“問題探源”教學法促進化學核心素養的探究

摘 要：在教育領域改革持續深化的進程中，各學科教師均對學生核心素養的培養予以了高度重視，同時積極采取多樣教學方法培養學生的核心素養.經諸多教學實踐驗證，問題探源教學法的應用有利于學生核心素養的形成，對此，本文將核心素養培養作為研究背景，以高中化學“鐵的化合物”相關教學為例，立足于高中化學五大維度素養逐層分析問題探源教學法的具體應用，從而發揮出問題探源教學法對高中化學核心素養培養所存在的支持作用.

關鍵詞：問題探源；問題情境；高中化學；核心素養

中圖分類號：G632

文獻標識碼：A

文章編號：1008-0333（2024）24-0115-03

收稿日期：2024-05-25

作者簡介：郭莉莉（1984，12—），女，江蘇省東臺人，碩士，中學一級教師，從事高中化學教學研究.

問題探源教學法是一種以問題為載體、以學生為中心的教學方式，教學實踐中教師只是問題的發起者和學習的指導者，而學生掌握著探源問題的主導權利.關于問題探源教學法在化學學科中的應用，教師需重視將化學知識置于具體的問題情境之中，通過創設問題情境，輔以教學引導，使學生在探究、推理、辨析、思考的過程中習得知識和形成素養.

1 宏觀辨識與微觀探析維度問題探源

宏觀辨識與微觀探析素養指向學生能夠從不同角度認識物質結構、物質性質以及物質變化規律，能夠從宏觀與微觀相結合的視角去看待問題.在該維度素養培養目標下，問題探源設計應從宏觀變化出發，幫助學生解決微觀本質的問題.因此，研究認為教師可以利用信息技術、趣味實驗創設問題情境，幫助學生快速形成系統的“宏——微”觀.

1.1 利用信息技術創設問題情境

信息技術在學科教學中的應用能夠幫助教師將抽象的知識轉化為直觀、形象的知識，即化微觀為宏觀，從而實現突破教學重難點的目的.所以在教學實踐中，教師可以應用信息技術以動畫、錄像的方式為學生創設問題情境，探源微觀形象，幫助學生更好地理解抽象知識^［1］.

1.2 利用趣味實驗創設問題情境

在教學實踐中，教師可以將趣味實驗作為載體創設問題情境，引導學生通過觀察宏觀的實驗現象對微觀的實驗本質進行思考，從而培養學生的宏觀辨識與微觀探析素養.例如，在“鐵離子與亞鐵離子相互轉化”知識的教學中，教師可以為學生演示茶水變墨水的趣味實驗，實驗過程如下.

首先，教師將預先準備好的茶包置于玻璃杯內部，向該玻璃杯內倒入半杯溫水，片刻后，玻璃杯內的溫水在茶包的作用下將變成半杯茶水.

其次，教師向茶水中滴加氯化鐵溶液，此時，隨著教師逐滴滴加實驗試劑，茶水將由棕褐色轉變為黑色.而后，教師再向玻璃杯中滴加檸檬水，此時，隨著教師逐滴滴加實驗試劑，茶水將由黑色轉變為棕褐色.

最后，教師提出問題：為什么茶水會變黑？為什么茶水變回棕褐色了？從而調動學生的求知欲望，探源Fe²⁺與Fe³⁺的相互轉化，幫助學生通過“茶水變色——Fe²⁺與Fe³⁺的相互轉化”形成“宏——微”觀.

2 變化觀念與平衡思想維度問題探源

變化觀念與平衡思想素養指向學生能夠明確發生化學反應后產生新物質的必然性，能夠理解并遵循能量守恒定律，并在學習的過程中逐漸建立起守恒的觀念.在該維度素養培養目標下，問題探源設計應從學生現有的觀念出發，致力于幫助學生轉變或建立守恒觀念，使學生透過問題感知可逆與平衡之間的關系.因此，研究認為教師可以利用生活經驗、價態轉化創設問題情境，幫助學生形成變化觀念與平衡思想.

例如，在“鐵與水蒸氣反應”知識的教學中，教師可以結合生活經驗常溫條件下鐵不與水發生反應，創設“高溫下鐵是否可以與水發生反應”的教學問題，而后為學生播放常溫下鐵與水發生反應的小視頻，并輔以教學講述“在高溫情況下，紅熱的鐵能夠與水蒸氣發生反應，反應生成四氧化三鐵和氫氣”，最后板書“Fe+4H₂O（g）點燃Fe₃O₄+4H₂”.由此問題幫助學生探源高溫下鐵與水發生反應的原理，在幫助學生掌握化學知識的過程中潛移默化地培養其變化觀念與平衡思想.

3 證據推理與模型認知維度問題探源

證據推理與模型認知素養指向學生通過推理與分析認知研究對象本質的能力和學生能夠構建模型并運用模型解釋化學現象的能力.在該維度素養的培養目標下，問題探源設計應重視幫助學生鞏固化學概念、化學原理等基礎知識.對此，研究認為在教學實踐中教師可以將化學概念、化學原理等知識作為基礎設計隨堂練習問題，將學生置身于解決化學問題的學習情境之中，鼓勵學生利用所學內容完成問題，并在此基礎上為學生詳盡講解，從而在幫助學生鞏固所學知識的基礎上培養其證據推理與模型認知素養.例如，在下述隨堂練習問題中，教師可以作如下教學講解.

例題 化學實驗過程中首先量取8.0 mL 5.0 mol·L^-1硫酸，而后向裝有硫酸的試管中加入蒸餾水將其稀釋至100 mL，持兩個空試管取兩份稀釋后的硫酸各25 mL倒入試管之中，并向兩個試管中分別加入等質量的Zn和Fe，使其在相同條件下充分反應，最后收集反應數據，其中產生氫氣的體積隨時間變化的曲線如圖1所示（將氫氣體積折算成標準狀況下的體積）.那么下列說法正確的是（ ""）.

A.稀釋后硫酸的物質的量濃度為0.04 mol·L^-1

B.加入Fe的質量至少有0.56 g

C.反應過程中鐵粉過量

D.金屬Zn與硫酸反應轉移電子數為0.01N_A（設N_A為阿伏加德羅常數的值）

首先，教師于多媒體屏幕上呈現例題，將其作為培養學生證據推理與模型認知素養的載體，要求學生讀題并結合所學內容作答.其次，待學生作答后，教師為班級學生做教學講解：在解題的過程中我們可以應用稀釋定律的模型列出8.0 mL 5.0 mol·L^-1硫酸稀釋到100 mL化學反應式，即8.0 mL×5.0 mol·L^-1=100 mL×c（H₂SO₄），那么根據我們所列出的模型可得c（H₂SO₄）=0.4 mol·L^-1，所以選項A錯誤；計算題干中的25 mL硫酸稀釋后溶液中含有H₂SO₄的物質的量為0.4 mol·L^-1×25×10^-3 L=0.01 mol，觀察題圖，在反應生成標準的情況下224 mL（即0.01 mol）H₂，則H₂SO₄完全反應，反應消耗0.01 mol Zn和0.01 mol Fe，其質量分別為0.65 g和0.56 g，但是由于實驗過程中又向試管中加入了等質量的Zn和Fe，那么推理得出所加入Fe的質量至少應為0.65 g，所以選項B錯誤；鐵粉恰好反應或有剩余說明反應過程中鐵粉過量，所以選項C正確；而金屬Zn與稀硫酸反應生成0.01 mol H₂，則轉移電子數應為0.02 N_A而非0.01 N_A，所以選項D錯誤.

4 科學探究與創新意識維度問題探源

科學探究與創新意識素養指向學生能夠從問題出發設計探究方案，并開展實驗探究活動的能力.在該維度素養的培養目標下，問題探源設計應側重于將學生置身于具體的實驗情境之中，以相應的教學問題逐步引導學生開展化學實驗，從而提升學生的科學探究能力與創新意識^［2］.例如，在“鐵鹽與亞鐵鹽”知識教學中，教師可以組織班級學生探究補鐵劑中鐵元素的存在形式.基于這一問題，絕大多數學生均會結合過往所學提出三種假設，假設①Fe²⁺、假設② Fe³⁺、假設③Fe²⁺和 Fe³⁺，并將三種假設作為基礎設計探究實驗.實驗過程中學生需要向補鐵劑中加入KSCN溶液，觀察反應現象，如果試管中的溶液顏色變為血紅色，則可以證明補鐵劑中含有Fe³⁺，假設①成立；學生需要向補鐵劑中加入KMnO₄溶液，觀察反應現象，如果加入的溶液紫色漸漸褪去，則可以證明補鐵劑中含有Fe²⁺，假設②成立；學生需要操作上述兩次化學實驗，如果實驗開展后發現溶液均出現了變色現象，則可以證明補鐵劑中含有Fe²⁺和 Fe³⁺，假設③成立.在“探究黑木耳中的鐵元素”實驗教學中，本節課程的教學重點為Fe²⁺、Fe³⁺的檢驗方法，那么在實驗初始環節，教師可以將實驗儀器羅列在學生面前，如膠頭滴管、坩堝鉗、泥三角、三腳架、酒精燈、火柴、干木耳100 g、蒸餾水、稀H₂SO₄、KSCN溶液等，而后提出“怎樣檢驗木耳中是否含有鐵元素”的教學問題，示意學生自行組裝儀器，并設計實驗方案.由此將學生置身于自主探究的學習氛圍之中，培養學生的科學探究與創新意識素養.

5 科學態度與社會責任維度問題探源

科學態度與社會責任素養指向了學生嚴謹的科學態度，關心社會、關心環境的責任意識.在該維度素養的培養目標下，問題探源設計應側重于將化學知識與社會實際相聯系，以社會問題為載體創設課堂教學問題，引導學生思考，從而培養學生的科學態度與社會責任素養.例如，在教學實踐中教師可以結合鐵粉平肝靜心、補血消癰等功效出示課件圖，下圖2.

要求班級學生分析應用氫氣與碳酸亞鐵制取鐵粉的實驗裝置，如“裝置①中應盛有的藥品？”“裝置②、③應盛有的藥品？”“裝置③是否可以省略”等，使學生在探究實驗裝置的過程中潛移默化地形成科學態度.關于社會責任，教師在本問題情境之中可以將實驗的嚴謹性與市面鐵粉的純度相聯系，使學生認識到在生產生活之中，化學實驗操作的規范性影響著商品的質量，甚至關系著人體的健康.

6 結束語

綜上所述，本文基于學科核心素養培養的背景，圍繞高中化學五大維度，論述了問題探源教學法在高中化學核心素養培養中的具體應用.通過本文上述的理論研究得以明確，在教學實踐中教師可以利用信息技術與趣味實驗培養學生的宏觀辨識與微觀探析素養；依托生活經驗培養學生的變化觀念與平衡思想素養；借助隨堂練習問題輔以詳盡的教學講解，培養學生的證據推理與模型認知素養；通過開展化學實驗鼓勵學生自主探究，培養學生的科學探究與創新意識素養；呈現具備社會屬性的化學探究問題輔以責任意識方面的教學滲透，培養學生的科學態度與社會責任素養.

參考文獻：

［1］ 焦小恚.化學教學中問題情境的創設原則和方法［J］.試題與研究，2020（09）：94.

［2］ 楊晶晶.高中化學新課程教學中問題情境創設策略研究［J］.學周刊，2022（36）：70-72.［責任編輯：季春陽］