原始化学问题在中学化学教学中的价值初探

徐盼盼等

一、原始化学问题的涵义

原始问题，是指自然界及社会生活、生产中客观存在、能够反映科学概念、规律本质且未被加工的典型科学现象和事实。原始问题具有客观性、复杂性、已知条件的隐蔽性、思考问题的多向性以及解决问题的最佳性等特点。原始问题的解决过程可以分为三个连续的环节，首先是认识问题；然后是进一步分析原始问题，抽象为科学模型，又称为“科学建模”过程；最后是在建模的基础上，选择适用的解决方法，运用技能技巧通过科学的推演或者计算，又称为“解题技巧”。解决原始问题的图解如下图：

综上，在对原始问题分析的基础上，结合化学学科的特点，我们认为原始化学问题是指基于自然界及社会生产中客观存在的能够反映化学概念、规律本质且未被加工的典型化学现象和事实。在中学化学教学中引入原始化学问题是提高化学教学水平的有意义的实践。根据原始化学问题的情境来源我们把原始化学问题分为以下三种：生活中的原始化学问题、生产中的原始化学问题和科学研究中的原始化学问题。

国外对原始化学问题的研究集中在理念和实践研究两个层面。在国内，原始问题日益引起中学学科教学的关注。有学者把原始问题引入到中学生物习题教学实践中研究原始生物问题的教学价值，原始生物问题教学具有重要的作用。关于原始物理问题的研究相对成熟一些。北京大学的赵凯华教授较早提出应重视原始物理问题的价值，他明确指出了原始问题对于科学教育具有重要的理论意义和现实意义。

相对于生物和物理学科，化学学科的原始问题关注的较少。在现有的考试及资料中也出现了一些准原始化学问题——情景化学习题。总之，国内原始化学问题的相关研究日益引起广大教育科学研究工作者和一线教师的关注，原始化学问题及稍异于原始化学问题的信息情境题在有关出版物中出现的频率也越来越高。但是，有关原始化学问题的系统研究还比较少，关于在习题教学中通过渗透一定量的原始化学问题的实践研究还未发现。

二、原始化学问题的特点

1.真实性

原始化学问题提供的是一种真实的生产或者生活情景，是对现实世界真实的反映或模拟，问题的情境信息和知识信息都来源于客观实在的事实，具有客观真实性。这一特性是原始化学问题的本质特点，真实的问题情境让学生认识到知识来源于生活实际，在真实的问题情境中解决问题，从而学习知识，克服了对学习的抽象枯燥感。同时，在解决问题的过程中，体验自我成长的过程，切实感受化学学习对生产生活的意义。

原始化学问题1：在汶川地震中水源一度中断，救援工作者克服困难，从山上引出水供山下的居民使用，居民用水包括生活用水和医疗用水。请你从化学角度给出对所提供的生活用水和医疗用水进行处理的方案。

评析2008年5月12日汶川地震牵动全国人民的心，社会各界以自己的方式为灾区提供帮助。中学生作为公民也有这种愿望，但是介于年龄和能力限制，无法给灾区提供直接帮助，但是对灾区的救援很关注。本题以救援工作中的医疗用水角度提出问题，考察的知识点是化学实验基本技能：过滤和蒸馏等等。

2.生态性

教育生态性强调在完整的自然情境中研究教育规律以及学生的心理活动规律，强调提高教育活动的可应用性和普遍适用性，建立合理的教育生态环境，提高教育的效益，促进人才迅速成长和发展。原始化学问题的呈现内容保持着问题的原始形态，即：信息的复杂性和丰富性。在这个复杂的和信息丰富的问题情境中，存在大量的辅助信息，以文字、图表和图像等形式呈现，学生在解决问题时需要从大量的信息中提取需要解决的问题以及解决问题需要的有效信息。而生产生活中的问题都是生态性完整的问题，所以原始化学问题有助于学生解决问题能力的培养。

原始化学问题2随着生活节奏的加快，袋装食品进入人们的日常生活中，比如：糕点、熟肉制品、干酪、干制蔬菜、糖果、干制的海产品小吃等。食品的包装袋内都有一个类似于干燥剂的小袋子：脱氧剂，其作用是吸收氧气，使食物因缺氧而不会变质发霉等，从而长期保存食品。目前使用的大部分脱氧剂都是基于铁粉氧化反应，这种铁系脱氧剂可做成袋状，放入包装内，使氧的浓度降到0.01%。一般要求1 g铁粉能和300 mL的氧反应，使用时可根据包装后残存的氧气量和包装膜的透氧性选择合适的用量。请你计算一袋熟肉制品需要多少克铁粉做脱氧剂？

评析以食品中的脱氧剂的使用为问题情境，以脱氧剂的用途为知识点的载体，考察氧化还原反应和根据化学方程式进行计算。但是问题情境中，没有给出食品袋的体积，因为不同的食品包装要求不同，学生在解决问题时需要首先假设一个体积V，然后分析根据化学原理需要多少脱氧剂（铁粉）。整个问题情境是完整的，先分析问题，设定物理量，设计解决思路，最终解决问题。

3.隐蔽性

原始化学问题的客观真实性和生态性，信息复杂性和丰富性，决定了原始化学问题的信息具有隐蔽性，解决问题需要对知识进行迁移。原始化学问题不提供明确的已知条件，解决原始化学问题需要什么知识，应用什么方法，需要学生自己去提炼问题，然后构建问题模型，最后把知识迁移应用。这就要求学生对知识的学习要全面，对知识的内涵把握深刻，不能停留在简单的背概念和记化学方程式上面，所以原始化学问题有助于学生学习能力的培养。

原始化学问题3：闻名世界的美国自由女神铜像，表面被一层铜绿覆盖着，所以现在看来整体是绿色的，完好无损。但是仔细观察发现钢铁铆钉与铜连接处被腐蚀了，查阅资料确定为什么钢铁铆钉与铜连接处比雕像的其他区域更容易发生腐蚀。

评析本题考察的知识点是化学腐蚀和电化学腐蚀，但是没有出现化学专业术语，文字描述的是生活情境，化学问题隐含在情境中，学生首先挖掘隐含信息，然后把问题迁移，运用化学知识解决问题。

4.开放性

原始化学问题的开放性是指问题情境是开放性的，决定了解决问题的方法也是开放性的，答案也不是唯一的，不同水平的学生依据自身的认知水平由浅入深地做出不同的回答，需要通过个人或小组的化学活动来解决它，具有趣味性，能引起学生的思考并对学生的智力提出挑战。

原始化学问题4印刷电路板，又称印制电路板，英文缩写PCB（Printed circuit board），电路板是重要的电子部件，是电子元器件线路连接的提供者。传统的电路板采用蚀刻法，用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，请写出化学反应原理，并论述这种传统方法的优缺点，判断现代印刷电路板是否可以采用此方法？

评析由于学生对印刷电路板的认识因人而异，有的学生对电子电路感兴趣，在日常生活和学习中关注这方面的信息，对现代和传统方法的优劣有所了解，对这个问题就会回答的很全面；而对这方面不熟悉的学生，就需要查阅资料，得出的结论有局限性。

三、原始化学问题在中学化学教学中的价值

1.提高对科学本质的认识

培养学生的科学素养是科学教育的一个长远目标，美国科学促进协会（AAAS）将科学本质从三个维度进行界定，分别是科学世界观、科学探究和科学事业。在原始化学问题教学中， 学生可在真实的问题情境中重新发现问题、提出假设、解决问题等。可以避免静态空洞的学习， 从而更好认识科学本质。

2.培养解决问题的能力

随着素质教育的推进，社会需要具有创新素质和实践能力的人才，学生问题解决能力的培养引起广泛关注。美国、加拿大、日本、法国、英国等国家都把培养学生的问题解决能力写进课程标准中，在教材中设置问题解决原则和问题解决主题等相关内容。问题解决是认知学习的最高形式，问题解决需要智慧性和创造性。结合科学学科的特点和中学生的实际，解决问题的过程分为5个阶段：明确问题、探求解法、实施计划、检验结论、讨论反思。原始化学问题的真实性和生态性特点，让学生在解决问题的过程中学习，学习的过程就是解决问题的过程，从而有助于培养学生解决实际问题的能力。

3.培养创新能力

在经济全球化进程中化学教育也受到社会进步、科学发展、技术腾飞及教育理念更新的影响， 时代对人才类型的要求发生了变化，社会需要技术应用型、综合创新型人才。创新能力比如：自学能力、动手能力、归纳能力和思维能力等；专业业务能力比如：技术开发能力和系统分析和综合能力。原始化学问题中融入了多种与化学知识相关的生产生活问题，让学生利用所学的知识和技能解决实际生产和生活中的问题，实际问题中的多学科交叉，为学生提供了进行科学实践的机会，有利于创新实践能力的培养。

4.有利于STS教育

当今，化学日益渗透到生活的各个方面，特别是与人类社会发展密切相关的重大问题。化学与人类的衣、食、住、行以及能源、信息、材料、国防、环境保护、医药卫生、资源利用、等方面都有密切的联系，它是一门社会迫切需要的实用学科。原始化学问题以生产生活和科学研究中的事实为教学背景，让学生切身体会到化学是一门实用学科，培养学生的化学思维，正确理解知识与社会发展的关系，树立正确的STS观念，社会的发展需要化学，正确认识化学的作用，工业生产需要化学技术，环境污染的治理更需要化学技术和方法。

四、结论

原始化学问题作为一种教学资源，以其客观真实性、生态性、隐蔽性和开放性已经越来越引起人们的重视，越来越多的人意识到应将原始化学问题引入到学生的学习过程中。由于化学学科以实验为基础，同时具有严谨性、逻辑性、抽象性以及广泛的应用性等特点，学生的周围存在着大量的原始化学问题，为原始化学问题的教学价值的发挥提供了可能和广阔的空间。因此，积极探索原始化学问题在中学化学教学中的教学价值，积极促进原始化学问题在中学化学教学中有关可行性和有关普及性的问题，对于培养学生的批判性思维、问题解决能力和创造性能力，有着十分重要的意义。

（收稿日期：2014-10-20）