度均為0.1 mol·L-1的CuSO4和NaCl的混合溶液用如圖4裝置進(jìn)行電解，寫出陰陽兩極的電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)式。

設(shè)計意圖：在環(huán)節(jié)1中，主要介紹了經(jīng)典的電解飽和食鹽水的案例，學(xué)生能不加思考地寫出其電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)式。在多種溶質(zhì)的混合系統(tǒng)中，要正確書寫出其電極反應(yīng)式和總反應(yīng)并非易事，因為這關(guān)系到一個離子放電順序的知識基礎(chǔ)，這也是《浙江省普通高中學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見》里對學(xué)生提出的發(fā)展要求。本問題除了考查學(xué)生在多種離子共存的情況下離子放電先后順序知識外，還要求學(xué)生能從定量的角度分析，離子放電在不同的階段會有不同的結(jié)果。

問題2 若將圖4裝置中的左邊石墨電極更換為鐵，寫出兩極反應(yīng)式，并描述電解池中可能發(fā)生的現(xiàn)象，寫出有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)式。

設(shè)計意圖：此問顯然是在問題1基礎(chǔ)上的延伸，問題1的認(rèn)知要求是知道常見離子在電極上的放電順序，但如遇到活性電極時，情況又如何？這給學(xué)生提出了新的思維挑戰(zhàn)。而且在活性電極參與反應(yīng)的情況下，還要求學(xué)生能敏銳地觀察到溶液中相關(guān)微粒的后續(xù)反應(yīng)，并考查學(xué)生是否能根據(jù)反應(yīng)情況用化學(xué)用語正確描述實驗現(xiàn)象。

問題3 以問題1為背景的實驗裝置畫出電解過程中溶液pH隨時間t變化的大致曲線圖（不考慮電極產(chǎn)物的溶解）。電解一段時間后在兩極收集到的氣體在相同條件下體積相同，計算電路中共轉(zhuǎn)移多少mol電子。

設(shè)計意圖：問題1、2是圍繞離子（或活性電極）放電順序為核心的知識和能力考查，并在此基礎(chǔ)上，從另一維度（溶液的酸堿度的變化）和學(xué)科的重要思想——守恒思想，分別設(shè)計了兩個有意義的問題。這不但考查學(xué)生在分析混合液電解情況的基礎(chǔ)上，能用圖示法表示溶液酸堿度的變化（如圖5），對學(xué)生的計算能力提出了一些要求，更是對學(xué)生思維能力的一種考驗。

本環(huán)節(jié)的設(shè)計旨在使學(xué)生在電解原理復(fù)習(xí)的基礎(chǔ)上對原理有進(jìn)一步的認(rèn)識和提升，由簡單（單一組成）到復(fù)雜（混合組成），從定性（離子放電順序）到定量（守恒原理的應(yīng)用）。實踐證明，3個問題能夠激發(fā)學(xué)生很快進(jìn)入到積極的思考狀態(tài)中，并通過對這些問題的討論，能有效提升學(xué)生對電解原理的深度理解。

3 環(huán)節(jié)3 對電解原理的應(yīng)用——綜合能力的提升

通過環(huán)節(jié)2，學(xué)生對常見物質(zhì)的混合物電解情況有了進(jìn)一步的了解，面對陌生的情境，學(xué)生能否應(yīng)對？教師設(shè)計如下問題讓學(xué)生進(jìn)入電解原理的應(yīng)用環(huán)節(jié)：

問題1 人工腎臟可用間接電化學(xué)方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素，原理如圖6，寫出陽極室和陰極室中的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。

設(shè)計意圖：環(huán)節(jié)2中的混合系統(tǒng)（CuSO4和NaCl溶液），學(xué)生非常熟悉，但此問考查學(xué)生的“NaCl-尿素的混合組成”卻是一個陌生情境，面對這樣的情境，學(xué)生能否順利應(yīng)對？學(xué)生只要知道尿素是非電解質(zhì)，在溶液中不電離，問題就非常簡單，說是“混合”實則“單一”，學(xué)生只要具備前面的電極產(chǎn)物能否發(fā)生后續(xù)反應(yīng)的認(rèn)知基礎(chǔ)，并能仔細(xì)閱讀圖中的提示，問題可以輕松解答。“陌生中考熟悉，熟悉中考創(chuàng)新”是當(dāng)前高考命題的走向。

問題2 圖6中質(zhì)子交換膜的功能是什么？電解結(jié)束后，陰極室溶液的pH與電解前相比（填“增大”、“減小”或“不變”）。

設(shè)計意圖：本問題的設(shè)計源于環(huán)節(jié)1的問題4中的“離子交換膜”的功能遷移，學(xué)生如果知道“離子交換膜”的功能就能推出“質(zhì)子交換膜”的功能，并了解兩種膜的區(qū)別，問題就迎刃而解，這是近年來高考經(jīng)常出現(xiàn)的問題，復(fù)習(xí)時希望能引起學(xué)生關(guān)注。

問題3 利用本節(jié)課復(fù)習(xí)，請設(shè)計一個海水淡化裝置。如果有人設(shè)計了圖7裝置來進(jìn)行海水淡化，你認(rèn)為其原理是什么？

設(shè)計意圖：本問題設(shè)計是基于前面各環(huán)節(jié)的綜合考慮，也是本節(jié)課的亮點問題。通過此問的設(shè)計，主要考查學(xué)生掌握知識、運用知識、創(chuàng)造知識的能力。課堂教學(xué)實踐證明在課堂中很難有學(xué)生能創(chuàng)造出如圖7的實驗裝置。

本環(huán)節(jié)是考查學(xué)生綜合運用知識的能力，主要是使學(xué)生對概念的內(nèi)涵和外延有透徹的理解，形成有序的思維認(rèn)識，將概念中蘊涵的思想、方法內(nèi)化才能自如運用知識。

好的問題，猶如風(fēng)乍起，吹皺一池春水；好的問題，好比水中投石，激起千層浪花，能打破學(xué)生腦海里的平靜，使之漣漪陣陣，甚至波瀾迭起。因此教學(xué)過程中建立一個恰當(dāng)?shù)?、合理的問題系統(tǒng)相當(dāng)重要。本節(jié)課從經(jīng)典的案例開始，讓學(xué)生從電解原理的再認(rèn)、電解原理的拓展和電解原理的應(yīng)用等角度，從簡單到復(fù)雜，從低級到高級，從具體到抽象，由單一到綜合，全面梳理知識。并根據(jù)教材內(nèi)容和學(xué)生的不同特點，采取不同的教學(xué)方法，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，讓學(xué)生的思維始終保持在一種活躍的狀態(tài)。教師在設(shè)計問題鏈時，要注意各問題之間的銜接和過渡，既要避免梯度太大，也要避免將問題設(shè)計得太細(xì)、太具體而導(dǎo)致系統(tǒng)的內(nèi)容分解得支離破碎，否則既不利于學(xué)生形成相對完整的知識結(jié)構(gòu)，也不利于培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性和獨立性[5]；既要給學(xué)生指出思維的方向，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，又不能將學(xué)生的思維限制得過死，要鼓勵學(xué)生充分發(fā)表自己的看法。

參考文獻(xiàn)：

[1] John B. Best.黃希庭等譯.認(rèn)知心理學(xué)[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2000：366.

[2]皮連生等.學(xué)與教的心理學(xué)[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2009：282.

[3]王后雄.“問題鏈”的類型及教學(xué)功能——以化學(xué)教學(xué)為例[J].教育科學(xué)研究，2010，（5）：50～54.

[4]浙江省基礎(chǔ)教育課程改革專業(yè)指導(dǎo)委員會制訂.浙江省普通高中學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見[M].杭州：浙江教育出版社， 2012.

[5]陳勇.具有思考價值的化學(xué)問題特征[J].山東教育，2005，（5）：21～22.