韋存容 葉靜

摘要：?jiǎn)栴}解決教學(xué)是學(xué)生核心素養(yǎng)培育和提升的重要途徑，核心素養(yǎng)下的問題解決教學(xué)倡導(dǎo)情境、活動(dòng)和問題解決的整體設(shè)計(jì)。通過教學(xué)實(shí)踐提出高中化學(xué)問題解決教學(xué)的四條建議，并以“氮肥的生產(chǎn)和使用”為例，參照問題解決教學(xué)建議進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐探索。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)栴}解決;高中化學(xué);教學(xué)設(shè)計(jì);問題鏈;情景鏈

問題解決教學(xué)是學(xué)生核心素養(yǎng)培育和提升的重要途徑[1]，新課程標(biāo)準(zhǔn)注重“將核心概念與情境、活動(dòng)和問題解決融為一體”，建議“教師在教學(xué)中應(yīng)創(chuàng)造真實(shí)且富有價(jià)值的問題情境，注意設(shè)計(jì)真實(shí)情境下不同復(fù)雜和陌生程度的問題解決活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生通過多樣化的方式解決問題”[2]?；诖?，筆者對(duì)核心素養(yǎng)下將情境、活動(dòng)和問題解決融為一體的“問題解決”教學(xué)提出若干建議，并以蘇教版“氮肥的生產(chǎn)和使用”主題為例進(jìn)行實(shí)踐探索。

1 關(guān)于問題解決教學(xué)

問題解決教學(xué)是通過教師精心設(shè)計(jì)問題，以問題貫穿整個(gè)教學(xué)過程，使學(xué)生在對(duì)問題分析和解決的過程中學(xué)習(xí)知識(shí)和技能，逐漸形成解決問題的能力，掌握解決問題的思路和方法[3]。

如何在“問題解決”教學(xué)中將情境、活動(dòng)和問題解決融為一體呢？采用圖1所示的大問題、大情境、大活動(dòng)的問題解決教學(xué)設(shè)計(jì)思路能夠較好地解決這一問題。教師根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、教材內(nèi)容分析，形成教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生已有的認(rèn)知，提煉出本節(jié)課的核心大問題，進(jìn)而選擇或創(chuàng)設(shè)一個(gè)貫穿整個(gè)課堂的、與本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的大情境[4]，形成本節(jié)課需要進(jìn)行的大學(xué)習(xí)活動(dòng)。在解決復(fù)雜的大問題過程中，教師需要逐步剖析，創(chuàng)設(shè)層層遞進(jìn)、螺旋式上升的小問題鏈，每個(gè)小問題均在相應(yīng)的有連貫性的小情境中呈現(xiàn)，進(jìn)而組織不同階段的小活動(dòng)，各活動(dòng)的指向性應(yīng)一致，引導(dǎo)學(xué)生積極、深度地思考，最終使得大問題得以解決，從而強(qiáng)化核心素養(yǎng)的發(fā)展。

2 核心素養(yǎng)下“問題解決”教學(xué)的建議

2.1 設(shè)計(jì)核心大問題，選擇真實(shí)大情境

進(jìn)行問題解決教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，教師需要在充分考慮教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生已有認(rèn)知的情況下，提煉并設(shè)計(jì)出貫穿課堂始末的核心大問題。大問題需要具備真實(shí)性和科學(xué)性。如“氮肥的生產(chǎn)和使用”中創(chuàng)設(shè)的大問題為：怎樣將空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化成既高效又便于施用、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)牡剩吭搯栴}能夠?qū)⒌剞D(zhuǎn)化的化學(xué)學(xué)科知識(shí)和真實(shí)世界聯(lián)系起來，是根據(jù)化學(xué)學(xué)科知識(shí)經(jīng)過加工而形成的真實(shí)問題。

為了能夠激發(fā)學(xué)生解決問題的興趣，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，教師需要選擇或者創(chuàng)設(shè)一個(gè)貫穿整個(gè)課堂的、與本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容相契合的大情境，學(xué)生從大情境中自然地挖掘出有待解決的、較為復(fù)雜的大問題。大問題是貫穿化學(xué)課堂教學(xué)的主線，需要如何創(chuàng)設(shè)呢？王偉等[5]認(rèn)為，回歸學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)的“生活情境”作為大情境更具有真實(shí)性，更能體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的價(jià)值，激發(fā)學(xué)生的興趣，同時(shí)符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展順序，為學(xué)生挖掘有價(jià)值的問題提供支架。如“氮肥的生產(chǎn)和使用”中，以糧食與人口的關(guān)系這個(gè)緊密聯(lián)系學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)的情境作為大情境，內(nèi)含了化學(xué)學(xué)科問題“如何將氮?dú)廪D(zhuǎn)化成便于運(yùn)輸與使用的氮肥”，促使學(xué)生用轉(zhuǎn)化觀來解決一系列含氮物質(zhì)轉(zhuǎn)化的問題，并從運(yùn)輸與使用兩個(gè)方面討論轉(zhuǎn)化得到的含氮化合物做氮肥的可能性，為將要在課堂中討論的問題設(shè)計(jì)框架。

2.2 設(shè)計(jì)邏輯問題鏈，促進(jìn)知識(shí)結(jié)構(gòu)化

問題鏈?zhǔn)菃栴}解決教學(xué)的核心策略[6]。在問題解決教學(xué)中，教師需創(chuàng)設(shè)一系列問題，形成螺旋式上升的問題鏈，來降低學(xué)生的思維難度，使學(xué)生循序漸進(jìn)地解決復(fù)雜的大問題。學(xué)生在解決一連串有指向性、邏輯性的問題過程中，充分調(diào)動(dòng)各種知識(shí)，進(jìn)而將零碎的化學(xué)學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)化，形成分析問題和解決問題的能力。

在生成問題鏈時(shí)，每一個(gè)小問題與小問題之間應(yīng)具有邏輯性和激發(fā)性。如“氮肥的生產(chǎn)和使用”中，可以設(shè)計(jì)“氨氣、液氨、氨水、銨鹽等怎樣轉(zhuǎn)化得到，是否適合做氮肥”這樣一連串的驅(qū)動(dòng)性問題鏈。這一系列螺旋式上升的問題鏈可以將化學(xué)知識(shí)聯(lián)系起來，后面問題的解決需要使用解決前一問題所積累的知識(shí)和方法，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)化，并且激發(fā)學(xué)生解決問題的興趣，引導(dǎo)學(xué)生像學(xué)科專家或科學(xué)家一樣進(jìn)行探索、思考與解決問題，保障核心素養(yǎng)的真正落地。

2.3 創(chuàng)設(shè)連貫小情境，確保結(jié)構(gòu)完整性

在挖掘出小問題鏈后，教師需要提供有連貫性的小情境，確保情境結(jié)構(gòu)的完整性。這些小情境的創(chuàng)設(shè)需要按照一定的線索尋找素材，小情境素材的選擇不僅要與大情境相呼應(yīng)，而且小情境之間要前后支持，有邏輯性。雜亂無序的小情境不利于教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

如“氮肥的生產(chǎn)和轉(zhuǎn)化”中，對(duì)氨氣、液氨、氨水、銨鹽等的生成與轉(zhuǎn)化一系列問題鏈創(chuàng)設(shè)一系列氮肥生產(chǎn)發(fā)展史小情境：合成氨工業(yè)與諾貝爾獎(jiǎng)、上世紀(jì)80年代我國生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)曾在新疆開展液氨氮肥的研究、上世紀(jì)50～60年代中國氨水氮肥的使用、銨鹽氮肥的使用、鑒于銨鹽氮肥的污染轉(zhuǎn)而對(duì)液氨氮肥的重新審視。這些從科學(xué)發(fā)展史中挖掘出來的小情境能夠真實(shí)地展現(xiàn)科學(xué)家們?cè)诋?dāng)時(shí)所面臨的問題，幫助學(xué)生還原當(dāng)時(shí)科學(xué)家們研究問題的思路和方法，真實(shí)地感受到問題解決的思維歷程，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化。

2.4 設(shè)計(jì)多樣化活動(dòng)，突出高階思維活動(dòng)

為了順利解決問題，學(xué)生在教師的組織引導(dǎo)下采取一系列學(xué)習(xí)活動(dòng)。不是所有的小問題都要設(shè)計(jì)成豐富的學(xué)習(xí)活動(dòng)。教師需要從小問題是否是問題解決的關(guān)鍵來考慮，哪些問題需要著重設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)，哪些問題可以讓學(xué)生課后去交流。如果小問題的解決活動(dòng)是整個(gè)大問題解決過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)活動(dòng)中包含著想要滲透給學(xué)生的研究思路和方法，那么教師要盡可能地創(chuàng)造條件，為學(xué)生提供具有操作性的活動(dòng)空間。例如，“如何將氨氣轉(zhuǎn)變成固態(tài)氮肥”是整個(gè)問題解決的關(guān)鍵，包含了微粒間反應(yīng)的基本觀念，需要學(xué)生利用分類、推理、假設(shè)等科學(xué)思維，轉(zhuǎn)化成具有可操作性的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)：預(yù)測(cè)濃氨水與濃鹽酸的反應(yīng)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。學(xué)生通過小組合作的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，了解將氨氣轉(zhuǎn)變成固態(tài)氮肥氯化銨的方法，并形成將氨氣轉(zhuǎn)變成固態(tài)氮肥的一般思路。

如果小問題不是核心問題，教師可以將這類問題設(shè)計(jì)成調(diào)查類活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生作進(jìn)一步的研究。例如，對(duì)于“為解決銨態(tài)氮肥造成的霧霾，中國要成功推廣液氨氮肥，需要解決的關(guān)鍵性問題有哪些”這類問題，教師可以將活動(dòng)設(shè)計(jì)成課后作業(yè)的形式，促使學(xué)生查閱資料，讓學(xué)生在問題解決過程中了解和體會(huì)化學(xué)與生產(chǎn)、生活、科技、環(huán)境等之間的關(guān)系，培育學(xué)生的技術(shù)創(chuàng)新思維。

3 基于“問題解決”的高中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐

以高一“氮肥的生產(chǎn)及轉(zhuǎn)化”（蘇教版，必修1）為例，參照上文提出的核心素養(yǎng)下的“問題解決”教學(xué)建議，進(jìn)行高中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐。

3.1 教學(xué)目標(biāo)

（1） 創(chuàng)設(shè)真實(shí)問題情境，實(shí)驗(yàn)探究氨氣的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，培育學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究和證據(jù)推理素養(yǎng)。

（2） 運(yùn)用物質(zhì)的分類核心概念來探索氨氣的性質(zhì)，指導(dǎo)氨氣的轉(zhuǎn)化，能運(yùn)用化學(xué)語言進(jìn)行正確表述，培育學(xué)生的微觀探析、模型認(rèn)知素養(yǎng)。

（3） 通過了解氮肥的生產(chǎn)與使用歷史，認(rèn)識(shí)化學(xué)工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要地位，體會(huì)化學(xué)與生產(chǎn)、生活、科技、環(huán)境等之間的關(guān)系，培育學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感。

（4） 通過氨氣性質(zhì)和用途的學(xué)習(xí)，初步了解研究物質(zhì)性質(zhì)的基本思路和主要方法，認(rèn)識(shí)和體會(huì)實(shí)驗(yàn)探究對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的重要意義。

3.2 教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)計(jì)如表1所示。

小問題鏈小情境鏈小活動(dòng)

問題1：空氣中含有大量的N2，怎樣將游離態(tài)的N2轉(zhuǎn)化成化合態(tài)的氮？化學(xué)史情境：合成氨與諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

問題2：NH3適合直接作為氮肥使用嗎？為什么？實(shí)踐情境：探究氨氣的物理性質(zhì)。學(xué)生活動(dòng)：觀察氨氣顏色，聞氨氣氣味。

學(xué)生討論：氨氣做氮肥的缺點(diǎn)。

問題3：液氨適合做氮肥使用嗎？為什么？工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情境：上世紀(jì)80年代，我國生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)曾在新疆開展液氨氮肥的研究。

工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情境：英國液氨注入土地施肥。學(xué)生討論：液氨氮肥的缺點(diǎn)。

學(xué)生討論：液氨氮肥沒有在中國推廣的原因。

問題4：如何將氨氣轉(zhuǎn)化成氨水氮肥？氨水適合直接作為氮肥使用嗎？為什么？實(shí)踐活動(dòng)：氨的噴泉實(shí)驗(yàn)。

工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情境：上世紀(jì)五六十年代，中國氨水氮肥票、氨水使用說明書。

實(shí)踐情境：探究濃氨水的揮發(fā)性。演示實(shí)驗(yàn)：氨的噴泉實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)分析：描述噴泉實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)原理、分析氨水氮肥肥力。

學(xué)生讀圖：氨水氮肥的使用注意點(diǎn)。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：探究濃氨水的揮發(fā)性。

討論：氨水氮肥的缺點(diǎn)。

問題5：如何將氨氣轉(zhuǎn)化成銨態(tài)氮肥？使用需要注意哪些問題？實(shí)踐情境：濃氨水與濃鹽酸反應(yīng)微型實(shí)驗(yàn)。

實(shí)踐情境：加熱氯化銨。

實(shí)踐情境：氯化銨與氫氧化鈣在塑料密封袋中的微型實(shí)驗(yàn)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)：濃氨水與濃鹽酸反應(yīng)微型實(shí)驗(yàn)。

書寫：濃氨水與濃鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式。

思考：其他銨態(tài)氮肥如何生產(chǎn)？

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：加熱氯化銨。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：氯化銨與氫氧化鈣反應(yīng)微型實(shí)驗(yàn)。

討論：銨態(tài)氮肥使用的注意事項(xiàng)。

問題6：為解決銨態(tài)氮肥造成的霧霾，中國要成功推廣液氨氮肥，需要解決的關(guān)鍵性問題有哪些？工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情境：中國1977年至2016年糧食年產(chǎn)量、每公頃土地農(nóng)作物產(chǎn)量、氮肥的年使用量變化數(shù)據(jù)。

社會(huì)情境：太湖藍(lán)藻。

社會(huì)情境：外媒稱濫用氮肥加劇了中國的霧霾（新聞2013年）。

知識(shí)類情境：再論液氨能否成為中國氮肥工業(yè)發(fā)展的新亮點(diǎn)（論文2014年）。數(shù)據(jù)解讀：我國氮肥的使用量與糧食產(chǎn)量、農(nóng)作物的單位產(chǎn)量的關(guān)系。

思考：銨態(tài)氮肥對(duì)環(huán)境的影響;

思考：中國大力發(fā)展液氨需要解決的問題。

3.3 教學(xué)反思

從教學(xué)設(shè)計(jì)整體性上看，以大問題、大情境、大活動(dòng)的結(jié)構(gòu)來引領(lǐng)教學(xué)設(shè)計(jì)，以具有連續(xù)性和邏輯性的小情境、小問題、小活動(dòng)來推進(jìn)問題解決的方式，能夠有效地促進(jìn)情境、活動(dòng)和問題解決三者融為一體;從課堂目標(biāo)的達(dá)成上看，在真實(shí)的、貼近生活的情境中產(chǎn)生的學(xué)科實(shí)際問題，通過實(shí)驗(yàn)探究、方案討論等多樣化的學(xué)習(xí)活動(dòng)來引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，能夠較好地完成預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo);從教學(xué)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)上看，螺旋式上升的問題鏈能夠?qū)嵥橹R(shí)結(jié)構(gòu)化，連貫的小情境能夠促進(jìn)情境結(jié)構(gòu)趨于完整性，多樣化的小活動(dòng)能夠促進(jìn)認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生從化學(xué)學(xué)科知識(shí)向化學(xué)核心素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化。誠然，本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)和課堂實(shí)踐還存在一些問題，如課堂內(nèi)容偏多，留給學(xué)生討論“中國推廣使用液氨氮肥需解決的關(guān)鍵性問題有哪些”等開放性較大的問題的時(shí)間不夠;學(xué)生小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究時(shí)較為混亂，需要教師更好地引導(dǎo)和指導(dǎo)等等。

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