化學(xué)問題情境創(chuàng)設(shè)和開發(fā)在PBL教學(xué)模式中的應(yīng)用

高小愛

摘 要：在PBL化學(xué)教學(xué)模式中，恰當(dāng)創(chuàng)設(shè)問題情境并進(jìn)行有效的情境開發(fā)，有利于教師在教學(xué)中提高課堂效率，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，使學(xué)生進(jìn)入問題探索者的“角色”，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。

關(guān)鍵詞：問題情境；情境創(chuàng)設(shè)和開發(fā)；思維；PBL教學(xué)

有意義的學(xué)習(xí)一直是教育界廣泛研究的基礎(chǔ)問題，從行為主義到認(rèn)知主義，到現(xiàn)今的建構(gòu)主義，都強(qiáng)調(diào)有意義學(xué)習(xí)的一種重要方式就是問題解決。PBL模式就是基于問題的學(xué)習(xí)（problem-based learning），以學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)為主，將學(xué)習(xí)與任務(wù)或問題掛鉤，使學(xué)習(xí)者投入問題中，它設(shè)計(jì)真實(shí)性任務(wù)，強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)置到復(fù)雜的、有意義的問題情境中，通過學(xué)習(xí)者的自主探究和合作來解決問題，從而學(xué)習(xí)隱含在問題背后的科學(xué)知識，形成解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力。PBL三大基本要素“問題情境、學(xué)生和教師”中的核心要素是問題情境。在教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)有意義的、具有生成性特質(zhì)的問題情境是提高學(xué)生問題解決能力的重要環(huán)節(jié)，也是促進(jìn)知識遷移的有效方法。問題情境作為PBL學(xué)習(xí)的組織中心要具備三要素：

（1）核心要素：新的，未知的事物（目的）

（2）思維動(dòng)機(jī)，即對未知事物的需要，學(xué)生借助已有的知識經(jīng)驗(yàn)難以理解和認(rèn)識這一矛盾沖突，激發(fā)探索欲望。

（3）學(xué)生的知識能力水平、學(xué)生的可能性，包括學(xué)生的創(chuàng)造能力和學(xué)生已達(dá)到的知識水平。問題情境所涉及的問題在學(xué)生認(rèn)知的最近發(fā)展區(qū)內(nèi)。且學(xué)生針對問題情境，可進(jìn)一步提出更多明確的問題。

問題情境的創(chuàng)設(shè)要求教師是用教材而不是教教材，要挖掘而不是簡單臨摹教材，尋找具有一定思考價(jià)值的知識內(nèi)容，輔以生產(chǎn)、生活、科學(xué)實(shí)驗(yàn)等實(shí)際問題，將其設(shè)計(jì)成有一定情境的化學(xué)問題，以誘發(fā)學(xué)生探究化學(xué)本質(zhì)的欲望和動(dòng)機(jī)，進(jìn)而促進(jìn)知識的升華。可惜在當(dāng)前的課堂教學(xué)中，呈現(xiàn)給學(xué)生更多的依然是高度抽象、去情境化的問題，在學(xué)生被動(dòng)接受過程中，課堂的空間到處彌漫著文字化的描述和符號化的公式表達(dá)。問題被提煉和典型化，解決時(shí)很少甚至無需考慮真實(shí)的情境因素會(huì)是怎樣。筆者就如何進(jìn)行問題情境創(chuàng)設(shè)和情境開發(fā)談?wù)勛约旱牟呗浴?/p>

一、激趣引疑，引發(fā)學(xué)生的想象思維

【案例1】甲烷的性質(zhì)

【情境創(chuàng)設(shè)】《溫州網(wǎng)訊》鹿城區(qū)黃龍街道雙橋村上橋路一窨井“發(fā)火”，來自江西的小許與哥哥一前一后走在路上，突然間“嘭”的一聲巨響，小許墜入窨井中，遂與路人一起將其救起。窨井邊上的路面已被震得多處龜裂，幾十公斤重的窨井蓋飛出10多米遠(yuǎn)，且摔成兩半。據(jù)消防隊(duì)員們分析，是下水道中的某種可燃性氣體的濃度過高導(dǎo)致爆炸。

【情境開發(fā)】（1）經(jīng)科研人員研究發(fā)現(xiàn)：

此氣體密度在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是0.717 g/L，含碳75%，含氫25%，請同學(xué)們利用這些數(shù)據(jù)推出該氣體中的碳、氫元素的質(zhì)量比，原子個(gè)數(shù)比和分子式。

（2）利用信息分析窨井爆炸的原因

信息提示：CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（1）；△H=-890 kJ/mol CH4爆炸極限：5%～15.4%這樣設(shè)置懸念式的問題情境，可以令學(xué)生由于心生疑竇，產(chǎn)生一時(shí)既猜不透、想不通，又丟不開、放不下的心理狀態(tài)，引發(fā)學(xué)生求知的欲望，達(dá)到一石激起千層浪的效果，使教學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生巨大的誘惑力，使學(xué)生的思維不斷迸發(fā)出智慧火花。

二、問題遞進(jìn)，拓展學(xué)生的深度思維

【案例2】特級教師張克龍的《化學(xué)反應(yīng)方向、速率及平衡》高考復(fù)習(xí)。

【情境創(chuàng)設(shè)】鎢燈絲通電發(fā)熱時(shí)，鎢會(huì)揮發(fā)凝結(jié)在燈泡壁上，導(dǎo)致鎢絲不斷變細(xì)而斷裂。在燈泡中充入碘，由于燈泡壁溫度保持在250 ℃至1200 ℃之間，導(dǎo)致?lián)]發(fā)出來的鎢在燈泡壁處與碘形成碘化鎢氣體分子（WI2）。因管內(nèi)氣體流動(dòng)，WI2重新回到燈絲附近。在2000 ℃以上的燈絲附近，碘化鎢會(huì)分解成碘與鎢，鎢回到燈絲上。

【情境開發(fā)】問題1：你認(rèn)為上述過程中碘的作用是什么？已知鎢（s）與碘（g）反應(yīng)生成碘化鎢（g）是熵減反應(yīng)，則判斷該反應(yīng)焓變？

問題2：結(jié)合化學(xué)反應(yīng)方向判斷解釋為什么高溫下碘化鎢會(huì)分解的原因？

問題3：碘是有顏色的，碘多了會(huì)影響燈的亮度，所以有人提議采用燈管中充入不穩(wěn)定的碘化氫來代替碘？在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)這種充入碘化氫的燈管很容易在常溫下破碎，結(jié)合數(shù)據(jù)分析為什么？

問題4：解釋”溴鎢燈”比”碘鎢燈”為什么具有更快的“搬鎢”功能？

問題5：請從化學(xué)反應(yīng)速率分析，在碘鎢燈管內(nèi)，碘加多了有何不好？從平衡移動(dòng)來看，碘加多了有什么不好？還有其他不好嗎？

問題6：已知，鎢（s）與碘（g）反應(yīng)生成碘化鎢（g），下列哪一種說法說明可逆反應(yīng)已達(dá)到平衡？

問題7：燈絲附近和玻璃壁附近碘化鎢分解率哪一個(gè)高？為什么？

反應(yīng)速率和平衡本身對學(xué)生而言就是有一定深度和難度的問題，張教師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，引導(dǎo)學(xué)生的思維向知識的深度和廣度發(fā)展。教師通過構(gòu)建以學(xué)生已有知識為新情境的問題或問題組，采用復(fù)習(xí)提問的方法，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)舊知向新知的轉(zhuǎn)化與過渡，培養(yǎng)學(xué)生思維的廣闊性、深刻性和邏輯推理能力。

三、比較辨析，發(fā)展學(xué)生的求異思維

“比較”是確定事物異同關(guān)系的思維過程和方法，是從“分析與綜合”到“抽象與概括”的橋梁，是人們認(rèn)識事物、發(fā)展智力的一條主渠道。比較不但能反映事物的共性，更能突出事物的個(gè)性特征。創(chuàng)設(shè)比較辨析的問題情境有助于引發(fā)學(xué)生的探究心理，發(fā)展學(xué)生的求異思維，提高學(xué)生的聯(lián)想能力。

【案例3】二氧化硫的性質(zhì)復(fù)習(xí)

【情境創(chuàng)設(shè)】結(jié)合SO2的自身性質(zhì)特點(diǎn)，展示四種SO2、Cl2、CO2、乙烯氣體的用途和制備制備裝置實(shí)驗(yàn)圖。

【情境開發(fā)】問題1：（1）制備SO2的發(fā)生裝置與制Cl2有什么不同？為何有這種不同？尾氣處理裝置與Cl2的有什么不同？為什么？

（2）將SO2氣體和Cl2分別通入紫色石蕊試液和品紅溶液，各有什么現(xiàn)象？將等物質(zhì)的量的Cl2與SO2混合后，分別通入紫色石蕊試液和品紅溶液，又有什么現(xiàn)象？

問題2：（1）如何鑒別SO2和CO2這兩種氣體？如何除去CO2中SO2雜質(zhì)？如何檢驗(yàn)CO2中是否含有SO2雜質(zhì)？

（2）已知炭與濃硫酸在加熱條件下的反應(yīng)：C+2H2SO4=CO2↑+2SO2↑+2H2O請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證反應(yīng)中產(chǎn)生的這兩種氣體。

問題3：實(shí)驗(yàn)室用無水乙醇和濃硫酸加熱制乙烯時(shí)，若溫度高于180 ℃，除了生成乙烯和水以外，還會(huì)有副產(chǎn)物SO2生成。請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中是否有這兩種氣體生成。

通過對SO2、CO2、乙烯這三者易混淆問題的辨析比較，采用一系列彼此相關(guān)且循序漸進(jìn)的探索性的問題組，不僅幫助學(xué)生鞏固了有關(guān)概念，讓學(xué)會(huì)用辯證的觀點(diǎn)看待問題，解決問題，使學(xué)生的求異思維步步深入。

四、以“誤”引“悟”，提高學(xué)生的思辨能力

學(xué)生的學(xué)習(xí)不可能脫離過去的經(jīng)驗(yàn)，他們往往會(huì)受原有的知識經(jīng)驗(yàn)或思維定勢的影響，也就是“一種學(xué)習(xí)對另一種學(xué)習(xí)的影響”。創(chuàng)設(shè)一些與學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)不和諧或規(guī)律性變化中的某些特殊問題，使學(xué)生在思維的偏差中自我反省，產(chǎn)生頓悟。

【案例4】探究Cu-Zn-H2SO4原電池的工作原理

【情境創(chuàng)設(shè)】用導(dǎo)線把鋅片和銅片連接起來，插入盛有稀硫酸溶液的燒杯中，會(huì)觀察到什么現(xiàn)象？（學(xué)生不假思索回答：Zn片上有氣泡，Cu片上無氣泡。）

演示實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)事實(shí)：銅片上有氣泡，而鋅片上則沒有氣泡，但鋅仍在溶解。

【情境開發(fā)】問題1：銅片上產(chǎn)生的是什么氣體？

問題2：銅片上產(chǎn)生H2，是否說明銅失去電子給H+呢？如何解釋銅沒有失去電子呢？

問題3：H+從銅片上獲得的電子從何而來？

問題4：電子從鋅片傳到銅片上，是沿導(dǎo)線傳遞，還是從溶液傳遞？

問題5：如何通過實(shí)驗(yàn)證明，電子沿導(dǎo)線傳遞？

出乎意料的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與學(xué)生原先的回答產(chǎn)生了矛盾，這一矛盾的情境使學(xué)生感到無比驚訝，迫切希望找到問題答案，思維處于高度集中狀態(tài)。由于在教學(xué)中教師根據(jù)所授內(nèi)容和學(xué)生的認(rèn)知水平，精心利用學(xué)生的思維定式，設(shè)計(jì)一種孕育著疑難問題而又引人入勝的情境，使學(xué)生進(jìn)入“心求通而未得，口欲言而不能”的憤悱狀態(tài)，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，喚起求知欲，使思維處于活躍狀態(tài)，然后因勢利導(dǎo)地指導(dǎo)他們?nèi)プ犯鶎ぴ?，進(jìn)行探索。

五、矛盾揭示，培養(yǎng)學(xué)生的探究思維

教師利用隱含于教材中的矛盾因素或?qū)W生已有認(rèn)知與新知識之間的矛盾和沖突設(shè)計(jì)似乎矛盾的問題情境，讓學(xué)生通過積極思維來解決矛盾。

【案例5】鋁及化合物的性質(zhì)

【情境創(chuàng)設(shè)】未擦氧化膜的鋁片置于CuSO4溶液無明顯現(xiàn)象，而擦去表面氧化膜的鋁片置于CuSO4溶液也僅在鋁片缺口處看到有紅色物質(zhì)析出，現(xiàn)象很不明顯。

【情境開發(fā)】問題1：根據(jù)初中學(xué)生已有知識鋁和CuSO4溶液反應(yīng)非常容易進(jìn)行，現(xiàn)象很明顯，而為什么實(shí)際過程中會(huì)這么不明顯呢？

問題2：若改用外形均相同的鋁片分別和濃度相同的CuCl2、CuSO4溶液反應(yīng)會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

問題3：如果把一片在氯化銅溶液中反應(yīng)后的鋁片，除去表面的銅后，再放在硫酸銅溶液中，又會(huì)發(fā)生什么樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？

通過這類問題情境的創(chuàng)設(shè)，將學(xué)生置身于學(xué)習(xí)的矛盾氛圍中，可大大激活思維的興奮點(diǎn)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)擴(kuò)充，學(xué)會(huì)延伸。對于很多學(xué)生來說化學(xué)的實(shí)驗(yàn)性讓他們對化學(xué)既愛又恨，他們在學(xué)習(xí)的過程中既充滿好奇又不敢擅自行動(dòng)。面對這樣的情況，教師就可以“推波助瀾”一把，在課堂中提出延伸性的問題，讓學(xué)生能夠在問題中發(fā)現(xiàn)自己獨(dú)到的見解。

六、聯(lián)系生活，引導(dǎo)學(xué)生的實(shí)踐思維

中學(xué)化學(xué)教材中有大量的與日常、生產(chǎn)、生活相聯(lián)系的內(nèi)容，教師可根據(jù)需要選擇典型的、具有代表性的、學(xué)生可體驗(yàn)到的、有啟發(fā)性的內(nèi)容創(chuàng)設(shè)問題情境，這樣有利于激發(fā)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)以致用的意識，在解決問題的過程中培養(yǎng)思維的全面性、深刻性和創(chuàng)造性。

【案例6】特級教師董君的《硫及其化合物的相互轉(zhuǎn)化》

【情境創(chuàng)設(shè)】1.臭水溝里通常含有大量的具有臭雞蛋氣味的H2S，我們以下兩種方法除去H2S：

（1）在臭水溝里加入生石灰。

（2）在臭水溝里加入H2O2。

2.軟膏與香皂中含有一定量的硫黃

3.在實(shí)驗(yàn)室里常將硫黃撒在汞的表面，以除去不慎灑落的汞（水銀）。

4.展示工業(yè)中用硫或FeS2生產(chǎn)硫酸的圖片問題。

5.某次采集酸雨樣品，每隔一段時(shí)間測定一次pH，得數(shù)據(jù)如下：

6.亞硫酸鈉長期暴露在空氣中會(huì)變質(zhì)。

【情境開發(fā)】問題1：指出H2S在以上連個(gè)反應(yīng)中體現(xiàn)什么化學(xué)性質(zhì)？你是怎么理解以上性質(zhì)的？

問題2：軟膏與香皂中的硫黃有何作用？

問題3：（1）硫在以上反應(yīng)中起什么作用？如何理解這一性質(zhì)的？

（2）鐵的還原性比汞強(qiáng)，為什么鐵與硫反應(yīng)要加熱，而汞與硫反應(yīng)常溫就可進(jìn)行？

問題4：寫出用硫黃制硫酸，吸收塔尾氣吸收的相關(guān)化學(xué)方程式，指出所有硫及其化合物在反應(yīng)中的作用

問題5：放置時(shí)，雨水樣品pH變化的主要原因。

問題6：變質(zhì)后可能生成了什么物質(zhì)？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明亞硫酸鈉已經(jīng)變質(zhì)？

由于這些問題與生活實(shí)際緊密相連，學(xué)生一下就來了興趣，紛紛發(fā)表自己的看法。利用化學(xué)與生產(chǎn)生活實(shí)際的聯(lián)系創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)心社會(huì)，了解化學(xué)在社會(huì)發(fā)展和人類生活中的作用，使學(xué)生認(rèn)識到學(xué)習(xí)化學(xué)的現(xiàn)實(shí)意義，認(rèn)識到化學(xué)知識的應(yīng)用價(jià)值。

總之，問題情境是影響學(xué)生學(xué)習(xí)的重要因素，創(chuàng)設(shè)問題情境的方法非常靈活，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容可以多方位、多角度地創(chuàng)設(shè)合理、恰當(dāng)?shù)膯栴}情境。良好的問題情境的創(chuàng)設(shè)應(yīng)該遵循針對性強(qiáng)、層次性好、難易性適度等原則，靈活運(yùn)用多種教學(xué)手段可以達(dá)到最佳教學(xué)效果。實(shí)驗(yàn)、假說、趣聞、習(xí)題等都可以作為創(chuàng)設(shè)的基本素材，但并不是任何問題都能使學(xué)生產(chǎn)生心理困境。過易或過難的問題都不能有效地激發(fā)學(xué)生思維，不能構(gòu)成“問題情境”，只有那些難易適度，有助于學(xué)生形成“心求通而未得”的問題，才能構(gòu)成“問題情境”的最佳素材，才能有效地引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，促進(jìn)學(xué)生積極思維。問題情境必須是基于對學(xué)生已有知識經(jīng)驗(yàn)和教材內(nèi)容進(jìn)行全面和科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，需要注意的是，即使有了恰當(dāng)?shù)膯栴}情境，也并不一定就能引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生思維，關(guān)鍵還在于是否能夠根據(jù)創(chuàng)設(shè)的問題情境進(jìn)行有效的情境開發(fā)，設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的問題，設(shè)計(jì)出科學(xué)的、有層次、有梯度的問題鏈，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)腦、提問，從無疑到有疑。經(jīng)過一番思索，疑問得到解決，于是從有疑到無疑，這個(gè)過程是學(xué)生思維能力得到提高的過程。

參考文獻(xiàn)：

[1]王欣.關(guān)于化學(xué)問題情境設(shè)置的幾點(diǎn)思考[J].教學(xué)研究，2007（2）.

[2]陳丹.淺談PBL模式在高巾化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用[J].化學(xué)教與學(xué)，2014（6）.

[3]何敏.簡論“問題串”在高中化學(xué)課堂教學(xué)的運(yùn)用[J]理科考試研究·綜合版，2013（10）.

[4]溫泳.PBL模式教學(xué)中問題情境創(chuàng)設(shè)解析[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2012（4）.