初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的“問(wèn)題鏈”設(shè)計(jì)與分析
——以“金屬的化學(xué)性質(zhì)”為例

胡國(guó)強(qiáng)

(上海外國(guó)語(yǔ)大學(xué)附屬浙江宏達(dá)學(xué)校 浙江嘉興 314400)

隨著學(xué)科核心素養(yǎng)概念的提出，初中科學(xué)教學(xué)已經(jīng)從科學(xué)知識(shí)為主的教學(xué)，轉(zhuǎn)為以科學(xué)知識(shí)為載體的科學(xué)思維教學(xué)。教師的教學(xué)任務(wù)是通過(guò)教學(xué)設(shè)計(jì)，將科學(xué)思維訓(xùn)練貫穿在科學(xué)課堂中。特別是在科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中，要滲透科學(xué)思維的教學(xué)[1]。

本文以“金屬的化學(xué)性質(zhì)”教學(xué)為例，分析教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中如何通過(guò)問(wèn)題鏈的設(shè)計(jì)，挖掘不同知識(shí)版塊之間的聯(lián)系，提升課堂思維含量，推動(dòng)學(xué)生圍繞問(wèn)題鏈積極思考，提升思維高度，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

一、看讀教材，梳理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的知識(shí)結(jié)構(gòu)

“金屬的化學(xué)性質(zhì)”通過(guò)金屬與氧氣、酸等物質(zhì)的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，歸納得出金屬的化學(xué)性質(zhì)，這是一節(jié)典型的以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為載體的科學(xué)課。“金屬的化學(xué)性質(zhì)”知識(shí)版塊清晰，包括三組實(shí)驗(yàn)：1.通過(guò)金屬與氧氣的反應(yīng)；2.通過(guò)金屬與酸的反應(yīng)；3.通過(guò)金屬與鹽溶液的反應(yīng)。通過(guò)三組實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出金屬活動(dòng)性順序。

在分析教材的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)問(wèn)題：一是三個(gè)實(shí)驗(yàn)版塊之間聯(lián)系不明顯；二是教材在設(shè)計(jì)探究“比較鐵與銅、銅與銀的化學(xué)活動(dòng)性”時(shí)，提出了一個(gè)比較“突兀”的假設(shè)：一種活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬能將另一種活動(dòng)性較弱的金屬?gòu)乃柠}溶液里置換出來(lái)。實(shí)際上，學(xué)生尚未接觸金屬與鹽的反應(yīng)，根據(jù)已有知識(shí)，無(wú)法建立和理解教材的假設(shè)。

二、分析教材，挖掘?qū)嶒?yàn)教學(xué)中的科學(xué)方法

從常規(guī)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法看，“金屬的化學(xué)性質(zhì)”按“實(shí)驗(yàn)—現(xiàn)象—結(jié)論”的過(guò)程開(kāi)展即可。從思維教學(xué)的角度看，缺乏教學(xué)的深度。如何找到不同實(shí)驗(yàn)版塊之間的聯(lián)系，進(jìn)而將實(shí)驗(yàn)教學(xué)提升到思維教學(xué)的高度呢？

研究教材發(fā)現(xiàn)，金屬活動(dòng)順序就是對(duì)金屬活潑性進(jìn)行排序。那么，在金屬與氧氣反應(yīng)的現(xiàn)象中，能否得出相關(guān)金屬的活動(dòng)性排序呢？比如，鎂帶能在空氣中燃燒，而銅絲加熱不能點(diǎn)燃，只能生成氧化物，說(shuō)明鎂比銅活潑。進(jìn)一步推理，金屬鐵不能在空氣中燃燒，但能在空氣中氧化生銹，說(shuō)明鐵比鎂不活潑，比銅活潑。在金屬與酸的互相作用現(xiàn)象中，也有類(lèi)似的科學(xué)思維：鎂帶與酸反應(yīng)劇烈，鋅與酸反應(yīng)較劇烈，銅與酸不能反應(yīng)置換出氫氣，由此可以得出鎂的活潑性大于鋅，鋅的活潑性大于銅[2]。

通過(guò)分析，對(duì)教材中三組實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)目的更加清晰，看似獨(dú)立的三個(gè)實(shí)驗(yàn)版塊之間有了科學(xué)方法上的統(tǒng)一性：歸納法、演繹法與科學(xué)推理。通過(guò)金屬與氧氣、金屬與酸的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)歸納金屬的活潑性大小，從而推理出金屬與金屬鹽溶液反應(yīng)中的活潑性差異，為金屬活動(dòng)性順序做好鋪墊。三組實(shí)驗(yàn)呈階梯式遞進(jìn)，科學(xué)思維環(huán)環(huán)相扣、層層深入。

三、建構(gòu)教材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問(wèn)題鏈

通過(guò)看讀教材，分析教材，對(duì)“金屬的化學(xué)性質(zhì)”內(nèi)容有了更深的理解。備課的重點(diǎn)從備實(shí)驗(yàn)過(guò)程上升到備科學(xué)思維發(fā)生的過(guò)程。為了解決上文中提到的實(shí)驗(yàn)版塊聯(lián)系不明顯、探究假設(shè)突兀的問(wèn)題，教師要圍繞教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)具有一定情境性、符合學(xué)生思維水平的問(wèn)題鏈[3]。

（一）問(wèn)題鏈的設(shè)計(jì)

問(wèn)題鏈的設(shè)計(jì)要有邏輯性和遞進(jìn)性，借助一環(huán)一環(huán)的問(wèn)題鏈，推進(jìn)學(xué)生的探究逐步深入，直到達(dá)成預(yù)設(shè)的教學(xué)目的?；趯?duì)教材的的理解，可以重新建構(gòu)教材，以達(dá)到問(wèn)題鏈設(shè)計(jì)的流暢性。

問(wèn)1：金屬鎂可以在氧氣中劇烈燃燒生成氧化物，金屬銅加熱不能燃燒，也生成了氧化物，說(shuō)明金屬鎂和銅化學(xué)性質(zhì)的活潑性有什么差異？

問(wèn)2：鐵絲在氧氣中可以燃燒，在空氣中不能燃燒，但在常溫下可以與氧氣等物質(zhì)生成氧化鐵，請(qǐng)推測(cè)出鐵、鎂、銅的活潑性強(qiáng)弱。

問(wèn)3：我們知道金屬鋅在空氣中不容易被腐蝕，銅也不容易被氧化，那么鋅和銅活潑性如何比較？（學(xué)生可能不知）

問(wèn)4：我們知道酸與金屬反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，根據(jù)金屬與氧氣的反應(yīng)，你能想到其他判斷金屬活潑性的方法嗎？

問(wèn)5：通過(guò)金屬與酸的反應(yīng)，也能夠判斷金屬的活潑性強(qiáng)弱。但是，銅和銀都不能和酸置換出氫氣，如何比較銅和銀的活動(dòng)性強(qiáng)弱？

（實(shí)驗(yàn)：鐵絲與硫酸銅溶液反應(yīng)，鐵絲表面產(chǎn)生了紅色的銅。）

問(wèn)6：通過(guò)鐵、銅分別與氧氣和酸的反應(yīng)，我們知道鐵的活潑性比銅強(qiáng)，在科學(xué)上，金屬的活潑性可以用金屬的活動(dòng)性順序來(lái)表示。根據(jù)這個(gè)反應(yīng)方程式Fe+CuSO=FeSO+Cu，你可以得出什么結(jié)論？

通過(guò)學(xué)生回答，引導(dǎo)糾正，得出一種活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬能將另一種活動(dòng)性較弱的金屬?gòu)乃柠}溶液里置換出來(lái)。

問(wèn)7：根據(jù)這個(gè)結(jié)論，你能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較銅和銀的活動(dòng)性強(qiáng)弱？

學(xué)生：將銅絲放入硝酸銀溶液中；將銀絲放入硝酸銅溶液中。

教師演示實(shí)驗(yàn)，得出金屬活動(dòng)性由大到小為鐵、銅、銀。

問(wèn)8：在本節(jié)課中，我們掌握了三種可以比較金屬活動(dòng)性順序的方法，你覺(jué)得哪種方法最好，為什么？

（二）問(wèn)題鏈的分析

在這個(gè)案例的問(wèn)題鏈設(shè)計(jì)中，問(wèn)題之間存在邏輯關(guān)系，并具有不同的設(shè)問(wèn)功能。問(wèn)題1直截了當(dāng)?shù)貙⒔饘倥c氧氣的反應(yīng)與金屬的活潑性聯(lián)系在一起，將學(xué)生的思維迅速引入問(wèn)題鏈的預(yù)設(shè)；問(wèn)題3是實(shí)驗(yàn)組間的過(guò)渡，設(shè)置了一定的困惑，激起學(xué)生的思考熱情，并引出了問(wèn)題4；問(wèn)題5再次設(shè)置了思維障礙，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的探究欲望，引出鐵與硫酸銅反應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)；問(wèn)題6根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，重新建構(gòu)了教材中的探究過(guò)程，略過(guò)假設(shè)環(huán)節(jié)，直接根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推導(dǎo)出初步的結(jié)論，更符合學(xué)生的思維能力；問(wèn)題8作為問(wèn)題鏈的“終問(wèn)”，將前面7個(gè)問(wèn)題中涉及的知識(shí)和方法進(jìn)行了總結(jié)，通過(guò)對(duì)比分析并闡述理由，進(jìn)一步提升學(xué)生評(píng)價(jià)、辨析的科學(xué)思維能力。

可見(jiàn)，科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，問(wèn)題鏈需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生思維水平進(jìn)行設(shè)計(jì)，問(wèn)題的指向明確，功能清晰?？茖W(xué)教材內(nèi)容具有科學(xué)知識(shí)和思維的內(nèi)在聯(lián)系，這需要我們從科學(xué)思維、科學(xué)方法的角度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案、現(xiàn)象、結(jié)論、應(yīng)用，設(shè)計(jì)有利于學(xué)生思維生成和提升的問(wèn)題鏈，在思考、表達(dá)、評(píng)價(jià)、糾正過(guò)程中，不斷將科學(xué)思維教學(xué)融入科學(xué)學(xué)習(xí)，從而提升學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。