“基于問題學(xué)習(xí)”模式下的化學(xué)觀念和核心素養(yǎng)的自主建構(gòu)

李志新 蒲金鳳 馬秀平

摘要：發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)已經(jīng)成為中學(xué)化學(xué)教育的重點關(guān)注對象，化學(xué)教育以知識為載體，從宏觀、微觀和符號三種水平上認(rèn)識和理解化學(xué)知識，已經(jīng)從關(guān)注具體知識向關(guān)注觀念建構(gòu)轉(zhuǎn)變?！霸姵鼗驹怼币浴皢栴}驅(qū)動”為引領(lǐng)的課堂教學(xué)可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，這些問題成為聯(lián)系具體知識和觀念建構(gòu)的一個重要紐帶。文章對化學(xué)基本觀念、問題驅(qū)動下的學(xué)科觀念建構(gòu)進(jìn)行了闡釋，分析了如何利用“問題驅(qū)動”的形式來有效銜接具體知識和觀念建構(gòu)，實現(xiàn)課堂教學(xué)的觀念目標(biāo)，論證了“問題驅(qū)動”在化學(xué)觀念自主建構(gòu)上的優(yōu)勢和價值。

關(guān)鍵詞：問題驅(qū)動;自主建構(gòu);化學(xué)觀念;核心素養(yǎng);原電池

文章編號：1008-0546（2020）03-0044-04

中圖分類號：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2020.03.012

化學(xué)教育在學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)形成和發(fā)展中具有重要的地位和價值，可以更好地幫助學(xué)生去發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的問題?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》要求讓學(xué)生有更多的機(jī)會主動地參與探究過程，在“科學(xué)探究”中形成化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，獲得科學(xué)的方法，逐步形成終身學(xué)習(xí)的意識和能力。因此“中學(xué)化學(xué)教學(xué)必須超越對具體知識本身的追求，從傳授事實、掌握知識轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^對核心知識的深層次理解，發(fā)展學(xué)科觀念”[1]。教師的教學(xué)應(yīng)以“化學(xué)學(xué)科知識”為載體，緊緊圍繞“核心素養(yǎng)”進(jìn)行設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生在活動中逐步形成科學(xué)的思維方法、從“知識為本”轉(zhuǎn)向“觀念建構(gòu)”。

一、問題的提出

化學(xué)基本觀念指學(xué)生通過體驗反思和實踐應(yīng)用，將蘊(yùn)含于具體知識中的化學(xué)思想、觀點、方法等抽象概括出來的一些觀念性認(rèn)識，是化學(xué)學(xué)科的研究對象、過程、方法、結(jié)果在學(xué)習(xí)者頭腦中整體的、概括的反映[2]。它主要包括元素觀、微粒觀、變化觀、實驗觀、分類觀和化學(xué)價值觀等六部分。

學(xué)生通過化學(xué)課程的學(xué)習(xí)不是去記憶更多的化學(xué)知識，而是通過具體知識的學(xué)習(xí)掌握從學(xué)科的視角認(rèn)識世界、解釋世界的思想方法，獲得對化學(xué)學(xué)科的總觀性的認(rèn)識[3]。因此化學(xué)學(xué)科觀念是學(xué)生在知識的深入探究過程中逐步形成的，是在積極體驗、感悟、反思和內(nèi)化形成的，是具體知識提煉升華的結(jié)晶。

“原電池基本原理”可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中體驗?zāi)芰康霓D(zhuǎn)化、宏觀現(xiàn)象與微觀本質(zhì)之間的關(guān)系，學(xué)生在探究中體會化學(xué)的價值，從而形成化學(xué)基本觀念，學(xué)生更好地從宏觀、微觀和符號三種水平上認(rèn)識化學(xué)，形成三者之間的有效銜接。“基于問題學(xué)習(xí)”模式的教學(xué)圍繞一個共同的活動中心，讓學(xué)生帶著明確的任務(wù)去探索，學(xué)生在潛移默化中主動發(fā)現(xiàn)問題，主動探索知識、建構(gòu)學(xué)科觀念。

二、“基于問題學(xué)習(xí)”下的化學(xué)學(xué)科觀念自主建構(gòu)過程

1.“問題驅(qū)動”法是形成并落實化學(xué)學(xué)科觀念的有效途徑

化學(xué)學(xué)科觀念不是以現(xiàn)成結(jié)論的形式出現(xiàn)在教材中的，而是內(nèi)隱于課程教材知識體系當(dāng)中并隨知識層次的推進(jìn)而發(fā)展深化的，是中學(xué)化學(xué)學(xué)科知識體系的靈魂[4]。教學(xué)中以“問題驅(qū)動”作為問題探索的切人點，在真實的、有意義的、實踐的課堂中學(xué)習(xí)，在驅(qū)動性問題的引導(dǎo)下主動探索去發(fā)現(xiàn)知識之間的聯(lián)系和橋梁，形成自己的學(xué)習(xí)思想和觀點，最終構(gòu)建學(xué)生的化學(xué)觀念。

2.問題驅(qū)動和化學(xué)學(xué)科觀念之間的聯(lián)系

課堂教學(xué)實踐中，教師應(yīng)處理好教材、課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)策略、教學(xué)設(shè)計、學(xué)生學(xué)情、課堂活動等之間的關(guān)系。這其中設(shè)置精巧而合理的“問題”成為實施課堂教學(xué)和化學(xué)觀念構(gòu)建之間的一個紐帶。筆者提出了問題驅(qū)動在化學(xué)觀念構(gòu)建和具體知識學(xué)習(xí)之間的紐帶模型，如圖1所示。

學(xué)生的學(xué)科觀念是在具體的學(xué)習(xí)活動中逐漸形成的，離開具體知識的觀念建構(gòu)是虛擬的，無意義的，離開觀念建構(gòu)的具體知識是機(jī)械性的，低層次的。課堂教學(xué)設(shè)計中，充分考慮學(xué)生的基本能力，依托具體知識，凝練核心方法，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)觀念的自主建構(gòu)。其中“問題驅(qū)動”成為聯(lián)系“具體知識”和“學(xué)科觀念”之間的良好紐帶，學(xué)生在“問題驅(qū)動”下主動質(zhì)疑、探究、實驗，讓處于靜態(tài)的具體知識動態(tài)化，既解決了眼前的“具體知識”，又發(fā)展了學(xué)生的能力，隨之從根本上建立了化學(xué)學(xué)科觀念。

三、“基于問題學(xué)習(xí)”模式下的觀念建構(gòu)教學(xué)設(shè)計

“基于問題學(xué)習(xí)”模式的學(xué)科觀念建構(gòu)中，具體的化學(xué)知識成為學(xué)習(xí)的工具和載體。知識在大腦中通過主動建構(gòu)和內(nèi)在表征，形成了動態(tài)的、可遷移的觀念性認(rèn)知，根本上改變了以背誦記憶為特征的接受性學(xué)習(xí)方式，對學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，可以說化學(xué)基本觀念的建構(gòu)既是具體實踐發(fā)展的產(chǎn)物，又是科學(xué)抽象的必然結(jié)果。下面結(jié)合人教版高一化學(xué)“原電池”一節(jié)來探討“問題驅(qū)動”下的化學(xué)觀念自主建構(gòu)。

1.明確教學(xué)基本觀念，尋找起支撐作用的具體知識點

“原電池”一節(jié)的教材內(nèi)容由“實驗”“學(xué)與問”“科學(xué)探究”“思考與交流”“實踐活動”五部分組成。通過主要內(nèi)容可以看出：“實驗”為我們提供了問題線索，“學(xué)與問”為我們提供了本源認(rèn)知，“科學(xué)探究”為我們提供了自主探究的平臺，“思考與交流”為我們提供了匯報展示空間，“實踐活動”為我們提供了學(xué)以致用的自我發(fā)展機(jī)會?；谝陨戏治觯Y(jié)合課標(biāo)要求和學(xué)生認(rèn)知發(fā)展水平，確立了本節(jié)課所滲透的基本化學(xué)觀念有微粒觀、變化觀、實驗觀、能量觀。

形成基本觀念需要有基本原理、核心概念、基本方法作為支撐，而這些過程又需要在“具體知識”的學(xué)習(xí)過程中獲取。分析Cu-Zn原電池工作原理，并結(jié)合教學(xué)內(nèi)容分析和學(xué)生特征分析后，提出了觀念建構(gòu)與知識之間的聯(lián)系，如圖2所示。

2.驅(qū)動性問題的設(shè)計

“問題驅(qū)動”模式教學(xué)實現(xiàn)了“具體知識”和“化學(xué)學(xué)科觀念”之間的無縫銜接，因此設(shè)置合理的問題成為教學(xué)中的關(guān)鍵，為使學(xué)生在探索中學(xué)習(xí)直觀知識，建立化學(xué)基本觀念，本節(jié)課設(shè)置了如下問題。

（1）“趣味實驗”激發(fā)學(xué)生的好奇心

為完成本節(jié)課的有效教學(xué)，設(shè)計了一個趣味實驗，即取出一張生日賀卡，旁邊引出兩根導(dǎo)線，導(dǎo)線連接一個用電光紙包裹的小盒子，向小盒子中倒人一些液體，發(fā)現(xiàn)賀卡的燈開始閃爍，并伴隨著歡快的音樂。

真實的情境讓枯燥的理科知識變得生動起來，然后向?qū)W生介紹加入的液體是稀硫酸，打開小盒子的包裝紙，露出其“本來面目”，學(xué)生發(fā)現(xiàn)盒子中有兩個金屬片，導(dǎo)線將金屬片連接起來。學(xué)生認(rèn)識到這是一個化學(xué)電源，看到了知識的實用價值，認(rèn)識到化學(xué)知識和生活之間的緊密聯(lián)系。

（2）Cu-Zn原電池的模型建立

通過對“小盒子”的剖析，然后讓學(xué)生再次觀察實驗現(xiàn)象，小組討論、交流、匯報實驗結(jié)果，凝練出Cu-Zn原電池的模型（如圖3所示），并提出如下問題1-6，幫助學(xué)生深入認(rèn)識原電池工作原理。

【問題1】實驗中能觀察到哪些現(xiàn)象？

【問題2】Cu和Zn這兩種金屬中，哪種金屬更容易失去電子？

【問題3】電子的轉(zhuǎn)移方向是怎樣的？

【問題4】結(jié)合“問題2和3”，找出電池的正負(fù)極？

【問題5】根據(jù)電子的轉(zhuǎn)移特點分析正負(fù)極的電極反應(yīng)類別分別是什么？

【問題6】原電池反應(yīng)中能量是如何轉(zhuǎn)化的？

以上六個問題設(shè)置從現(xiàn)象、本質(zhì)、原因、特點的角度幫助學(xué)生認(rèn)識原電池的工作原理，是基于學(xué)生的實驗觀察提出的。問題的設(shè)置層層推進(jìn)，基于實驗現(xiàn)象和原理分析，讓學(xué)生觀察、思考、交流、總結(jié)，從宏觀上認(rèn)識了原電池的基本裝置和基本工作原理，學(xué)生在實驗中探索發(fā)現(xiàn)知識和規(guī)律，并認(rèn)識到化學(xué)變化中的“物質(zhì)變化和能量變化”，在探究中自我建構(gòu)“實驗觀”和“變化觀”。

（3）“原電池工作原理”的微觀表征

在宏觀理解實驗的基礎(chǔ)上設(shè)計問題7-9，進(jìn)一步走進(jìn)微觀世界，從“粒子”的角度去認(rèn)識原電池（如圖4所示），讓學(xué)生從離子的定向移動方向去思考原電池的基本反應(yīng)原理，并結(jié)合實驗現(xiàn)象對其分析，從而建立宏觀與微觀的關(guān)系。

【問題7】溶液中存在的離子有哪些？

【問題8】根據(jù)電子的流向能否分析這些離子的定向移動方向是怎樣的？

【問題9】能否寫出正負(fù)極的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式？

以上三個問題深層推進(jìn)，從溶液中的離子及定向移動方向，正負(fù)極的電極反應(yīng)和電池的總反應(yīng)進(jìn)行了探討，讓學(xué)生在思考中自主建構(gòu)“變化觀”和“微粒觀”，達(dá)到了宏觀物質(zhì)、微觀離子和符號表征的“三位一體”的統(tǒng)一，培養(yǎng)了學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養(yǎng)，幫助學(xué)生從宏觀與微觀相結(jié)合的視角去分析和解決實際問題。

（4）科學(xué)探究原電池的構(gòu)成條件和實驗設(shè)計

通過對原電池原理分析，讓學(xué)生建立宏觀、微觀和符號表征的整體分析，然后結(jié)合實驗裝置去尋找構(gòu)成原電池需要的條件，進(jìn)一步在給定的條件下，自主選擇實驗裝置去設(shè)計一個原電池，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)的目的，問題設(shè)置如10和11所示。

【問題10】展示幾種裝置，讓學(xué)生觀察這幾種裝置能否構(gòu)成原電池？

【問題11】能否根據(jù)原電池的基本原理和構(gòu)成條件，利用以下實驗用品自主設(shè)計一套原電池裝置？

實驗用品：鎂片、銅片、鐵片、導(dǎo)線若干、金屬夾、小燈泡、果汁、CuS04溶液，500mL燒杯。

讓學(xué)生在問題10的引導(dǎo)下理解構(gòu)成原電池的條件，使學(xué)生形成整體認(rèn)知，為下一步的科學(xué)探究提供科學(xué)依據(jù)。在學(xué)生理解、應(yīng)用的基礎(chǔ)上，問題11強(qiáng)化了學(xué)生的動手操作能力、實驗?zāi)芰Α⒎治龊徒鉀Q問題的能力，學(xué)生完全在一種真實的環(huán)境中自主創(chuàng)造，自主構(gòu)建，達(dá)到了形成基本化學(xué)觀念的目的。

3.結(jié)果展示

“問題驅(qū)動”引領(lǐng)的教學(xué)模式和學(xué)習(xí)模式旨在發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科“核心素養(yǎng)”，教學(xué)中充分發(fā)揮了化學(xué)學(xué)科特色。通過實驗觀察、模型認(rèn)知、科學(xué)探究等形式，從現(xiàn)象到本質(zhì)認(rèn)識，完成了化學(xué)學(xué)科所要求的“必備品格和關(guān)鍵能力”，體現(xiàn)了“素養(yǎng)為本”的教學(xué)，滿足學(xué)生多元發(fā)展需求，發(fā)展了學(xué)生的綜合素質(zhì)，從而建立了一種整體化學(xué)觀念。

四、結(jié)語

化學(xué)課堂應(yīng)該是動態(tài)的、生動的，“問題驅(qū)動”下的課堂教學(xué)讓學(xué)生在情境中學(xué)習(xí)，最大程度充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性?；瘜W(xué)教學(xué)讓學(xué)生終身受益的不是具體的專業(yè)知識，而是影響他們世界觀、人生觀和價值觀的化學(xué)思想觀念，不是諸如分類、實驗、計算等特殊的方法和技能，而是影響他們思維方式和問題解決能力的具有化學(xué)特點的認(rèn)識論和方法論[5]。

“問題驅(qū)動”教學(xué)模式可以很好地使“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”落地生根，讓學(xué)生更好地參與到課堂中來，同時化學(xué)知識的多重含義是實施“觀念建構(gòu)”教學(xué)的現(xiàn)實依據(jù)，化學(xué)基本觀念是學(xué)生在具體知識的學(xué)習(xí)過程中逐漸建構(gòu)起來的，促進(jìn)觀念建構(gòu)的化學(xué)教學(xué)應(yīng)以具體化學(xué)知識作為載體來發(fā)展學(xué)生的深層理解力，多角度、分層次的在具體知識深入理解的基礎(chǔ)上形成可遷移的觀念性認(rèn)識。

“觀念建構(gòu)”下的教學(xué)要從整體出發(fā)，把握本質(zhì)，抓住精髓;要超越具體事實，關(guān)注探究性教學(xué)中現(xiàn)象和本質(zhì)之間的關(guān)系，要引領(lǐng)學(xué)生通過深刻思考和積極反思，從本質(zhì)上認(rèn)識和理解所學(xué)的化學(xué)知識，最終幫助學(xué)生上升為化學(xué)學(xué)科的思想、觀點和方法，逐步建構(gòu)起基本觀念。

化學(xué)基本觀念不是遙不可及的目標(biāo)，在理論和實踐上都可以找到實施“觀念建構(gòu)”教學(xué)的方法。只有讓學(xué)生在課堂上自主發(fā)現(xiàn)知識之間的聯(lián)系，認(rèn)識知識背后隱藏的規(guī)律，在科學(xué)探究中自主建構(gòu)，才能為學(xué)生的終身發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)，提高學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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