運用“問題連續體”優化化學實驗教學設計

莫小衛

（梧州市衛生學校，廣西 梧州 543002）

1 多元智能的“問題連續體”

“DISCOVER問題連續體矩陣”（DISCOVER Problem Comtinuum Catrix）簡稱“問題連續體”。“DISCOVER”中的每一個字母均代表一個詞語的首字母，D代表探索（Discovering），I代表智力（Intellectual），S代表實力（Strengths），C代表能力（Capabilities），O代表觀察（Observing），V代表多樣化與差異（Varied），E代表種族（Ethnics），R代表反饋（Responses），即通過觀察不同文化、不同種族人員的反應，發現他們的智力強項與能力。該理論是以開發學生潛能為目標的“問題體系”，由美國亞利桑那大學的梅克（J.Maker）教授運用多元智能理論創立，這個體系以“問題”為中心，以“方法”為中介，以“答案”為結果，根據學生的智力發展水平構建了5個層次的教學結構，揭示了5種類型的“問題解決”情景對于開發學生潛能的作用。“問題連續體”有3個關鍵理念：（1）多元智能理論；（2）問題解決（這是核心）；（3）整合（即關注如何將不同智能整合到解決開放式問題類型）[1]。

第一類問題：屬感知層次，達到對事實的了解水平。

第二類問題：屬理解層次，達到對事實的理解水平。

第三類問題：屬綜合層次，達到對概念、原理的掌握水平。

第四類問題：屬運用層次，達到對概念、原理的運用水平。

第五類問題：屬探究層次，達到自主探究及創新水平。

上述5類問題可以歸納為封閉性問題（相當于第一、二類問題）、半開放性問題（相當于第三類問題）和全開放性問題（相當于第四和第五類問題），見圖1。

圖1“問題連續體”中的問題類型

從圖1中我們可以看出，問題呈現者提供的信息越多，問題的封閉性就越強；提供的信息越少，問題的開放性就越強。需要說明的是，這不是問題難度的連續體，而是問題開放程度的連續體。封閉端的問題與開放端的問題有可能是同等難度，但總體來講，封閉端的問題更加簡單易懂，而開放端的問題存在多個需要考慮的因素。圖中的曲線意味著在問題類型之間沒有明顯的界限，即這是一個過程漸進的連續體。因此，問題的類型并不重要，重要的是在我們設計問題的時候，要保證問題具有不同的開放程度。“問題連續體”的左端需要聚合型思維，右端需要發散型思維。

“問題連續體”中的問題類型分類標準的特點是：不僅考慮了“問題的結論”，而且考慮了“問題的結構”和“問題解決的方法”[2]。

2 運用“問題連續體”開展化學實驗教學設計

以“混合物的分離和提純”為案例開展教學設計。

2.1 創設情景，認定目標

（第一類問題提出：屬感知層次，達到對事實的了解水平）

師：上節課我們復習了過濾和蒸發操作，學習了SO42-的檢驗方法，討論了Ca2+、Mg2+的檢驗，同學們，你們知道如何檢驗Cl-嗎？

生：采取沉淀的方法，用AgNO3溶液和稀硝酸可以檢驗溶液中的Cl-。

師：很好，現在請檢驗一下自來水中是否含有Cl-。

（學生按照教師的指導進行實驗，教師巡回糾正操作）

（第二類問題提出：屬理解層次，達到對事實的理解水平）

師：同學們的實驗都做得很好，請大家整理好實驗儀器，繼續思考如何將Cl-等可溶性雜質分離出來，獲得純凈的水。

生：加AgNO3溶液和稀硝酸，然后過濾沉淀。

師：過濾完沉淀的溶液是純凈的嗎？

生：不是，還含有其他的雜質離子。

師：那么很顯然，剛才的方法行不通，哪位同學還有更好的分離方法？

生：蒸發，讓水變成氣態，從而和雜質分離。

師：蒸發，對！蒸發后再冷凝，就會獲得純凈的水。這種先蒸發再冷凝的方法，就是我們今天要學習的分離液態混合物的一種常用方法——蒸餾。

2.2 多維互動，主題探究

（第三類問題提出：屬綜合層次，達到對概念、原理的掌握水平）

師：下面我們一起看看蒸餾操作需要哪些儀器？（教師指導學生檢查實驗臺上的儀器）

師（出示蒸餾瓶）：這個燒瓶是什么類型的？

生：圓底燒瓶。

師：再仔細觀察一下。

生（部分）：還有一個支管！

師：對，這種燒瓶叫蒸餾燒瓶，是蒸餾操作的專用儀器，液體將在這里開始蒸發，變為蒸氣。

師（出示冷凝管）：同學們，再仔細觀察一下這個玻璃儀器叫什么？

生：冷凝管。

師：氣體將在這里被冷凝，重新變為液體。

生：冷卻水水流的方向如何？（學生交流討論）

師生（整合信息）：冷水從下口進，從上口出，這與氣體的流向恰好相反，這種操作有利于熱量交換。

師：我們將這種操作叫逆流操作。逆流操作在化工生產中具有重要意義。

師（延伸拓展）：冷凝后的液體經牛角管進入錐形瓶。我們將蒸餾所得到的液體叫餾分。剛開始蒸餾出的部分液體不純凈，要棄去。

師：溫度計大家并不陌生，思考一下，溫度計能不能插入液面以下呢？

生：不能。

師：為什么？

生：因為溫度計測量的是蒸氣的溫度。

師：很好，溫度計的正確放置方法是溫度計的底部應和支管的管口相切。下面由同學們分組實驗（兩個人一組），要注意安全，不要忘記加沸石。

（學生做實驗，教師巡回指導）

師（發展性評價）：同學們本實驗都做得很好。

師：接下來請同學們檢驗蒸餾所得到的液體中是否還含有Cl-。

（學生做實驗，教師巡回指導）

師：請同學們將實驗儀器整理好。那么，還有沒有Cl-呢？

生：沒有了。

師：為什么Cl-能和水分離？

生：因為氯化物的沸點比水高，難揮發。

師：很好。接下來請同學們從蒸餾原理、儀器、操作要點進行全面總結。

2.3 信息整合

（第四類問題提出：屬運用層次，達到對概念、原理的運用水平）

生1：蒸餾是分離沸點不同的液態混合物的方法，用蒸餾的方法可以除去難揮發或不揮發的雜質。

生2：蒸餾的儀器有蒸餾燒瓶、冷凝管、錐形瓶、酒精燈、石棉網、鐵架臺等。

生3：蒸餾燒瓶中需放入少量碎瓷片，以防止液體暴沸。溫度計的底部應和支管的管口相切。冷凝管中冷卻后的水從下口

進，從上口出，采取逆流操作。

師：很好。

（教師播放多媒體視頻：海水淡化工廠的工作片段）

師：有些能源比較豐富而淡水短缺的國家，常利用蒸餾法大規模地將海水淡化為可飲用水，但這種方法的成本很高。尋找淡化海水的其他方法是化學研究和應用研究中的重要課題之一。

師：如果從溶液中提取溶質，我們還可以利用萃取的方法來進行。如從碘水中提取碘，碘在水中的溶解度不大，但在有機溶劑，如四氯化碳中的溶解度很大，從而可以用四氯化碳將單質碘從碘水中提取出來。

（教師指導學生閱讀萃取的有關內容，學生閱讀自學）

師（演示實驗）：取少量碘水于一支試管中，然后向其中加入一定量的四氯化碳，振蕩，靜置。

師：同學們能觀察到什么現象？

生：液體分上下兩層。上層無色，下層為紫紅色，且呈油狀。

師：液體為什么會分層？

生：因為水和四氯化碳互不相溶。

師：下層是什么？

生1：下層是四氯化碳，因為四氯化碳的密度比水大，故在下層。

師：僅僅是四氯化碳嗎？

生2：是碘的四氯化碳溶液。

師：對。我們知道，碘易溶于有機溶劑，而酒精是一種更常見的有機溶劑，那么酒精可不可以當萃取劑呢？

2.4 觀點爭鋒，合作探究

（第五類問題提出：屬探究層次，達到自主探究及創新水平）

生1：可以，因為碘單質在酒精中的溶解度比在水中要大。

生2：不能，因為酒精和水能互溶，不分層，所以不能用于萃取。

師（實驗探究）：取少量碘水于一支試管中，然后向其中加入一定量的酒精，振蕩，靜置。

生：酒精不能用于萃取。

生（策略生成）：萃取的條件：（1）萃取劑不能與原溶液混溶；（2）溶質在萃取劑中的溶解度比原溶劑中大。

師：很好。那么如何將四氯化碳層和水層分開呢？試管顯然不行，用漏斗行嗎？

生：不行，如用漏斗液體會全部流下。

師（出示儀器）：看來我們需要一種能控制液體流速的儀器——分液漏斗。請同學們仔細觀察這種儀器的結構特點。

生1：有玻璃塞。

生2：塞子上有凹槽。

生3：有活塞。

師：分液漏斗可以通過活塞來控制液體的流速。下面我們來學習萃取和分液的實驗操作。

（教師操作演示振蕩、放氣、靜置，并點撥操作要點，學生觀察）

師（操作演示）：待液體分層后，打開活塞。注意觀察，液體怎么不向下流呢？

生：老師你忘記將玻璃塞打開了。

師：很好！分液之前一定要注意將分液漏斗的玻璃塞打開，并且使塞上的凹槽對準漏斗上的小孔，這樣才能保證液體慢慢流出。

（教師操作演示：待下層液體慢慢流出后，立即關閉活塞，將上層液體從上口倒出）

師：請同學們總結一下萃取操作的原理。

生：萃取是利用溶質在兩種互不相溶的溶劑中溶解度不同，使溶質從一種溶劑內轉移到另一種溶劑中的方法。

師：很好，現在各組進行萃取和分液實驗操作。

（學生分組實驗，教師巡回指導）

2.5 鞏固深化，發展提升

練習1.下列各組混合物能用漏斗直接分離的是（ ）A.柴油與汽油 B.汽油與水 C.溴與水 D.水與乙醇

練習2.回答下列問題：（1）分離沸點不同但又互溶的液體混合物,常用什么方法？（2）在分液漏斗中，用一種有機溶劑提取水溶液里的某物質時,靜置分層后,如果不知道哪些液體是“水層”，試設計一種簡便的判斷方法。

（學生做題，教師巡回觀察指導并糾正。請學生公布答案，教師點評）

2.6 凝結主題，延伸拓展

師：我們學習了混合物的分離和提純，如過濾、蒸發、蒸餾和萃取以及離子（SO42-）檢驗的化學實驗方法。在化學實驗及科學研究中，還有許多分離與提純的方法，如分餾等。此外，利用物質的特殊性質來分離和檢驗的方法也有很多，如體檢時用尿糖試紙檢測、法醫常用的DNA測序等，都是非常快捷、準確、安全的方法。

3 思考

（1）運用“問題連續體”開展教學設計，最大的特點是教師要根據教學內容精心設計一些具有啟發性的問題，引導學生去探究，在學生探究的過程中使其知識得到鞏固、思維得到升華。

（2）“問題連續體”教學在教學方式上注重教師的引導、師生的互動交流、學生的分組實驗以及適時的討論總結等方式的靈活運用，極大地提高了學生的學習興趣和學習熱情，從而能夠使學生自覺地、積極主動地獲取知識。

（3）教師在新知識方面要注意尊重學生的基礎和認知順序，在細微之處下功夫，如對冷凝管和分液漏斗這兩種學生以前沒有接觸過的儀器，要講解細致、提問恰當，使學生對這兩種儀器的結構特點和作用及操作要點形成清晰的認識。

（4）運用“問題連續體”開展化學教學，教師在讓學生獲取知識的同時,更要注重對學生化學思維方式和化學實驗方法的培養，要注重讓學生有更多的機會去主動體驗探究過程，以促進學生科學探究能力的形成。

[1]陳愛苾.課程改革與問題解決教學[M].北京：首都師范大學出版社，2004.

[2]唐力.化學教學論與案例研究[M].海口：南方出版社，2001.