高中化學教學中問題導學的設計原則與應用

黎小兵

摘 要：問題導學的教學方法是根據學生的認識發展規律，以問題為中心，讓學生圍繞問題展開知識的拓展，倡導學生獨立進行學習。高中的化學知識對學生邏輯思維能力及自主思維能力要求較高，因此在高中化學教學過程中，教師應充分利用問題導學對學生進行知識傳授，讓學生在問題解決方面的能力得到提升。本文從“原子結構模型”這堂課的實際教學過程中問題導入的設計以及應用進行討論，分析如何有效培養學生“模型認知和證據推理”核心素養，在激發學生學習的興趣、提高學生獨立思考和創新能力方面取得了較好的教學效果。

關鍵詞：原子結構;化學教學;問題導入;研究與應用

“問題導學”是一種與當代培養學生核心素養要求十分吻合的教學方法。高中化學擁有自身的特點，教師在教學過程中若要完成學生邏輯思維能力以及動手實踐能力的培養，就要敢于突破傳統的教學方法，利用問題導學的方法來進行教學。問題導學作為新興的教學方法，是基于問題的分析與解決上開展的教學，在解決問題的過程中，學生的自主學習能力得到提升，邏輯思維能力得到培養，從而調動了學生學習化學的積極性，使得學習效果與以前相比更加明顯。魯科版高中化學選擇性必修2第一節“原子結構模型”第一課時“原子結構模型”集中體現了模型認知與證據推理的化學學科思維方法。教師運用靈活的問題導學教學方法，可以引導學生逐步深入了解原子結構模型的歷史演變;讓學生感受模型在認識物質結構及實證研究在建立模型上的作用;讓學生學會運用模型解釋自然現象及實驗事實、指引人類實踐活動的方向，通過新的實驗事實修正原有模型。[1]

一、問題導學在化學教學中的設計原則

隨著培養學生核心素養這一理念的提出而產生的問題導學的教學方法對于學生的學習有著至關重要的作用。教師在教學過程中，對于問題的創設要以高考的考試大綱為依據，要以學習者的學習為主，要更多地從化學方面和化學觀念來進行問題的創設。從而引導學生建立化學思維，提高學生的化學認知基礎，為以后在化學解題中利用化學思維解答提供保證，在思考問題中學會學習。[2]

（一）問題的設立上要遵循開放性原則

在教學過程中教師應該多設計一些具有開放性的問題來引導學生思維。首先，由于班級學生程度不同，開放性的問題沒有唯一的答案，適合于各種層次的學生，每個學生都可以有自己的答案，這樣可以充分調動起所有的學生主動參與學習，積極思考。其次，不同的學生思維的角度不同，思維的方式也有不同。由于開放性問題，只給出一定的情境和要求，答案是不唯一。這樣學生可以在很大的空間從多個角度多個方面進行思考。最后互相交流、集思廣益、相互借鑒、相互補充，從而幫助學生有效地突破已有思維方式，有效培養學生的發散思維、創新思維。

這堂課一開始我用我國在核聚變——“人造小太陽”方面取得的成就引入新課。

[問題1.1]請同學們談談自己所了解的原子結構的知識。

這樣的問題，適合每個學生，從而調動全體學生積極參與思考、討論。不同學生從不同程度、不同角度思考，一方面促進學生合作學習，培養學生的發散思維、創新思維，另一方面，我也可通過學生的討論，進一步了解學生已掌握的知識情況，制訂下一步的教學計劃。

（二）問題的設立上要遵循目標性原則

教師對問題的設立要與教學目標一致，不然會引導學生偏離主題，完成不了教學目標。例如：本節課的教學目標之一是引導學生認識思維觀點與科學學說的區別，從思維觀點到科學學說需進行大量實證研究。因此我把古希臘哲學家德謨克利特關于“原子”樸素的模糊的觀點和道爾頓的“原子學說”列下表比較。[3]

[問題1.2]為什么德謨克利特和道爾頓對原子的描述相近，但德謨克利特的只能稱為觀點而道爾頓的卻是學說，從觀點到學說需要做些什么？

道爾頓的原子學說不僅建立在經驗事實基礎上，而且解釋了許多實驗事實、經驗定律，而且經得起科學實驗的檢驗，如倍比定律就被貝采利烏斯的實驗所證實。道爾頓還設計了一整套符號來表示他的理論（見圖1），這些符號圓滿地起到了模型的作用，現在通常稱之為道爾頓臺球式原子模型。[4]

讓學生進一步認識觀點與科學結論的區別，初步體會實驗證據在模型發展中的作用，模型在解釋事實和表示理論時的作用等。通過道爾頓的原子符號體系讓學生初步認識到，符號是表示模型的一種方法，利用符號能夠描述原子的形態，以及原子是如何構成物質的，并且能夠解釋或預測一些事實等。

根據化學史實及實驗事實為證據，推理出新的原子結構模型，從而培養學生通過證據推理建立模型的核心素養。

（三）問題的設立上要遵循層次性原則

高中化學學習過程中，通常化學信息的問題量較大，對于基礎較差的學生很容易產生思維方面的疑惑，學生在學習很長一段時間后仍無法掌握化學反應的原理以及本質。對于信息量較大的問題學習，教師可以設置漸進式的問題對學生進行逐步引導，循序漸進，讓學生由淺入深地進行問題探究，使學生按照化學問題的逐步深入逐漸融入所要學習的內容當中。

在講盧瑟福的核式模型時我先引入“盧瑟福的α粒子散射實驗”（見圖2）。

盧瑟福的α粒子散射實驗現象

1.絕大多數α粒子穿透過金箔后運動方向沒有發生偏轉;

2.少數α粒子運動方向改變較大;

3.極少數α粒子的偏轉很大，幾乎被完全彈回來了。

提示信息：α粒子質量數為4，帶正電，電子的質量不到α粒子的1/7300，金原子質量數為197。[5]

[問題1.3]電子能較大改變α粒子運動方向嗎？

[問題1.4]什么微粒較大改變了α粒子運動方向嗎？

[問題1.5]為什么絕大多數α粒子穿透金箔后運動方向沒有發生偏轉，較大改變了α粒子運動方向的微粒占原子的體積比例大還是小？

[問題1.6]根據盧瑟福的α粒子散射實驗事實，你覺得原子結構應該是怎么樣的？

這一系列的由難到易的提問，引導學生自己建構新模型，進一步體會模型與證據之間的關系，提升學生認知模型的能力。

二、問題導學在化學教學中的應用

隨著社會的不斷進步，學生的學習思維也在不斷拓展。若只是以傳統的教學方法，教師在課堂上利用滿滿的板書教學，這樣只是對教材知識的搬遷和練習題的再現，學生的學習思路只是停留在了知識表面，無法引發學生的深度思考，若教師在教學過程中采用問題導學或者其他新穎的教學方式，就會使學生的學習主體性得到提升，并讓學生在問題的發現和分析解決的過程中，了解自己的不足之處，通過自主探究或者團隊討論提高學習效率。[6]

（一）問題導學在提高學生學習興趣的應用

興趣是促進學生進行自主化學學習的基礎和動力來源，教師利用問題導入教學的方法可以充分調動學生的學習積極性，讓學生在接受知識時保持積極向上的精神狀態，只有這樣才可以更好地引導學生進行化學學習，保障教師的教學質量。所以教師在對問題導入教學進行應用時，可以以問題進行導入，引導學生做些趣味性實驗，在提高學生的學習興趣的同時提升學生的實踐能力，從而促進學生的全面發展。

因此在講完道爾頓所提出的原子模型后，我就叫學生代表上臺演示“陰極射線在磁場中的偏轉”實驗。學生描述完實驗現象，再跟學生講湯姆遜的陰極射線實驗。[7]

[問題2.1]根據剛才陰極射線實驗及湯姆遜的實驗事實從實驗證據能推理出什么，你覺得原子結構應該是怎么樣的？

學生通過該實驗現象發現道爾頓原子模型的不足。

[問題2.2]同學們能不能自己建構新的原子模型，并通過你的模型解釋剛才的實驗事實？

當模型與新的實證研究發生沖突，就需建立新的模型，引導學生自己建構新的模型，經歷科學家研究過程，體驗科學研究的方法。

在教學過程中，教師可以結合課本相關知識為學生創造問題情境，之后引導學生設計實驗、完成實驗。實驗對學生來說永遠都是魅力無窮的，是學生學習化學興趣的源泉。當學生通過對相關實驗的研究后會感到神奇，激發了深入探究的欲望，教師在這個良好的開端下逐步引入一些探究性較強的問題，指導學生對實驗的原理進行探究。學生在教師的問題引導下不斷進行深入探索，從而提高了學生的自主探究能力以及發現問題的能力，提高了教師的教學效率。

（二）問題導學在發散學生思維能力的應用

由于傳統應試教育的影響，學生對問題的思考總是想找出唯一的標準答案，嚴重扼殺了學生的創新能力。因此教師平時上課時，應多設計一些發散性問題進行導學，培養學生發散思維。發散思維是人們在研究某個問題時，為得出新穎的、原創的、不同于傳統的更多結論和方法，從不同方向、不同角度、不同層次、不依常規尋求變異進行思考，充分發揮人的想象力，打破原有思維模式，大范圍、多維度對原有知識、觀念重新組合。是創造性思維的主要成分。

十七世紀初以牛頓和惠更斯為代表的學派對“光是波還是粒子？”這一問題爭論，雙方都出示了許多有力的實驗研究證據，經過長達幾百年的爭論，最終人們接受了光具有“波粒二象性”的觀點。[8]

1924年，德布羅意率先提出了“所有的物質粒子都和光子一樣具有波粒二象性”的假設。

[問題2.3]已知德布羅意公式：P=h/λ=mv，P為動量，λ為波長，m為質量，v為速度，普朗克常數h=6.63×10-34J·S，請同學們根據下表數據計算1V電壓加速的電子及槍彈的波長，通過分析計算結果，你能得出哪些結論？

同學們通過計算：1V電壓加速的電子的波長為1200pm;槍彈的波長為6.6×10-23pm。學生思維頓時被打開，運動的宏觀物質的波長相對本身太小，很難觀察到，而高速運動的微觀粒子的波長相對本身很大，因此表現出很明顯的波動性。

在這個問題的講解中，教師讓學生自己計算，自主思考，自主學習，把一些難以想象的原理在不知不覺中掌握、遷移、融會貫通。通過這種方式對課程進行引導，有助于學生對相關概念更加明確，構建了相關的知識體系，通過自主思考問題發散了學生的思維，使學生的學習效率有所提升。

（三）問題導學在促進學生團隊合作的應用

問題導學法最突出的特點就是，學生在解決問題的過程中可以對問題進行討論，可以請教教師和同學。在高中化學學習的過程中，學生如果還是自己一人埋頭苦學不注重同學之間相互交流，就無法吸取別人寶貴的意見。

例如：在這堂課的最后，我向學生提這么一個問題。

[問題2.4]你知道當今世界研究原子結構有哪些最前沿的方向及成果，研究的意義有哪些？同學們能不能宣傳一下你所知道的當今世界研究原子結構的方向及意義。

同學們通過相互討論決定前后兩桌4人聯合出一份手抄報來宣傳。同學們查閱收集資料，相互討論，引發自主思考以及動手操作，同學之間的感情通過相互合作更加牢固。

結束語

問題導學的教學模式不僅可以調動學生的學習積極性，更能養成學生獨立思考問題的習慣，保證教學質量。高中化學的學習中涉及多種公式定理以及實驗過程，教師在教學中不應偏重于理論知識的傳授，這樣難以幫助學生有效消化所學內容，長此以往學生可能產生厭學的情緒。因此，教師在教學中應在傳統的教學基礎上，積極使用問題導學的方法教學，以此提升學生化學成績，產生學習積極性。

參考文獻

[1]李雙根.高中化學課堂教學“問題導學”模式實踐[J].課程教育研究：學法教法研究，2017.

[2][6]傅國強.高中化學教學中運用問題導學法的實踐研究[J].未來人才，2016：99.

[3][4][5][7][8]北京師范大學，華中師范大學，南京師范大學.無機化學（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2002：14，15，16，27，31.