優化化學問題情境促進深度學習

黃海淵

摘 要：現階段的課堂教學中，問題情境創設是有效的教學策略，根據課堂教學內容，構建課堂教學情境，指導學生在問題情境中深入思考和學習。高中化學知識難度較大，優化問題情境能較好地深化教學目標，促進學生深度學習，達到高效理解知識的效果。

關鍵詞：高中化學;問題情境;深度學習;策略

高中化學知識內容較為抽象，具有非常強的邏輯性，并且化學知識和生產、生活有著密切關系。作為高中化學教師，借助問題情境構建，激發學生積極主動參與化學學習思考和操作活動，強化探究意識，深入理解知識、內化知識，逐步建構知識體系，促進學生深度學習，對學生未來發展有著重要現實意義。

一、基于認知沖突優化問題情境

課堂教學方式之一即引發認知沖突。當學生腦海中存儲的認知和知識經驗與新知不符時就會產生認知沖突，進而破壞學生思維平衡，學生就會通過學習維持已有認知與現有觀念平衡。高中化學教師在教學過程中借助認知沖突優化問題情境，幫助學生理解化學概念，培養學生良好的批判意識，引導學生開展質疑活動。在認知沖突中，主要有沖突情境、意識沖突和沖突解決三個方面內容。當學生在學習過程中意識到反常情境就可看作批判與質疑，解決沖突即深度理解知識，故而化學教師可基于學生認知沖突優化課堂問題情境設計。例如：在酸的定義和通行知識教學中，先讓學生列舉自身知道的酸的類型，如H2SO4、HNO3、HCl等，隨即讓學生根據自身理解嘗試闡述什么是酸。一般大部分學生在已有認知觀念和知識經驗影響下，認為酸是能夠電離出氫離子的酸性物質。結合學生的認識設計問題：“NaHSO4呈現出酸性，電離時可以產生氫離子，那么它屬于酸嗎？”毫無疑問，該問題會引發學生首次認知沖突，讓學生意識到呈現酸性，并且電離出氫離子的物質不一定全是酸。在這樣的基礎上，引入酸的概念，“電離時生成的陽離子均為氫離子的化合物可稱之為酸”，深化學生對此概念的理解。隨即化學教師讓學生繼續列舉常見的酸參與反應類型。例如：金屬和酸反應后產生氫氣或酸與堿發生中和反應等，再提出問題：“是不是所有的酸和活潑金屬發生反應都會產生氫氣？”通過問題引發二次認知沖突，為學生展示金屬和硝酸反應的內容，讓學生意識到并不是所有的酸都具有酸的通性，加深酸的定義認知，深入理解酸的通性，并形成良好的批判精神與辯證意識，達到深度學習效果。

二、基于學科特征優化問題情境

目前很多高中化學教師在教學中以問題鏈形式優化問題情境，指導學生深度學習。所謂問題鏈即，圍繞教學目標以及學生已有生活經驗、認知水平等將目標要求的知識技能轉化為相互關聯、獨立且層層遞進的問題組。一般問題鏈涵蓋3個及以上問題，通過設置批判性、探究性、情境性的問題鏈指導學生建構和內化化學概念，強化學生批判、創新等高階思維和分析問題、解決問題的能力。化學教師進行問題鏈設計時，需要保證問題的質量，體現出知識之間的聯系，注重學生課堂主體作用，設計層次性的問題。高中化學和初中階段相比，無論知識容量和難度均有所加大，出現學習和理解困難是必然的。借助問題情境，優化問題鏈設計，讓學生在適當情境中理解所學概念知識和原理，準確分析化學反應過程。總而言之，情境問題鏈能調動學生探究化學知識積極性和主動性，體現現代教育強調的人文化與生活化，最重要是有利于培養學生微觀探析與宏觀辨識核心素養，為未來發展做好鋪墊。

以專題“氮與社會可持續發展”教學為例，化學教師設置以下情境問題鏈，促使學生高效理解和掌握該專題重難點知識。問題①：“空氣中漂浮的大量氮氣是否對人體健康造成影響？”問題②：“含氮化合物的現代工業有哪些？”問題③：“含氮化合物合成過程是否會污染環境？”問題④“氮肥對農作物生長有哪些作用？”通過優化情境問題鏈啟發學生思維，并在此過程中將所學化學知識與現實生活相結合，從化合物構成中明確化學性質并探究其作用，樹立正確的化學觀念。再以“氫燃料的應用前景”教學為例，可以這樣創設問題情境，問題①“現實生活中有哪些領域充分利用太陽能？”問題②：“人類運用哪些途徑開發太陽能？”問題③：“在現實生活中運用太陽能面臨哪些重要問題？”問題④：“太陽能高效利用為人類生活帶來哪些優勢？”通過優化問題情境促使學生基于宏觀角度辨識化學知識，拓寬學習視野和思維。從上述教學可看出，高中化學教師以問題貫穿教學始終，并基于問題鏈指導學生思考和學習，全面強化學生化學思維與能力，促進深度學習。

三、基于學生學情優化問題情境

高中化學教師在課堂教學中應做到集思廣益，指導學生從多個角度分析問題，對所學知識才會產生更加深刻的理解，才會積極建構知識體系與內化知識。雖然目前很多教師都會設置探討環節，然而真正參與探討的只有部分優等生或被教師點到名字的學生，根本無法鍛煉部分日常學習中不愿參與探討環節的學生，這些學生更不會自主思考與踴躍表達觀點，反思更不知從何談起。對此，高中化學教師應緊抓學生思維動態，關注動態生成，優化問題情境，充分發揮課堂探討環節優勢作用，通過完善抽人提問或隨機點名等方式刺激不同層次學生深入思考，使學生養成主動思考問題習慣，切實促進深度學習，為高效自主學習做好鋪墊。在課堂教學中，應當注重學生質疑習慣的培養，利用一些不足和錯誤，讓學生認識到每個人都會犯錯，鼓勵學生理解化學知識的同時，針對權威觀點提出質疑，培養學生質疑意識和品質。以“物質的量”教學為例，該單元是高中化學重難點之一，是學生化學微觀和宏觀聯系的橋梁，讓學生從微觀角度對物質和化學反應進行分析，加強學生化學思維培養。縱觀以往課堂教學，由于該單元概念知識脫離學生現實生活，大部分學生表示該單元知識抽象難懂。對此，教師根據學生實際情況，做好問題情境設計和優化，加深學生知識認知，切實開展深度學習活動。

具體來說，可以這樣做。首先優化教學情境。教師先提出問題：“小王下個月要辦婚禮，通過網絡購買口味和類型不同的喜糖，小王想要快速知道每箱喜糖大概有多少，方便平均裝入喜袋，你能想到什么辦法？”之后，讓學生開展課堂討論活動，有的學生認為，可以稱出一顆糖的質量，根據一箱糖的質量得出大概的數量。繼續提出問題：“一顆糖質量較小，隨機有很多誤差，該如何修正？”借助此問題引領學生建立集合體思維方式。學生受到啟發后提出可將相應數量的喜糖作為基本量進行稱重，得出其質量后，基本量×每箱喜糖總體質量/相應喜糖質量=每箱喜糖顆數。針對學生的回答，教師給予肯定，并且將生活情境和化學問題融合：“結合上述問題的思考，如何計算一杯水中有多少水分子？”讓學生思考和討論，依然采取相似的思維方式進行計算。在上述教學中，教師從現實生活過渡至化學問題，促使學生對需借助額外物理量加強微觀和宏觀聯系，讓學生對其有初步的認知，引出物質的量的概念。通過這樣的課堂活動方式，調動學生學習熱情，為深度學習做好鋪墊。其次優化教學問題情境。化學教師根據集合體、基本量等表述，讓學生對“物質的量”化學專用名詞進行了解，教師提出問題：“為什么要引入物質的量？它的提出發揮哪些作用？”學生思考后表述：物質的量的提出是將一定數量的微觀粒子和可以稱量的宏觀物質聯系。結合學生的回答，教師做出補充：“一般在社會生產生活中從宏觀角度實現化學反應發生，對于微觀世界而言，如微粒將需按照一定的個數才能發生化學反應，需引入物質的量解決質量、體積間換算問題，再提出問題：“該如何理解物質的量？”“什么是國際基本物理量以及有哪些？”通過教師的指導和點撥，讓學生認識到物質的量是基本物理量，如長度、質量等。物質的量表示（某種微粒）集合體中所含微粒數多少，通過類比理解物質的量單位摩爾（符號mol）。在上述教學環節中，根據教材內容引入教學資源，提煉其中的有效信息，促使學生深入理解新知。最后優化問題鏈，促進核心概念內化。問題①物質的量描述對象是什么？是否可以說1摩爾氫氣、2摩爾電子、1摩爾氫、1.5摩爾大豆呢？問題②單位物質的量（某種微粒）集合體中所含微粒個數為多少？引出阿伏伽德羅常數，理解其精確值與近似值。問題③單位物質的量的物質質量為多少？根據不同的微粒作為教學案例，讓學生理解微粒數量和質量之間的關系，引出摩爾質量。隨即讓學生以小組合作形式分別計算36gC、28gFe、9gH2o、46gNa+所含有的微粒數。教師基于學生初步理解物質的量基礎上設置問題鏈，使其深化理解物質的量概念。與此同時，教師作為指導者和點撥者可以為學生提供更多用于知識建構背景信息，使學生主動探究知識，并運用類比、歸納、總結等方式體會知識概念建構過程。教師在概念教學中還可讓學生嘗試運用自身語言表述某個概念，檢驗學生理解和掌握知識程度，便于隨時調整教學策略，提高學習質量。

結束語

高中化學教師在新課程改革背景下應充分優化問題情境，發揮其優勢作用，引導學生高效理解和掌握知識，并形成自主探究和思考的學習習慣，促進學生深度學習，不斷提升化學學科關鍵能力。

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