方紅梅?魏天文

【摘 要】“以問題情境為主線”的教學(xué)模式旨在研究教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教材內(nèi)容，在不同課程內(nèi)容和課程類型的教學(xué)中，如何合理組織情境素材、創(chuàng)設(shè)問題情境主線貫穿整個(gè)教學(xué)課堂、逐層引導(dǎo)學(xué)生沿主線在真實(shí)情境中探究問題、完成對(duì)知識(shí)的構(gòu)建，從而解決化學(xué)的實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，使每個(gè)學(xué)生的核心素養(yǎng)得到不同程度的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】問題情境 邏輯順序 核心素養(yǎng)

化學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要基礎(chǔ)，是與生產(chǎn)生活緊密聯(lián)系的學(xué)科，情境素材豐富，可來(lái)源于社會(huì)生活、化工制造、學(xué)術(shù)研究、實(shí)驗(yàn)成果、圖表數(shù)據(jù)、化學(xué)史料等，《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》也給出了很多情境素材使用建議。情境認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào)將學(xué)習(xí)的內(nèi)容置于知識(shí)產(chǎn)生的特定社會(huì)情境中，使學(xué)習(xí)者參與真正的文化實(shí)踐。情境教學(xué)不是提前將準(zhǔn)備好的內(nèi)容教給學(xué)生，而是在課堂上展現(xiàn)出與現(xiàn)實(shí)專家解決問題相類似的探索過(guò)程，提供解決問題的原型，并指導(dǎo)學(xué)生探索[1]。

“以問題情境為主線”的教學(xué)模式旨在研究教師如何合理組織情境素材，創(chuàng)設(shè)問題情境主線，逐層引導(dǎo)學(xué)生沿主線在真實(shí)情境中探究問題，完成對(duì)知識(shí)的構(gòu)建，從而解決化學(xué)的實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，使每個(gè)學(xué)生的核心素養(yǎng)得到不同程度的發(fā)展。

一、問題情境主線創(chuàng)設(shè)的基本模型

問題情境主線的創(chuàng)設(shè)是將情境素材與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，按照知識(shí)邏輯和學(xué)生的認(rèn)知邏輯形成知識(shí)線，按照情境素材之間的大小包含關(guān)系及邏輯關(guān)系形成情境線，再將知識(shí)線和情境線融合成能承載化學(xué)知識(shí)和能力的具體的問題情境主線。形成情境線或知識(shí)線的邏輯順序決定了問題情境主線的創(chuàng)設(shè)策略。

二、知識(shí)線的創(chuàng)設(shè)策略

知識(shí)內(nèi)容的邏輯順序必須滿足知識(shí)發(fā)展和科學(xué)研究規(guī)律以及學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律。比如，“氧化還原反應(yīng)”一課中，知識(shí)的邏輯順序就是氧化還原反應(yīng)概念的研究和發(fā)展順序：得氧失氧→化合價(jià)升降→電子轉(zhuǎn)移，以此知識(shí)線主導(dǎo)情境線的創(chuàng)設(shè)。此邏輯順序以學(xué)生已有的得氧失氧的認(rèn)知為基礎(chǔ)，從宏觀到微觀再到本質(zhì)，由表及里，逐步揭示氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建氧化還原反應(yīng)的認(rèn)識(shí)模型。

常見知識(shí)線的創(chuàng)設(shè)策略有四種類型。

第一，按照“宏觀現(xiàn)象→微觀探析→符號(hào)表征→建立模型”的邏輯順序創(chuàng)設(shè)知識(shí)線。主要適用于探究體系中微粒的相關(guān)行為，如離子反應(yīng)、化學(xué)平衡、鹽類的水解和電解等內(nèi)容。例如，離子反應(yīng)的內(nèi)容按照“氯化鈉固體、氯化鈉溶液的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)→從氯化鈉固體、氯化鈉溶液的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析→用電離方程式進(jìn)行符號(hào)表征→建立離子反應(yīng)的概念模型”的邏輯順序構(gòu)建主線，既發(fā)揮了實(shí)驗(yàn)在化學(xué)概念形成中的重要作用，也體現(xiàn)了模型在揭示本質(zhì)中的重要作用。

第二，按照“物質(zhì)的用途→用價(jià)類觀預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)→實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的性質(zhì)→解決與物質(zhì)相關(guān)的真實(shí)問題”的邏輯順序創(chuàng)設(shè)知識(shí)線。主要適用于探究物質(zhì)的性質(zhì)。例如，“探究亞硝酸鈉性質(zhì)”可以按照“亞硝酸鈉在肉類食品加工中的應(yīng)用→用價(jià)類觀預(yù)測(cè)亞硝酸鈉的性質(zhì)→實(shí)驗(yàn)探究亞硝酸鈉與硝酸銀溶液的性質(zhì)、亞硝酸鈉的氧化性和還原性→用探究得出的亞硝酸鈉的性質(zhì)解決亞硝酸鈉中毒和工業(yè)廢水中亞硝酸鈉的處理問題”構(gòu)建知識(shí)線。這體現(xiàn)了宏觀和微觀相結(jié)合的思想，強(qiáng)化了學(xué)生的證據(jù)推理意識(shí)。

第三，按照“物質(zhì)的用途→物質(zhì)的性質(zhì)→物質(zhì)的結(jié)構(gòu)模型分析→符號(hào)表征化學(xué)反應(yīng)”為邏輯順序創(chuàng)設(shè)知識(shí)線，遵循“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學(xué)學(xué)科基本觀念。主要適用于有機(jī)物的學(xué)習(xí)。例如，“乙醇”一課可以按照“乙醇的用途→乙醇的性質(zhì)→乙醇的結(jié)構(gòu)模型分析→符號(hào)表征乙醇的化學(xué)反應(yīng)”創(chuàng)設(shè)知識(shí)線，使學(xué)生體會(huì)認(rèn)識(shí)有機(jī)物的一般思路，強(qiáng)化有機(jī)物的認(rèn)知模型。

第四，按照“個(gè)例→性質(zhì)→歸納提煉規(guī)律→應(yīng)用解決問題”邏輯順序構(gòu)建知識(shí)線。主要適用于化學(xué)原理的學(xué)習(xí)。例如，概念原理內(nèi)容“元素周期律”按照“以第3周期的元素為個(gè)例探究性質(zhì)→歸納提煉同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律→用結(jié)構(gòu)解釋規(guī)律”創(chuàng)設(shè)知識(shí)線，探究過(guò)程借助實(shí)驗(yàn)和事實(shí)分析，從具體到抽象再到具體，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。

三、情境線的創(chuàng)設(shè)策略

真實(shí)的情境素材由于其類型、大小的不同，導(dǎo)致了情境線的創(chuàng)設(shè)邏輯也不同。有的情境素材本身就有研究進(jìn)程或理論發(fā)展的順序，如合成氨發(fā)展史，科學(xué)家研究合成氨的發(fā)展過(guò)程就是一條情境線。有的素材情境小而散，如碳酸鈉和碳酸氫鈉的用途，這就需要先確定知識(shí)線，再以知識(shí)線為主導(dǎo)創(chuàng)設(shè)情境線。當(dāng)一個(gè)大的情境素材可以承載或挖掘知識(shí)主題時(shí)，我們還可以從這個(gè)大情境中剝離出多個(gè)小情境，先創(chuàng)設(shè)情境線，再以情境線為主導(dǎo)，創(chuàng)設(shè)知識(shí)線。常見情境線的創(chuàng)設(shè)邏輯有如下幾類。

第一，與化學(xué)史有關(guān)的情境素材，一般都體現(xiàn)了科學(xué)家探索、研究知識(shí)的歷程以及化學(xué)知識(shí)研究的步驟和方法，可以以知識(shí)研究和發(fā)展的歷史進(jìn)程為邏輯順序直接創(chuàng)設(shè)情境主線。如氧化還原反應(yīng)概念的發(fā)展史、氯氣的發(fā)現(xiàn)史、合成氨工業(yè)的發(fā)展史、硫酸工業(yè)和硝酸工業(yè)的發(fā)展史、阿司匹林的發(fā)展史、原子結(jié)構(gòu)的發(fā)展史、電池的發(fā)展史等。以這些化學(xué)史中知識(shí)的研究和發(fā)展進(jìn)程就可以創(chuàng)設(shè)一條情境線。例如，“化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控”一課中以合成氨工業(yè)的發(fā)展史為邏輯順序創(chuàng)設(shè)情境主線，再用合成氨研究發(fā)展的時(shí)間軸將“合成氨生產(chǎn)條件的確定”的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行串聯(lián)和融合，創(chuàng)設(shè)成問題情境主線。

第二，與工業(yè)生產(chǎn)有關(guān)的情境素材，其本身就包含了很多工業(yè)生產(chǎn)的步驟和環(huán)節(jié)，承載著豐富的學(xué)科知識(shí)和方法，如硝酸工業(yè)、硫酸工業(yè)、電鍍工業(yè)、從海水中提取溴、工業(yè)煙氣脫硫、金屬礦物的開發(fā)利用等，這些情境素材涉及與工業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的生產(chǎn)原理、生產(chǎn)條件、生產(chǎn)設(shè)備、原料處理、產(chǎn)物檢驗(yàn)、測(cè)定產(chǎn)率以及環(huán)境保護(hù)等很多化學(xué)知識(shí)。可以從中剝離拆分幾個(gè)相關(guān)聯(lián)的小情境，按照由表及里、由淺入深、層次遞進(jìn)、連續(xù)一致的原則創(chuàng)設(shè)出情境線。例如，可以從“工業(yè)制硝酸”的大情境中逐層拆分出幾個(gè)小的情境創(chuàng)設(shè)情境線進(jìn)行生產(chǎn)原理和流程的分析：工業(yè)制硝酸的原理→讓NOx完全轉(zhuǎn)化為硝酸的生產(chǎn)措施→硝酸工業(yè)的尾氣處理→硝酸工業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備。又如，“海水資源的開發(fā)和利用”中，以海水中提取溴為大情境，以工業(yè)提取溴的工業(yè)流程構(gòu)建情境主線：原料選取→物質(zhì)轉(zhuǎn)化→產(chǎn)品分離→從海水中提取物質(zhì)的工業(yè)生產(chǎn)模型。

第三，按照一個(gè)實(shí)驗(yàn)大情境為中心，按照“提出假設(shè)→實(shí)驗(yàn)探究→發(fā)現(xiàn)新問題→實(shí)驗(yàn)探究→解釋結(jié)論”構(gòu)建情境主線或者以一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)裝置的連接、用途和改進(jìn)為探究情境創(chuàng)設(shè)情境線。例如，配制一定濃度的溶液、海帶中碘元素的檢驗(yàn)、食品中鐵元素的檢驗(yàn)、探究食品中的添加劑、簡(jiǎn)易電池的設(shè)計(jì)與制作等。以“測(cè)定黑木耳中鐵元素的含量”一課為例，以黑木耳能補(bǔ)鐵為大情境逐層拆分出幾個(gè)小情境，按照“對(duì)黑木耳中鐵元素的存在形態(tài)提出假設(shè)→用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行黑木耳中鐵元素的檢驗(yàn)→定量測(cè)定黑木耳中的鐵元素”創(chuàng)設(shè)出實(shí)驗(yàn)情境線。

知識(shí)線和情境線創(chuàng)設(shè)可以互為主導(dǎo)，既可以按照一定的邏輯順序先創(chuàng)設(shè)情境線，以情境線主導(dǎo)知識(shí)線的構(gòu)建，最后生成問題情境主線；也可以按照一定的邏輯順序先創(chuàng)設(shè)知識(shí)線，以知識(shí)線主導(dǎo)情境線的構(gòu)建，最后生成問題情境主線。知識(shí)線和情境線的創(chuàng)設(shè)都需要服從教學(xué)目標(biāo)，體現(xiàn)化學(xué)核心知識(shí)，符合學(xué)生認(rèn)知水平。

教師通過(guò)融合情境線和知識(shí)線，將知識(shí)轉(zhuǎn)化為問題，使問題植根于情境中。例如，在合成氨工業(yè)發(fā)展的情境線中，教師從“1903年到1905年間，哈伯一直在研究合成氨的生產(chǎn)條件”的情境中創(chuàng)設(shè)的問題為：①理論上從哪幾個(gè)方面進(jìn)行合成氨生產(chǎn)條件的研究？②如何確定合成氨的生產(chǎn)條件？這兩個(gè)問題涉及溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑等外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡影響的核心知識(shí)，學(xué)生在真實(shí)情境中通過(guò)對(duì)問題的探究既鞏固了核心知識(shí)，又建立起了知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系。學(xué)生沿著問題情境主線在探究問題和解決問題的過(guò)程中，還會(huì)通過(guò)認(rèn)知沖突形成新的生成性問題。例如，學(xué)生在討論合成氨生產(chǎn)條件—壓強(qiáng)—時(shí)，就產(chǎn)生了生成性問題：“壓強(qiáng)對(duì)合成氨速率和產(chǎn)率的影響是一致的，那么哈伯為什么選擇200大氣壓的生產(chǎn)條件？壓強(qiáng)不是越高越好嗎？”借助生成性問題的探究，學(xué)生將認(rèn)知沖突轉(zhuǎn)化為認(rèn)知同化，將固定思維轉(zhuǎn)化為發(fā)散思維，問題情境主線也隨著思維的碰撞而跌宕起伏。

目前高考的命題原則是以真實(shí)情境為測(cè)試載體、以實(shí)際問題為測(cè)試任務(wù)、以化學(xué)知識(shí)為解決問題的工具，考查學(xué)生的關(guān)鍵能力和必備品格，體現(xiàn)“一核四層四翼”高考評(píng)價(jià)體系的要求。教師在教學(xué)中應(yīng)重視創(chuàng)設(shè)真實(shí)且富有價(jià)值的問題情境主線，以引導(dǎo)學(xué)生開展自主探究活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 王旭紅.情境認(rèn)知理論及其在教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 當(dāng)代教育論壇（學(xué)科教育研究），2008（10）： 9-11.

本文系湖北省教育學(xué)會(huì)“十三五”規(guī)劃重點(diǎn)課題“以問題情境為主線的探究式教學(xué)”（課題編號(hào)：2019B19001）研究成果。

（作者單位：1. 湖北省天門中學(xué)；2. 湖北省天門市教育科學(xué)研究院）

責(zé)任編輯：孫昕