基于“問題鏈”發(fā)展高中生化學(xué)高階思維策略研究

高穎端

(江蘇省海門中學(xué) 226100)

基金項(xiàng)目：本文系江蘇省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃立項(xiàng)課題《指向高中學(xué)生高階思維養(yǎng)成的高中化學(xué)“問題化教學(xué)研究》階段研究成果(課題立項(xiàng)號(hào)：D/2021/02/246)

1 設(shè)計(jì)問題鏈的基本原則

第一，問題的價(jià)值性.問題鏈的設(shè)計(jì)是為了啟發(fā)學(xué)生的思維能力，因此在提問前教師要先明確提問的目的，再結(jié)合教學(xué)方法確定設(shè)計(jì)問題鏈所想要達(dá)到的教學(xué)目標(biāo).

第二，知識(shí)的關(guān)聯(lián)性.問題鏈一般由三個(gè)或三個(gè)以上的問題組成，而為了凸顯問題鏈的價(jià)值，其中的問題要與學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)相關(guān)聯(lián)，問題之間還要具有一定的聯(lián)系，以保證問題鏈的難易程度適中，銜接流暢，能夠最大限度的調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，不會(huì)因?yàn)閱栴}銜接不當(dāng)而影響學(xué)生思維發(fā)展.

第三，問題的層次性.為了合理的引導(dǎo)學(xué)生思維，問題的設(shè)計(jì)要有明顯的層次性，換而言之，教師在設(shè)計(jì)問題時(shí)，應(yīng)遵循從已知到未知的順序，按照由淺入深的規(guī)律逐步感知和理解知識(shí)，豐富知識(shí)儲(chǔ)備的同時(shí)，發(fā)展自身的能力.

第四，認(rèn)知的主體性.教師與學(xué)生都是課堂中的主體，教師是教學(xué)活動(dòng)的組織者和引導(dǎo)者，學(xué)生才是認(rèn)知主體，學(xué)生分析和理解問題的過程就是主動(dòng)學(xué)習(xí)和發(fā)展的過程，因此問題的設(shè)計(jì)要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，這樣才能發(fā)揮問題鏈的教育價(jià)值.

第五，問題要具有科學(xué)性.實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)學(xué)習(xí)中的重要組成部分，具有較高的嚴(yán)謹(jǐn)性和邏輯性，為了更好的引導(dǎo)學(xué)生思維，教師所提出的問題還要具有科學(xué)性，也就是說問題鏈的設(shè)計(jì)必須要符合客觀事實(shí)，教師所提出的問題及問題所涉及到的情境，都要科學(xué)、合理，不能存在憑空捏造的情況，否則會(huì)影響學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成，不利于唯物主義觀的建立.

2 利用“問題鏈”發(fā)展高中生化學(xué)高階思維的策略

2.1 創(chuàng)設(shè)情境性問題鏈，培養(yǎng)求解能力

合理創(chuàng)設(shè)問題鏈，并將問題解決所需要的知識(shí)與情境相結(jié)合，才能讓有效鍛煉學(xué)生的知識(shí)和技能，并在解決問題的過程中創(chuàng)造出新的知識(shí).

例如，在學(xué)習(xí)“鈉及其化合物”一課時(shí)，為了讓學(xué)生了解鈉的化學(xué)性質(zhì)，認(rèn)識(shí)到鈉與氧化鈉、過氧化鈉的區(qū)別與聯(lián)系，教師可以創(chuàng)設(shè)情境性問題鏈.教師先創(chuàng)設(shè)問題情境：浩瀚的大海美麗而富饒，海洋是一個(gè)巨大的化學(xué)資源寶庫(kù)，其中含有80多種元素，鈉是其中含量較高的元素之一，也是典型的金屬元素.從物質(zhì)分類的角度來研究鈉及其化合物，可以定性認(rèn)識(shí)物質(zhì)的性質(zhì)、變化和用途.由此，可以引發(fā)以下問題鏈：(1)拿出一塊鈉金屬，切開鈉的表面，顏色會(huì)有什么變化？為什么會(huì)出現(xiàn)這種變化？生成了什么物質(zhì)？(2)觀察鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)同學(xué)們歸納鈉溶于水的現(xiàn)象，并推測(cè)可能生成哪些物質(zhì)？(3)鈉與氧氣在不同條件下會(huì)生成氧化鈉和過氧化鈉，它們的性質(zhì)有哪些不同？借助PPT演示氧化鈉、過氧化鈉分別與水、二氧化碳反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及推測(cè)可能出現(xiàn)的產(chǎn)物；(4)大家知道廚房中使用的小蘇打嗎？了解它的用途嗎？小蘇打主要成分是什么？是否觀察過它的樣子？問題鏈共由四個(gè)小問題組成，第一個(gè)問題旨在引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到鈉金屬的還原性，通過切開金屬鈉，讓其與空氣中的氧氣直接接觸，具有銀白色光澤的金屬鈉表面很快就變暗了，從而認(rèn)定其發(fā)生了氧化反應(yīng)，并生成了一層氧化物，這種氧化物就是氧化鈉.第二個(gè)問題則是在第一個(gè)問題的基礎(chǔ)上，探究鈉金屬與水的反應(yīng)，學(xué)生可以在教師的指導(dǎo)下，圍繞問題設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)到鈉的性質(zhì)非?；顫?，能夠與水發(fā)生反應(yīng)，并生成氫氧化鈉和氫氣.第三個(gè)問題則是探究鈉與氧氣在不同條件下的反應(yīng)情況，提問后帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)探究生成物的區(qū)別和聯(lián)系，能夠讓學(xué)生對(duì)鈉元素的還原性有更充分的認(rèn)識(shí).第四個(gè)問題則是從生活角度來探究鈉的化學(xué)性質(zhì)和應(yīng)用途徑，幫助學(xué)生進(jìn)一步掌握鈉金屬的化學(xué)性質(zhì).由此，課堂中通過引導(dǎo)學(xué)生探究難度不同的四個(gè)問題，學(xué)生的思維能夠得到更系統(tǒng)化的培養(yǎng)，對(duì)提高課堂學(xué)習(xí)效率也有較大的幫助.

2.2 創(chuàng)設(shè)探究性問題鏈，發(fā)展創(chuàng)新思維

在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中，教師可以設(shè)計(jì)探究性問題鏈，合理設(shè)計(jì)一系列問題，由淺入深逐步引導(dǎo)學(xué)生思維，鼓勵(lì)他們大膽猜測(cè)、敢于創(chuàng)新.在問題鏈的設(shè)計(jì)中，教師應(yīng)著重在學(xué)生有疑或困惑處設(shè)置問題，起到點(diǎn)撥學(xué)生思維的目的，使學(xué)生順利完成探究.

例如，在學(xué)習(xí)“氯及其化合物”一課時(shí)，在講到氯與水是否能發(fā)生反應(yīng)時(shí)，教師可以設(shè)計(jì)探究性問題鏈，先提出問題：氯氣能否與水發(fā)生反應(yīng)？如果可以發(fā)生反應(yīng)，則會(huì)生成哪些物質(zhì)？如何用化學(xué)方程式表達(dá)？再結(jié)合教材中的實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生提供相應(yīng)的試劑和儀器，通過追問繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生思維：能否利用這些試劑和儀器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，來證明以上的猜測(cè)？問題鏈雖然只有兩個(gè)問題，但都與化學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)，探究過程較為復(fù)雜.教師應(yīng)先利用多媒體展示氯水、硝酸銀溶液、石蕊試劑、鎂條、試管、紅紙條、膠頭滴管、砂紙等材料和試劑，并將學(xué)生分為多個(gè)小組，以小組合作的形式展開討論，合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案.在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生設(shè)計(jì)出的實(shí)驗(yàn)方案為：(1)截取一段鎂條，用砂紙將其外面打磨擦亮，放在一旁備用；(2)取4支干凈的小試管分別標(biāo)記上A、B、C、D，放在一旁備用；(3)向A、B、C、D 4支試管中加入3mL的氯水，放在一旁備用；(4)向A、B、C、D 4支試管中對(duì)應(yīng)加入鎂條、3滴硝酸銀溶液、一塊紅色紙條、3滴石蕊試液，靜置并觀察試管中發(fā)生的現(xiàn)象.設(shè)計(jì)完實(shí)驗(yàn)方案后，教師繼續(xù)提出問題：請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析結(jié)果，最后你能得出什么結(jié)論？基于此，在完成實(shí)驗(yàn)后再次提出問題，讓學(xué)生思維得到進(jìn)一步的發(fā)散，從而達(dá)到點(diǎn)撥學(xué)生思維，提高教學(xué)效率的目的.

2.3 創(chuàng)設(shè)批判性問題鏈，發(fā)展批判思維

批判精神是培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑能力的前提，在設(shè)計(jì)批判性問題鏈時(shí)，教師需要從一些基本的、常見的、有價(jià)值的問題或結(jié)論出發(fā)，利用問題快速調(diào)動(dòng)學(xué)生的好奇心和探究欲望，以便主動(dòng)參與到批判性問題的探究中，使批判思維得到培養(yǎng)和發(fā)展.

例如，在學(xué)習(xí)“物質(zhì)的量”一課時(shí)，教師可以圍繞教材中的例題設(shè)計(jì)批判性“問題鏈”，引導(dǎo)學(xué)生在思考、質(zhì)疑、修正和完善中，逐漸形成批判性思維.如例題為：配置500mL 0.1mol/L NaOH溶液，需要NaOH的質(zhì)量是多少？這一題目的難度并不高，考查的是學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的靈活運(yùn)用，在解題前需要先通過物質(zhì)的量濃度的定義，根據(jù)公式求出NaOH的物質(zhì)的量，再根據(jù)題目中給出的關(guān)系，求出NaOH的質(zhì)量.但對(duì)于高中生來說，初次接觸這類題型還是有一定的難度，教師可以圍繞例題設(shè)計(jì)問題鏈，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)產(chǎn)生疑問，通過對(duì)學(xué)生思維的點(diǎn)撥，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的探究.如：(1)直接用固體或液體試劑來配置一定物質(zhì)的量濃度的溶液，要求較為精準(zhǔn)時(shí)，需要使用哪些容器呢？(2)用固體配置溶液時(shí)，應(yīng)該如何選擇容量瓶呢？(3)配置100mL 1.00mol/L NaCl溶液時(shí)，應(yīng)該如何計(jì)算NaCl固體的質(zhì)量呢？根據(jù)教師提出的問題鏈，學(xué)生需要運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決問題，過程中會(huì)遇到問題，也會(huì)產(chǎn)生質(zhì)疑，教師應(yīng)耐心引導(dǎo)學(xué)生逐一解決問題.教師應(yīng)先帶領(lǐng)學(xué)生分析例題，結(jié)合物質(zhì)的量濃度的定義和公式nB=cB·V，先求出NaOH的物質(zhì)的量：n(NaOH)=c(NaOH)·V[NaOH(aq)]=0.1mol/L×0.5L=0.05mol，再通過質(zhì)量與物質(zhì)的量的關(guān)系，根據(jù)公式m=n·M，得出NaOH的質(zhì)量為：m(NaOH)=n(NaOH)·M(NaOH)=0.05mol×40g/mol=2g，因此得出正確答案為需要NaOH的質(zhì)量是2g.再分析前兩個(gè)問題，學(xué)生通過翻閱教材，查找資料發(fā)現(xiàn)，為了保證配置溶液的精準(zhǔn)性，確實(shí)會(huì)使用容量瓶等精密的儀器，容量瓶常用的有50、100、250、500、1000mL等種類，可以根據(jù)所配溶液的體積和溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度，來計(jì)算出所需溶質(zhì)的質(zhì)量，再根據(jù)要配置的溶液體積來選擇大小適宜的容量瓶.之后，再分析第三個(gè)問題，旨在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考，通過改變題目中的條件，引導(dǎo)學(xué)生逆向思考，通過對(duì)公式的轉(zhuǎn)換，計(jì)算出NaCl固體的質(zhì)量，以此來幫助學(xué)生攻克學(xué)習(xí)中的重難點(diǎn)，促進(jìn)批判思維的形成并提高學(xué)習(xí)效率.

2.4 創(chuàng)設(shè)圖解性問題鏈，強(qiáng)化知識(shí)理解

所謂“圖解”就是利用圖形來進(jìn)行分析或推導(dǎo)，它具有非常直觀、形象的作用，合理運(yùn)用能夠起到歸納和整理的作用，讓學(xué)生對(duì)知識(shí)有更直觀的認(rèn)知，更方便理解和記憶.教師可以根據(jù)化學(xué)知識(shí)之間的聯(lián)系，合理設(shè)計(jì)圖解性問題鏈，幫助學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解.

例如，在學(xué)習(xí)“金屬材料”一課時(shí)，為了幫助學(xué)生系統(tǒng)化掌握知識(shí)，了解知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系，教師還應(yīng)創(chuàng)設(shè)圖解性問題鏈，有效借助圖像、表格、思維導(dǎo)圖等輔助工具梳理學(xué)生思維.首先，在課堂中教師要先引入課題，通過展示金屬制品的圖片，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到金屬材料與生活之間的緊密聯(lián)系，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.接著，為了鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生自行閱讀教材，發(fā)現(xiàn)并提出問題，教師也應(yīng)掌握教材內(nèi)容，一般學(xué)生提出問題后能夠及時(shí)為其解答.之后，教師設(shè)計(jì)問題鼓勵(lì)學(xué)生自主探究，如金屬具有哪些物理性質(zhì)？金屬的用途由什么來決定？什么是合金？小組討論、交流后回答，過程中學(xué)生的形象思維能夠得到有效的調(diào)動(dòng)，想象能力能夠得到提高，同時(shí)，教師也可以對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的情況有初步地了解.其次，在講解完理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，教師設(shè)計(jì)圖解性問題鏈，要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)畫出“鐵三角”“鋁三角”或是以鐵、鋁為中心畫出思維導(dǎo)圖，在繪制的過程中，學(xué)生可以對(duì)鐵、鋁以及化合物之間的關(guān)系有更深入地理解.在學(xué)生繪制的過程中，教師需要在教室中來回巡視，在發(fā)現(xiàn)其繪制的圖表出現(xiàn)問題時(shí)，可以利用提問的方式對(duì)其進(jìn)行引導(dǎo)，讓其認(rèn)識(shí)到自己思維上的誤區(qū)，加以改正.由此，本課知識(shí)點(diǎn)能夠更加直觀的呈現(xiàn)在學(xué)生的眼前，同時(shí)利用圖表展示出知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在關(guān)系，從而對(duì)知識(shí)點(diǎn)有更深入的了解，有助于進(jìn)一步鞏固知識(shí)點(diǎn).另外，圖解性問題鏈的設(shè)計(jì)還能夠幫助學(xué)生梳理思維，避免學(xué)生在學(xué)習(xí)中出現(xiàn)知識(shí)混淆的問題.