基于學(xué)生認(rèn)知的高中化學(xué)課堂問題設(shè)計(jì)

楊葦

摘要：《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》指出：關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，根據(jù)學(xué)生認(rèn)知的發(fā)展性和階段性特點(diǎn)，組織和呈現(xiàn)化學(xué)知識(shí)。以學(xué)生已有知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)呈現(xiàn)化學(xué)知識(shí)使教學(xué)內(nèi)容體系更符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，促進(jìn)學(xué)生在不同水平上的發(fā)展。在實(shí)踐教學(xué)中，教師要基于學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)、創(chuàng)新能力、認(rèn)知缺陷等，創(chuàng)設(shè)真實(shí)具體的問題情境，融合多學(xué)科知識(shí)設(shè)置問題，發(fā)揮問題的驅(qū)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的重組，逐步培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和能力。

關(guān)鍵詞：學(xué)生認(rèn)知;高中化學(xué);課堂問題設(shè)計(jì)

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱“課程標(biāo)準(zhǔn)”）指出：我們要“關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，根據(jù)學(xué)生認(rèn)知的發(fā)展性和階段性特點(diǎn)，組織和呈現(xiàn)化學(xué)知識(shí)。以學(xué)生已有知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)呈現(xiàn)化學(xué)知識(shí)使教學(xué)內(nèi)容體系更符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，促進(jìn)學(xué)生在不同水平上的發(fā)展”。高中學(xué)生在認(rèn)知上已有一定的成熟度，善于根據(jù)現(xiàn)象總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，但往往因觀察程序不當(dāng)或不全面導(dǎo)致認(rèn)知偏差，在思維能力方面已具有一定的抽象概括、邏輯整理和反省能力，在思維品質(zhì)上具有較大的獨(dú)立性、深刻性和批判性，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生片面性和過多的主觀性?；瘜W(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平和特點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合適有效的問題設(shè)計(jì)，搭建知識(shí)轉(zhuǎn)化和提升的平臺(tái)，幫助學(xué)生在追求新知的過程中更快更好地越過認(rèn)知的“能壘”、明確研究方向，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，促進(jìn)他們獲得動(dòng)力、提升能力，從而逐步發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、根據(jù)學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)真實(shí)具體的問題情境

學(xué)生在學(xué)習(xí)中，如果能時(shí)刻感受到學(xué)科知識(shí)與自己的生活密不可分，必然在情感上會(huì)親近該學(xué)科，在心理上愿意主動(dòng)走進(jìn)該學(xué)科世界探個(gè)究竟?；瘜W(xué)就是這樣一門與生活緊密聯(lián)系的學(xué)科，化學(xué)知識(shí)源于生活用于生活，真實(shí)、具體的問題情境是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要平臺(tái)。我們?cè)诮虒W(xué)中需有意識(shí)地關(guān)注并搜集有價(jià)值的情境素材、創(chuàng)設(shè)真實(shí)有價(jià)值的問題情境，為學(xué)生提供真實(shí)的感悟機(jī)會(huì)。

生產(chǎn)生活中產(chǎn)生的二氧化碳排放引起的環(huán)境問題，是學(xué)生們非常熟悉的內(nèi)容，近幾年“碳中和”“二氧化碳資源化利用”等概念也逐漸為學(xué)生熟知，而電解法又是實(shí)現(xiàn)二氧化碳資源化利用的有效方法之一，因此在講到電解原理應(yīng)用時(shí)，我就結(jié)合“碳中和”主題播放“二氧化碳排放配額”相關(guān)視頻，首先讓學(xué)生了解這是需要全球合作共同解決的大問題，是個(gè)系統(tǒng)工程，接著設(shè)計(jì)以下問題：①二氧化碳的資源化利用方法有哪些？②若要利用電解原理處理二氧化碳，從電解池裝置要素看你覺得需要解決哪些問題？在問題的促使下，學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組合作討論：①提出碳資源化利用的多種方法：作保護(hù)氣、植物光合作用、制CO、甲醇、尿素等等;②電解法處理時(shí)，要考慮將CO2轉(zhuǎn)化成什么產(chǎn)物、選擇什么材料作電極、選擇什么物質(zhì)作電解質(zhì)以及交換膜的選擇等等。從同學(xué)們的討論結(jié)果來看，他們能在問題驅(qū)使下自主融合化學(xué)、物理、生物等學(xué)科知識(shí)，對(duì)電解法的基本要素有所掌握，隨后我向?qū)W生介紹真實(shí)工業(yè)處理時(shí)，若選擇電解法是如何根據(jù)產(chǎn)物要求不同來選擇電極材料、電解質(zhì)及交換膜的，引領(lǐng)學(xué)生建立電解法在環(huán)境治理中應(yīng)用的認(rèn)知模型，從而推動(dòng)學(xué)生將該思維過程及方法應(yīng)用于其他環(huán)境問題的分析。

當(dāng)然，問題情境的創(chuàng)設(shè)可基于生產(chǎn)生活，也可基于實(shí)驗(yàn)或借助于自然現(xiàn)象、化學(xué)史等，讓學(xué)生在感受情境的過程中不僅有效解決了化學(xué)問題，還最大限度地樹立正確的情感態(tài)度價(jià)值觀，提升生態(tài)文明意識(shí)。

二、捕捉學(xué)生疑惑點(diǎn)，找準(zhǔn)問題設(shè)計(jì)的時(shí)間點(diǎn)

著名教育家蘇霍姆林斯基說過：“教育的技巧并不在于預(yù)見課堂的所有細(xì)節(jié)，而是根據(jù)當(dāng)時(shí)的具體情況巧妙地在學(xué)生不知不覺中做出相應(yīng)的變化”。學(xué)科的特點(diǎn)、教材內(nèi)容的教學(xué)順序、學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)、學(xué)生分析問題的能力、語言表達(dá)能力等都可能是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)情況的因素之一，其中學(xué)生已有知識(shí)結(jié)構(gòu)是決定教學(xué)內(nèi)容深度廣度的基礎(chǔ)，教師需根據(jù)學(xué)生已經(jīng)掌握的學(xué)科知識(shí)為背景，將新問題置于背景之上，注意觀察學(xué)生反應(yīng)，善于捕捉學(xué)生的疑惑點(diǎn)，找準(zhǔn)問題設(shè)計(jì)的時(shí)間點(diǎn)，幫學(xué)生搭好往上一層知識(shí)層面爬的梯子，引導(dǎo)學(xué)生抽絲剝繭，深入問題核心，挖掘本質(zhì)內(nèi)容，最終突破難點(diǎn)。

在2017年江蘇高考題中有這樣一問：右圖是電解Na2CO3溶液的原理示意圖。寫出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式。學(xué)生在分析時(shí)出現(xiàn)兩種觀點(diǎn)：一種認(rèn)為陽(yáng)極電極反應(yīng)式為4OH-—4e-=== O2↑+2H2O，一種注意到陽(yáng)極室溶質(zhì)的變化，但不清楚為什么CO會(huì)轉(zhuǎn)化為HCO。若此時(shí)教師能捕捉到學(xué)生的困惑點(diǎn)，巧妙地設(shè)計(jì)幾個(gè)問題進(jìn)行引導(dǎo)，必定事半功倍。我在教學(xué)中首先肯定了學(xué)生對(duì)電解池的基本原理掌握得不錯(cuò)，同時(shí)作以下引導(dǎo)：

以上引導(dǎo)讓學(xué)生對(duì)該陽(yáng)極的反應(yīng)原理豁然開朗，不僅理解了此題，更重要的是明白在分析電極反應(yīng)式時(shí)需關(guān)注真實(shí)體系環(huán)境如溶液酸堿性、溫度、微粒濃度等因素對(duì)微粒放電真實(shí)情況的影響，從而讓學(xué)生真實(shí)感受化學(xué)的學(xué)科特征——真實(shí)性。

三、融合學(xué)生多學(xué)科能力，增強(qiáng)問題設(shè)計(jì)的巧妙性

縱觀歷年化學(xué)高考考查要求和《課程標(biāo)準(zhǔn)》，我們發(fā)現(xiàn)，化學(xué)試題不僅僅是考查化學(xué)知識(shí)點(diǎn)，而是將化學(xué)知識(shí)置于新的信息情境中，學(xué)生需要發(fā)揮對(duì)新信息的捕集、篩選的能力，找到其中的關(guān)聯(lián)性，然后與題中問題結(jié)合分析，讓學(xué)生在解題時(shí)不經(jīng)意地提升了學(xué)科融合的能力。但這種能力的培養(yǎng)不是一蹴而就的，是需要我們?cè)谄綍r(shí)教學(xué)中潛移默化、細(xì)水長(zhǎng)流，在一個(gè)個(gè)問題的引導(dǎo)中逐步培養(yǎng)的。

如在化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡教學(xué)中，我們要善于利用圖像分析，充分發(fā)揮學(xué)生在數(shù)學(xué)方面對(duì)坐標(biāo)、數(shù)據(jù)的處理能力，教會(huì)學(xué)生如何有效應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)分析化學(xué)圖像：明確橫縱坐標(biāo)含義（特別是雙坐標(biāo)時(shí)）——找出物理量之間的關(guān)聯(lián)性（變化趨勢(shì)與拐點(diǎn)等）——具體化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用表現(xiàn)——推出結(jié)論。

再如以下問題：已知過量含磷物質(zhì)的排放會(huì)致使水體富營(yíng)養(yǎng)化，因此發(fā)展水體除磷技術(shù)非常重要。鐵炭混合物在水溶液中可形成微電池，鐵轉(zhuǎn)化為Fe2+，F(xiàn)e2+進(jìn)一步被氧化為Fe3+，F(xiàn)e3+與

結(jié)合成FePO4沉淀。鐵炭總質(zhì)量一定，反應(yīng)時(shí)間相同，測(cè)得磷去除率隨鐵炭質(zhì)量比的變化如圖所示。請(qǐng)分析當(dāng)m（Fe）：m（C）>1：1.5時(shí)，隨著m（Fe）增加，磷去除率降低的原因。當(dāng)學(xué)生面對(duì)這樣的歸因分析題時(shí)往往會(huì)不知所措，此時(shí)教師通過問題設(shè)置巧妙的引導(dǎo)顯得尤其重要：

①請(qǐng)注意關(guān)鍵詞“反應(yīng)時(shí)間相同”，故磷去除率降低即說明什么？

②影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有哪些？

③結(jié)合題中信息，你認(rèn)為從哪個(gè)因素分析比較合理？

在此引導(dǎo)下，學(xué)生自然而然分析得出當(dāng)m（Fe）：m（C）>1：1.5時(shí)，隨著m（Fe）的增加，形成的微電池?cái)?shù)目減少，溶液中的c（Fe2+）減小，故磷去除率降低。

問題的解決，使學(xué)生深切感受到了不同學(xué)科的相輔相成關(guān)系，因此化學(xué)教學(xué)并不是純粹地尋求知識(shí)的傳授，而是與其他學(xué)科進(jìn)行知識(shí)和能力的融合。問題是激發(fā)和引領(lǐng)課堂的重要?jiǎng)恿碓?，教師在教學(xué)中要通過巧妙設(shè)置問題，創(chuàng)造“問題鏈”引領(lǐng)學(xué)生耐心審題、讀題，通過閱讀提升獲取新信息能力、通過理清邏輯關(guān)系突破知識(shí)盲點(diǎn)，過程中又時(shí)常會(huì)產(chǎn)生意想不到的生成性資源，推動(dòng)著學(xué)生不斷融合多學(xué)科能力，提升問題的高度和廣度，發(fā)揮各學(xué)科知識(shí)的相互促進(jìn)作用，為素養(yǎng)的生成舔磚加瓦。

四、基于學(xué)生創(chuàng)新能力，發(fā)揮問題的驅(qū)動(dòng)力

創(chuàng)新能力是支撐學(xué)生終身發(fā)展的關(guān)鍵能力之一。高中生在前期的學(xué)習(xí)中，已逐步學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)有意義的新知識(shí)、新思想、新事物和新方法，對(duì)簡(jiǎn)單化學(xué)問題的解決能提出可能的假設(shè)，他們豐富的想象能力有利于在追求新知的過程中獲得動(dòng)力，讓知識(shí)體系延伸得更全面。教師要抓住這有利契機(jī)，通過問題的設(shè)立，充分發(fā)揮問題的驅(qū)動(dòng)力，激發(fā)學(xué)生展望未來的學(xué)習(xí)動(dòng)力，促進(jìn)其深度學(xué)習(xí)，見微知著，舉一反三，從而形成終身學(xué)習(xí)的意識(shí)。

高中化學(xué)有很多內(nèi)容可以通過問題的驅(qū)動(dòng)來激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力的提高，如在學(xué)習(xí)電化學(xué)時(shí)，我開設(shè)了“化學(xué)電源”的專題教學(xué)，通過分析比亞迪、特斯拉等著名品牌現(xiàn)有電池的優(yōu)缺點(diǎn)及在電池技術(shù)方面的開發(fā)應(yīng)用等，讓學(xué)生知道新能源汽車的發(fā)展關(guān)鍵在于電池技術(shù)的突破，這極大地點(diǎn)燃了學(xué)生心中對(duì)未來技術(shù)研究的火種，他們個(gè)個(gè)情緒高漲，表示要努力學(xué)習(xí)，共同尋找突破的關(guān)鍵點(diǎn)。

在討論電解法處理二氧化碳過程中還有待進(jìn)一步研究的問題時(shí)，同學(xué)們紛紛提出自己的見解：如何充分利用自然界中產(chǎn)生的二氧化碳、如何尋找高效催化劑以提高轉(zhuǎn)化產(chǎn)率、電解材料的成本問題、反應(yīng)條件的控制和設(shè)備的選擇問題等。學(xué)生在課后帶著這些問題查閱資料，搜集前沿信息，展開激烈的小組討論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并探究，收集實(shí)驗(yàn)證據(jù)，交流探究結(jié)果，這些活動(dòng)在達(dá)成學(xué)生主觀需求的同時(shí)促進(jìn)了學(xué)生自主構(gòu)建知識(shí)、完善知識(shí)體系甚至帶來認(rèn)知結(jié)構(gòu)的重組。

總之，在實(shí)踐教學(xué)中，教師設(shè)置問題時(shí)不僅要遵循符合教材內(nèi)容原則，更重要的是要符合學(xué)生學(xué)情?；趯W(xué)生認(rèn)知的化學(xué)課堂問題的設(shè)計(jì)極其重要，學(xué)生在接受新知識(shí)前的已有經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)結(jié)構(gòu)、對(duì)知識(shí)的疑惑點(diǎn)、多學(xué)科的掌握能力等都是我們問題設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)。教師要把握最佳教學(xué)時(shí)機(jī)原則，充分利用學(xué)生的認(rèn)知沖突適時(shí)設(shè)計(jì)能喚醒學(xué)生認(rèn)知需求的問題，從而帶來認(rèn)知結(jié)構(gòu)的重組，必要時(shí)可組織學(xué)生開展體驗(yàn)式學(xué)習(xí)，力求發(fā)揮問題的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)學(xué)生以各種問題為學(xué)習(xí)起點(diǎn)，以問題為核心規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容、開展學(xué)習(xí)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)把短時(shí)興趣轉(zhuǎn)化為持續(xù)穩(wěn)定的學(xué)習(xí)動(dòng)力，逐步培養(yǎng)學(xué)生具備能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）.北京.人民教育出版社，2020.