高中化學問題解決型課堂的創建策略探析

許其棟

問題解決型課堂作為新課改的一種教學模式,受到了廣大教師的關注。但是,傳統教學模式的影響之下,學生在學習過程中無法激發其學習興趣,對學習缺乏足夠的熱情,教師也沒有足夠的時間和精力進行教學設計,這在一定程度上影響了教師與學生之間關系的建立,阻礙了教育改革目標的實現。因此,在新課改要求下,高中化學課堂教學也要與時俱進,根據課程改革的要求來創建高效課堂,以學生為本,注重學生的思維發展。我們要對化學教學模式進行改革和創新,使學生的學習能力得到有效培養。問題解決型課堂教學模式是以培養學生創新能力為主要目標的課堂教學模式,在這種模式下,學生在學習過程中提出問題和解決問題時由“被動”變“主動”。這種模式可以充分發揮學生的學習積極性和主動性,使其自主發現問題、解決問題,為高中化學教學目標的實現奠定基礎。為此,文章將以高中化學教學為例,來談談如何創建“問題解決型課堂”教學模式。

一、關于問題解決型課堂的概念

蘇聯教育學家馬赫穆托夫首先提出了“問題式”的教學理論,并率先推行了“問題式”的教學模式,經過幾代人的改進,現在已經是公認的具有可行性的教學模式。問題教學是一種以創設問題情景、提出問題和解決問題為核心的發展性教學。在問題式教學中,要培養學生的創造性、自主性,就必須使學生不僅要掌握知識,還要了解知識的獲取方法和過程。新課程倡導培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力,以問題為核心的化學教育和學習,就是利用問題來組織、引導和調控化學教育,讓學生能夠積極、主動地參加到化學的學習中來,在分析和解決問題的同時,更好地了解和應用化學知識,并對他們的創造力和實踐能力進行了培養。

問題解決型課堂是以學生為主體,以教師為主導,通過“問題解決”這一核心活動,引導學生進行自主學習、合作交流、探究實踐的教學模式。高中化學是一門實踐性較強的學科,其教育功能就是通過化學實驗將理論知識轉化為解決實際問題的能力。學生是課堂教學的主體,教師則起到引導、點撥、規范、激勵和評價的作用。所以說,解決型課堂是以學生為中心的課堂教學模式,通過一系列“問題解決”活動,實現“以生為本”的教學理念。即教師通過創設情境和提出問題,讓學生在主動參與中發現問題、解決問題,從而提高學生的學習能力。

二、高中化學問題解決型課堂特點

在高中化學課堂教學中,學生通過思維與發現活動,不斷地發現問題、提出問題、解決問題,是一種創造性的學習過程。它關注學生的發展,注重培養學生的問題意識和探索精神,讓學生在探究中發現和解決問題,努力實現教學過程的最優化。

(一)注重創設情境

情境創設是指教師在教學中根據教學內容和要求,有意識地創設生動活潑、引人入勝的學習情境,以引起學生的注意,激發學生的興趣。以此為前提,教師要精心設計問題情境,設置懸念或引入矛盾,使學生產生強烈的求知欲望。在“化學反應中能量變化規律”的教學中,創設這樣一個情境:將一個裝有1克碳酸鈉和10mL無水乙醇的燒杯放在一起比較觀察。為什么同樣溫度下反應前后質量不變,而碳酸鈉較乙醇體積小而質量大?學生在這樣的情境中展開了熱烈的討論和探究。結果發現:乙醇中含有新形成鍵的氫原子(H+),而碳酸中含有氫原子(H+)、碳酸根(COO-)。以此,啟發學生主動發現問題,激發學生的求知欲望。教師在課堂中通過創設問題情境,激發學生的學習興趣,讓他們從情境中主動提出問題,促使他們積極地去發現問題、探究問題。

(二)注重學生獨立思考、自主解決問題

在化學課堂上,學生不僅要學習知識,而且還要思考。在問題解決型課堂中,教師以問題為載體,引導學生發現和提出問題,在不斷地分析、思考的過程中培養學生的學習能力,讓學生掌握主動學習、探索學習的方法和途徑。高中化學教師應充分發揮自身的主導作用,創造有利于學生自主發展的空間和條件。教師應鼓勵學生通過自身的努力,去發現和解決問題,引導學生從被動地接受知識轉化為主動學習;鼓勵學生通過問題解決活動發現和提出問題,自主地探究學習;鼓勵學生通過合作交流、相互探究等形式積極思考、主動參與,自主地解決問題。學生通過化學問題的解決,不僅獲得了知識和技能,更重要的是獲得了方法和策略,在探索過程中發現了規律,提高了分析與解決問題的能力。因此,教師在課堂上要善于引導學生發現問題。

(三)注重學生之間的合作學習

隨著新課改的不斷深入,教師應注重學生綜合素質的提高,轉變教學觀念,注重學生間的合作學習,促進學生之間的共同進步。但是,在傳統教學模式影響下,教師很少主動與學生進行交流和溝通,也很少和學生進行互動,導致其在課堂上缺少激情和熱情。因此,在高中化學問題解決型課堂教學中,教師應注重與學生進行有效的交流和溝通,以建立和諧、平等的師生關系。在教學過程中,教師可根據學生的學習狀況和實際能力對其進行合理分組,并為每組分配合理的學習任務。教師應為學生制訂相應的學習目標和方向,并及時與每組學生進行交流、溝通。這樣的教學模式能使學生在合作學習中感受到教師對其的重視和關心程度,從而激發學生對化學課程的學習熱情。此外,通過小組合作學習的模式促進小組成員共同進步和發展,使小組成員之間建立相互幫助、相互鼓勵的良好關系。

三、高中化學問題解決型課堂實施的意義

問題解決型課堂是指教師通過創設情境、提出問題并引導學生自主探究、合作交流、解決問題的課堂,主要關注學生解決問題能力的培養,教學活動通過對問題的分析、決策與實施,促進學生創新精神和實踐能力的培養。它不同于傳統教學模式,主要以學生為中心,以“知識傳授”為主,其強調通過師生互動、生生互動和自主學習,使學生在教師的指導下主動獲取知識并加以應用。新課標中明確提出要注重培養學生的實踐能力與創新能力。因此在高中化學課堂中實施問題解決型教學模式是時代發展的需要,是對傳統教學模式的補充與完善。那么實施問題解決型課堂對高中化學教學有哪些意義呢?

(一)有利于提高學生的思維能力

問題解決型課堂有利于發展學生的思維能力,提高其綜合素質。在傳統教學中,教師總是按照課本上的內容一字一句地講解,學生聽得很認真,但卻始終無法真正理解老師的意思。但是問題解決型課堂卻能讓學生帶著問題學習,并且將所學的知識運用到實際生活中去。在這個過程中,學生能主動去思考、探究,并根據問題進行分析和推理,這不僅能提高學生的學習能力、解決問題的能力和創新能力,還能提高其思維能力。

(二)有利于發展學生的個性特質

問題解決型課堂的主要目標之一是培養學生的創新精神和實踐能力。因此,在教學過程中,教師要引導學生積極探索和創新,發展他們的個性特質。但化學學科具有較強的科學性、邏輯性和嚴謹性,使得很多學生望而生畏。因此,教師應多為學生提供問題解決型課堂的實踐機會。在這種情境中,教師可以讓學生充分利用各種資源收集資料、制作模型、分析論證等,從而加深對所學知識的理解。這樣不僅可以激發學生探究問題、發現問題和解決問題的熱情,同時也可以提高學生解決實際問題的能力。

(三)有利于全面提高教師素養

傳統的化學教學模式主要以教師為中心,而在問題解決型課堂中,教師與學生成為學習活動的共同體,在這種新的課堂模式中,教師的角色將發生巨大轉變,即從“傳授者”向“設計者”和“促進者”轉變。在問題解決型課堂中,教師要從傳統的“知識傳授者”變為學生學習的合作者、引導者、促進者。因此教師必須不斷提高自身素質,具備新課程理念下化學學科核心素養以及新課程改革理念下的化學學科思想。教師應該主動去探索新課程下問題解決型課堂,不斷創新教育理念,完善教學方法以及教學手段,提高自身的專業素養,這樣才能更好地適應新時期新形勢下的新要求。

四、問題解決型課堂在高中化學中的應用策略

在高中化學教學中,教師需要積極地開展問題解決型課堂教學模式的應用工作,以提高學生的化學知識應用能力。文章針對問題解決型課堂在高中化學教學中的應用進行了深入的分析和研究,并結合個人實際經驗提出了一些問題解決型課堂在高中化學教學中的應用策略。

(一)創設有效問題情境,提高學生解決化學問題的能力

高中化學教學中,教師在課堂上應該創設一些有效的問題情境,引導學生積極思考,鼓勵學生積極主動地參與到課堂教學過程中。對學生來講,問題情境的創設能夠促進其學習熱情和積極性的提高,激發對化學知識和化學規律的探索興趣,從而提高他們解決化學問題的能力。因此,教師在開展高中化學教學時,應該在課堂上創設一些有效的問題情境,以提高學生解決化學問題的能力。

例如,在學習“金屬與酸反應”時,教師可以為學生創設一些有關于金屬與酸反應的情境:金屬鈉和硝酸銅溶液在常溫下反應;金屬鈉和鹽酸溶液在常溫下反應;金屬鈉和氯化銨溶液在常溫下反應;金屬鈉和氫氧化鈉溶液在常溫下反應;金屬鈉和水溶液在常溫下反應。讓學生通過實驗驗證金屬與酸反應的類型和現象,并且讓學生經過實驗觀察,學會記錄實驗現象,描述反應原理。

高中化學問題情境的創設,需要遵守這樣三個原則:一是目的性原則。即問題情境的創設需要有利于教學目的的實現,要讓學生在情境中思考問題、探究問題并最終解決問題,在不斷的思考、探究和解決中,一步步朝著預先設定的教學目標靠近。二是啟發性原則。即問題情境要盡量對學生的思考和探索有啟發誘導的作用,要讓學生在問題情境中受到啟發,并基于啟發性的思考找到解決問題的方法,為最終解決問題做好鋪墊。三是切實性原則。即問題情境的創設要做到理論和實踐的聯系,要讓情境切合實際生活,以幫助學生將生活經驗遷移到問題的探索過程中,基于已有的經驗對問題生成解決方案,提升解決問題的質量和速度。

一般而言,要創設有效的可以幫助學生訓練解決化學問題能力的問題情境,可以從以下幾個方面進行。

1.基于操作實驗而創設問題情境

基于實驗操作而創設問題情境,可以從以下兩個方面實現:一是把實驗過程分解為多個問題解決環節。教師要圍繞教學重點和難點來設計相應的化學實驗,細化實驗過程,為每個關鍵的過程設置一個探究性任務,即將整個實驗過程分解為多個問題環節,形成一個問題鏈。二是引導學生按問題順序逐個探究解決。隨著實驗的完成,問題鏈也得到相應的解決。

2.基于多媒體支持創設問題情境

多媒體設備可以幫助教師快捷地調用互聯網資源,向學生呈現有關問題情境內容,可以基于聲像技術為學生創設具有豐富性的問題情境。比如在人教版高中化學“壓強對化學平衡的影響”這部分內容的教學中,可以用多媒體視頻展示不同壓強值下化學平衡的變化。以此形象地、動態地形成一個問題情境,讓學生在這樣的問題情境中展開思考。此外,一些有較高風險的實驗,或無法讓全班學生都參與的實驗,可以用視頻方式展示出來,讓學生基于演示情境明白其中的化學原理。

3.基于小組活動創設問題情境

教師可以選一些與教學目標高度相關的問題,引導各小組學生開展相應的活動,在小組活動中構建起問題情境,引發學生深入探索和思考。比如在“同分異構體的書寫及判斷”復習課中,可以讓各小組學生獨立開展同分異構體的書寫活動,然后小組間交換互評,并最終根據正確度和完成速度評獎。這樣形成一種以競爭解決問題的情境,可促使學生更快更好地解決問題。

總體上看,在有效的問題情境中,學生能集中注意力去尋找問題解決的方案,從中不斷增長化學知識與技能,發展解決化學問題的相關能力。

(二)科學地提出問題,促進學生認知和思維的發展

高中化學的教學內容非常抽象,數量也較多,學生理解起來較為困難。因此,在高中化學的課堂上,要針對特定的教學內容,提出若干問題,以指導學生進行主動的思維與探究。以“鈉”的相關知識教學為例,在教學過程中教師可以提出以下問題來引導學生:“鈉是什么物質?化學性質如何?鈉與水反應時會產生什么現象?”通過提出問題,讓學生合作探究,總結鈉的特性。這樣的教學方法不僅可以調動學生學習積極性,同時還可以促進學生認知和思維的發展。

教學實踐中,如何科學地提出問題很關鍵。許多教師對如何提問不重視,課堂上拋給學生的問題往往偏于隨意,有時提出的問題就不太有價值,也就談不上科學地提問。要做到科學地提出問題,需要做好下面兩點。

一是全面深入地分析教學內容。這包括兩方面意思:第一,要對教學內容充分熟悉,對所有教學內容都有深入的理解;第二,要充分了解與教學內容相關的外圍的資源性的內容,比如互聯網上有哪些資源可以用,學校圖書室有哪些圖書可以參考,學校內外或家庭中有哪些設備器材可以使用,有哪些物質可以用于實驗等。

二是充分了解學生當下認知水平。也就是課前要充分知悉學生對相關知識的前期基礎情況和對新知識的學習意愿等。充分了解學生后,才有可能提出吸引學生注意力的問題。比如上述“鈉與水反應時會產生什么現象?”這一問題的提出,可以引發學生的生活經驗記憶。抖音等短視頻平臺中,很多學生都或多或少地看到過有關的現象。

而在現實中自己做這樣的實驗會如何呢?這應當是許多學生都想參與的。于是在問題拋出后,學生就可能懷著極大的興趣開始探究嘗試。這樣一來,學生的認知得到了進一步發展,化學思維能力也將得到更進一步的提高。

(三)引導學生自主思考,提高學生化學思維能力

在問題解決型課堂的應用中,教師應該積極地引導學生自主思考,通過有效的引導讓學生掌握知識點之間的聯系,提高學生的化學思維能力。比如在講解“NaHCO3”這一知識點時,教師可以讓學生先仔細地閱讀課本,并從中找出與之相關的知識點,然后組織學生進行討論。討論的過程中,教師可以讓學生把課本中關于“NaHCO3”相關內容進行總結,并重點關注其中與“HCl2”的反應以及受熱分解的現象。這樣不僅能夠培養學生自主思考的能力,還能讓學生將知識點融會貫通。通過這樣的方式,不僅能夠讓學生更好地理解“NaHCO3”這一知識點,而且還能夠有效地提高學生的化學思維能力。

要讓學生自主思考,首先需要寬松活潑而又和諧的課堂氛圍。只有在這種和諧的氛圍中,學生才有可能讓思維真正活躍起來,才可能真正展開自主思考。為此,教師在教學中要注意和學生平等相處,不要讓學生有懼怕感,不能讓學生在教師面前有想逃的感覺。教師需要和學生多交流,多互動。要讓學生在互動中找到自信,找到學習化學的有效方法,并且能主動參與相關問題思考、探索和解決,促進化學思維能力的發展。

(四)構建多元化評價方式,提高學生化學綜合能力

隨著新課改的深入推進,新課標對高中化學課程提出了更高的要求,教師要積極轉變傳統教學理念,不斷地探索和創新問題解決型課堂教學模式。在這一過程中,教師要積極地構建多元化評價方式,以充分發揮學生的學習自主性,促進學生全面發展。在高中化學教學中,問題解決型課堂教學模式的應用能夠有效地提高學生的化學綜合能力。因此,教師在實際教學中應該積極地構建多元化評價方式,以充分地調動學生參與到問題解決型課堂中來的積極性和主動性。在此過程中,教師還需要引導學生總結和分析在化學知識學習中遇到的困難與不足之處,并不斷地完善自己的學習方法。

五、高中化學問題解決型課堂建構例析

問題解決型課堂可以適用于不同的課型,其中復習課用得較多。復習課往往基于一些實際真題來引起學生的思考和探究,從而形成一個問題解決課堂。

(一)引入試題,明確要解決的問題

為復習有關化工生產的知識,我們引入廣東省2022年化工生產的一道題。題目內容如圖1所示。

這道題是高考熱門試題之一,呼應了新的課程標準的相關要求,扣住了“價值引領、素養導向、能力為重、知識為基”的高考評價理念,包含了“情境”“知識”“問題”“素養”等關鍵的構成要素,各要素相互之間的關系如圖2所示。

圖2 廣東化工生產題的構成要素關系

可見,學生所居的真實情境、所持有的結構化知識、所形成的核心素養等,都緊緊圍繞著相關的試題問題。即學生可以依托真實情境,在核心素養和結構化知識的雙重助力之下實現問題的解決。可見,引入這道題目進行復習,可以使學生的化學綜合素養得到一次檢測,也可以使其解決問題的能力得到一次良好的訓練。

(二)分析試題,建構問題情境

為了更好地解決問題,需要讓學生充分理解題目,在認知上建構起問題情境,進入問題情境,為合理地分析探究問題打下基礎。有學者指出,高考評價體系包括“一核”“四層”與“四翼”,而試題情境就是實現這種評價體系的重要載體。就化學學科試題情境來看,一般包括日常生活、生產環保、學術探索、實驗探究、化學史料等五類情境。圖1所示的題目主要情境是稀土提取,情境信息的呈現方式包括工藝流程圖示、文字介紹、表格數據展示等,內容上體現了化學“變化觀念與平衡思想”的核心素養內容。明確了試題情境為“稀土提取”之后,為了加強情境認知,我們還可以向學生介紹稀土的戰略價值,以此使學生對試題情境有更深刻的認知。

(三)深耕試題,探究解決問題的思路

明確了試題情境之后,接下來就要引導學生進一步深入解析試題,抓住試題中的提示信息,探究解決問題的思路。圖1試題中,有多個要解決的問題,每個問題都有相應的提示信息,抓住這些提示信息,即可找到解決問題的思路。

比如,第(1)小題就很清楚地表示要從化合價變化的角度思考和解決問題;

第(2)小題提示了調節pH的過程中Al3+發生的反應,也就是可以從Al3+沉淀但不溶解的角度探求試題的答案;

第(3)小題提示Mg元素在濾餅中檢測不到,也就是Mg2+未見沉淀,這表明可以結合Ksp[(C11-H23COO)2Mg]與c(Mg2+)來探求和計算c(C11H23-COO-);

第(4)①小題有“加熱”和“攪拌”兩個動詞,提示需要考慮到溫度、是否易溶于水等因素;

第(4)②小題提示了“操作X”之后的“固液分離”,由此可見需要考慮固體月桂酸如何出現的問題,要注意到“加熱攪拌”后的月桂酸為液體,由此推導由液體轉變為固體的方式應當是“冷卻”;

第(5)小題有明確的角度,就是要從“可再生循環利用”角度探尋相關的物質;

第(6)①小題提示了合金類催化劑Pt3Y,由此可推知,Pt和Y應當都是單質;

第(6)②小題中,提醒了書寫堿性條件下O2得到相應的電子的電極反應式。

由這些分析可見,深耕試題內容,抓住題目中的相關提示信息,可以找到解決問題的思路。

(四)調用知識,實現問題解決

基于問題情境的建立和問題解決的思路的明確,進一步調動所積累的化學概念和原理,就可以解決具體的問題。比如圖1題目第(4)小題的解決,需要思考產率提高的可能原因,基于速率影響因素,思考“加熱”和“攪拌”分別對應什么因素。總體上看,只要充分地分析問題,基于問題情境探析并找準解決問題的思路和方向,就能最終使得問題得以解決。

六、結語

問題解決型課堂是一種新型的課堂教學模式,與傳統的教學模式相比,它不僅提高了學生學習的積極性,也充分發揮了學生的主體作用,對激發學生創新意識和創造潛能有著積極的作用。問題解決型課堂的建構,需要注意充分分析問題,建立相應的問題情境,讓學生置身于問題情境之中分析和探究問題,抓住問題本身含有的提示性信息,找到問題解決的思路,調用既有的化學概念和化學原理知識,實現問題的完美解決。