问题教学法在中学化学教学中的应用实践*

2015-12-05李大塘

化学教与学 2015年7期

关键词：大塘化学教学法

李大塘王建

（1湖南科技大学化学化工学院湖南湘潭 411201；2湘潭市第二中学湖南湘潭 411100）

问题教学法在中学化学教学中的应用实践*

李大塘1**王建2

（1湖南科技大学化学化工学院湖南湘潭 411201；2湘潭市第二中学湖南湘潭 411100）

问题教学法的精髓重在“问题情境的设计”，设计问题情境的方法很多，文章重点介绍了如何利用客观事实与学生原有知识矛盾冲突、学生对某一问题所持的不同看法、学生典型的，普遍性的错误、日常生活中的化学知识、课堂演示实验、提出和检验假设等创设问题情境的做法，望能对广大中学化学教师有所借鉴。

问题教学法；中学化学教学；问题情境

前苏联教育家列尔涅尔认为：问题教学法的本质是“学生由教师经常引入寻求有依据地解决对他们来说是新问题的办法的过程，由此他们学会独立地获取知识，运用原先学过的东西和掌握从事创造性活动的经验。”因此，问题教学法是一种发展性和创造性教育的教学法，是教师在教学过程中，通过创设问题情境，制造问题空间，有意识地引导学生通过合作、交流、讨论等学习过程，努力地发现问题、提出问题、寻找解决问题的途径与方法，使学生学会学习，从而完成一个教学过程的教学方法［1］。问题教学法的目的不仅仅是使学生掌握知识，更重要的是培养学生创造性的个性，培养学生的创新精神。关于问题教学法的由来、实施模式、理论依据、作用与意义等已有不少文献报道［2－4］，在此不多赘述，下面仅就问题教学法在中学化学课中的实践活动作一简要介绍，以供同仁参考。

一、利用客观事实与学生原有知识矛盾冲突创设问题情境

在回顾溶液浓度的几种表示形式及各自内涵时，教师启发学生看书［5］后，接着问，医疗上给病人注射5%的葡萄糖水溶液，是否为100g葡萄糖水溶液中含5g葡萄糖？大家异口同声好似很有把握地回答说是。见同学们对这事例认识是如此的高度一致时，教师明确指出，医药上并非如此。这一矛盾的事实使学生隐约地预感到，莫非还有别的浓度表示方式不成，由此产生了问题情境。

这时，教师问学生：为什么医疗用的葡萄糖注射液的浓度不是溶质的质量比溶液的质量？然后启发学生看书［6］查资料，以了解医用药物的浓度概念。看书讨论后，学生初步明白5%的葡萄糖是100mL葡萄糖水溶液中含5g葡萄糖。为慎重起见，深入走访调查了多家三甲医院当年亲历的药剂配药师，他们都果断指明，5%葡萄糖注射液在实际配药时是将5 g葡萄糖溶在100mL蒸馏水中所得的溶液，生理盐水也是将0．9g氯化钠溶在100mL蒸馏水中所得的溶液。也就是说，医用药物百分比浓度（如溶质为固态）是指100g或100mL水中所含溶质的质量（g），而不是通常的100g溶液中所含溶质的质量（g），也不是100mL溶液中所含溶质的质量（g）。进一步指出，若溶质是液体，医药百分比浓度则指100mL溶液所含溶质的体积（mL）。如75%酒精溶液，是指100mL酒精溶液中含75mL乙醇，配制方法是将75mL乙醇与25mL蒸馏水配制而成的溶液，即为配制前的体积比。准确说来，100mL医用酒精溶液中含大于75mL乙醇，因分子间存在空隙，75mL乙醇与25mL蒸馏水混合后总体积会减小，不足100mL。最后归纳总结，使学生一致认识到，医用药物百分比浓度是医药专业特用浓度，而不是教学中或通常学术上严格意义的百分比浓度。

通过这一问题教学，学生真正掌握了常用医疗药物浓度的概念和特别的表示方法，从而完成了对未知知识的探索及问题的解决。

二、利用学生对某一问题所持的不同看法创设问题情境

在讲氯气性质［5］时，教师提问：H2（g）+Cl2（g）⇌2HCl（g），H2、Cl2混合气体在光照过程中，系统的压强是否变化？如何变化？不少同学看到方程式反应前后气体分子数没有变化，马上回答系统的压强没有变化，而有些同学则认为有变化，究竟谁对谁错呢？教师提示，要求学生回忆所掌握有关卤素的知识，同时启发学生看教科书［5］，通过争论发现，尽管反应前后气体分子数没有变化，但H2、Cl2混合气体在点燃的镁条照射下会发生爆炸［7］，所以H2、Cl2混合气体在光照过程中，系统的压强会变大。

即将介绍化学平衡知识前教师指导学生看书预习［8］，当讲到勒夏特列原理［8］时，教师提问：某恒温恒压下存在气相平衡体系：N2+3H2⇌2NH3［5］，现向该平衡体系中加入氮气，试推断该平衡将向何方向移动？许多学生马上想到因为是增加反应物浓度，立即回答平衡将向合成氨的方向移动，而有些同学则认为虽然是增加反应物浓度但同时也增大了系统的体积，则认为平衡将向氨分解的方向移动，到底孰是孰非？还是对错参半呢？通过争论、阅读、查阅资料后学生发现，向平衡体系中加入N2后，平衡移动的方向与起始氮气的平衡浓度的大小和所加氮气的量有关，平衡移动可能存在三种情况［9］：向正反应方向移动；向逆反应方向移动；不移动；而不会只向逆反应方向移动［10］。由此完成了对这些具有争议问题的教学。

三、利用学生典型的、普遍性的错误设置问题情境

在讲常规法（非手持技术）鉴别碳酸钠和碳酸氢钠溶液时，教师在启发学生回忆自然界溶洞［6，8］的产生原理及碳酸的酸式盐和正盐的水溶性后，教师问：能否用可溶性钡、钙盐溶液来鉴别常量浓度的碳酸钠溶液与碳酸氢钠溶液？同学们马上联想到钡、钙的碳酸盐难溶于水，而钡、钙的碳酸氢盐易溶于水，立即几乎齐声回答可以鉴别。错误的回答暴露了学生的知识缺陷。这时教师指定一个学生在准备好的一支装有澄清石灰水的试管中吹气，让其他学生观察石灰水由澄清到浑浊再到澄清的过程，并测得最后澄清液的pH值近约为6后，教师提示，尽管碳酸钡及碳酸钙的溶度积较小［8］，即它们的溶解度较小，由于碳酸氢钠溶液中HCO3－所解离出的碳酸根离子CO32－［8］也足以与常量浓度的Ca2+或Ba2+产生浑浊甚至沉淀。因此，常规法不能用可溶性钙、钡盐溶液鉴别常量浓度的碳酸钠溶液与碳酸氢钠溶液［11－12］。上述实验还使学生进一步懂得，常量浓度的碳酸氢钡、碳酸氢钙澄清透明液呈微酸性［11－12］，而不能想当然地认为它们与碳酸氢钠溶液一样显碱性［5］。这样纠正了许多同学甚至资料普遍认为常规法能用氯化钡或氯化钙溶液鉴别常量浓度的碳酸钠溶液与碳酸氢钠溶液的错误，由此完成了对这一久有争议问题的教学。

在讲述原子核外电子分布规律与元素周期表结构关系［13］时，首先让学生回忆初中所学有关知识［14］，随后教师提问：是否有最外层电子数大于8［14］，或其电子层数与所在元素周期表中周期数不一致的中性原子存在？许多学生凭借初中积累下来的知识，回答说没有中性原子最外层电子数大于8的元素。轻率的回答暴露了学生的知识缺陷，这时教师指导学生看教科书最后面的元素周期表［13］，一种最外层电子数大于8为18的46号钯元素跃然纸上，这样就产生了问题情境。经阅读、讨论后，大家一致认识到要掌握原子的实际电子分布情况必须遵从客观事实，并深刻地认识到事物的普遍性中蕴含着特殊性、条条规律有特例的哲理。

在讲铁的重要化合物性质时［5］，教师帮助学生复习回顾有关知识后，提问：含Fe3+的溶液是否一定有颜色？什么色？学生一致回答含Fe3+的溶液呈黄色。不确切的回答显露出学生狭隘的知识面。接着教师指导学生课后查阅资料，通过阅读讨论后，学生深入了解到硫酸酸化的硫酸铁和硝酸酸化的硝酸铁等几近无色［15］，将含Fe3+溶液一概排除在“无色溶液”外［16］是不确切的。

在讲二氧化氮的水溶性时，教师要求学生填表［5］，片刻后老师展示已填好的表，如表1。

随后老师提问：把装满二氧化氮的试管倒立于水中，待试管内液面稳定后，量取管内液体上升的体积为试管容积的三分之二，是否正确？可能受了表1及有关资料［18－23］的误导，学生一致回答说正确。错误的回答使学生的知识缺陷暴露无遗，这时教师启发学生思考，经分析讨论后，大家一致认识到，可能由于制取二氧化氮时浓硝酸饱和蒸气压的存在、水溶氧对一氧化氮的氧化、一氧化氮本身在水中的溶解及稀硝酸的生成，再则由于溶于水中的氧气可能不断通过试管管口扩散于试管内补充试管内的氧源，以致最后水可能完全充满整个试管。这一分析结果的正确性，已得到研究者科学实验的有力证实［24］。

表1 二氧化氮尽量多地被水吸收的实验步骤、现象及原因解释［17］

四、利用日常生活中的化学知识创设问题情境

结合教科书“学与问”［5］，在回顾化学反应类型并引出氧化还原反应概念［5］后，教师提问：有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应是否一定属于氧化还原反应？同学们可能是因为受了置换反应的影响都作了肯定回答。据此，教师介绍日常生活中的医药化学知识：碘酒有强大的杀灭病原体作用，它可以使病原体的蛋白质发生变性。碘酒可以杀灭细菌、真菌、病毒、阿米巴原虫等，可用来治疗许多细菌性、真菌性、病毒性等皮肤病，是医生给病人注射药液前常用的皮肤消毒剂。碘酒主要是用单质碘、碘化钾、酒精和水按一定比例配制而成。碘化钾的作用是有助于碘在酒精溶液中的溶解，其化学反应式为I2+KI⇌KI3［13］。在介绍完近乎人人皆知，个个都用到的物质，尤其是现在的新生儿在刚出生时注射各种疫苗前进行皮肤消毒的碘酒后，教师适时提问：I2+KI⇌KI3的正反应是否为有单质参加的化合反应？其逆反应是否为有单质生成的分解反应？学生立即回答说都是。老师接着问：它们是否为氧化还原反应？顿时学生发现该反应不属氧化还原反应，问题情境油然而生。老师进一步补充指出，金属羰基化合物的生成与分解分别是有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应，但都不是氧化还原反应，使学生最终明白，有单质参加的化合反应或有单质生成的分解反应不全都是氧化还原反应［25］。

结合教科书具体内容，运用生活中与化学密切相关的知识点来创设问题情境，可以促使学生的思考由表及里、层层深入地展开，既使化学知识贴近生活，贴近现实，易于理解和接受，又利于培养学生发现问题和解决问题的能力。

五、通过课堂演示实验创设问题情境

在介绍酸碱指示剂的变色原理和变色范围时，教师指导学生看书［8］后，提问：浓盐酸、浓硫酸是否都为酸液？由于问题过于简单，学生不假思索地大声回答说都是。老师见学生学习热情很高，接着又问：酚酞在上述两种酸液中是否显色？由于刚看完书，学生异口同声地说不显色。这时老师在讲台上摆放着酚酞指示剂，浓度都为12mol·L－1的盐酸、硫酸及试管架，要求学生自己验证酚酞指示剂在这两种酸中的显色情况。随后让一学生代表上讲台做演示实验，其他学生仔细观察实验现象，这个学生在试管架上取两支小试管分别加入约2mL的盐酸、硫酸后，再分别向这两支试管中滴加1滴酚酞指示剂，振荡试管，发现这两种酸液都显粉红色，问题情境油然而生。继后教师又问：浓氢氧化钠溶液是否为碱液？学生都说是碱液。教师接着问：酚酞指示剂遇浓氢氧化钠溶液是否会显更深的红色？尽管受刚才意外实验现象的影响，还是有许多学生回答说会显更深的红色。这时教师在讲台上再摆放10mol·L－1氢氧化钠溶液，要求学生检验实验结果。再让一学生代表上讲台做演示实验，其他学生仍然仔细观察。结果出人意料，实验现象清楚表明酚酞指示剂刚滴入浓氢氧化钠溶液显红色，振荡试管后溶液转为无色，再现问题情境。通过实验和课后查阅资料，学生自己归纳总结，得出结论：酚酞指示剂在酸碱液中的显色情况是，酚酞遇稀酸液不显色，浓酸中显色；遇稀碱液显红色，浓碱液中不显色。

上述实验事实，打破了同学们的定式思维习惯，激发了学生强烈的好奇心和求知欲望，在实验过程中当即就有学生追问原因何在。出于对科学的尊重及多数学生对知识可接受性的考虑，课堂留下了指示剂在酸碱溶液中变色机理的悬念，鼓励学生努力学习，继续深究其因果［26］，以培养学生孜孜不倦、坚韧不屈的钻研精神。

尽量展示实验的设计思路与过程，有目的地创设探索问题的氛围，使之成为师生共同参与的“亚研究”过程，不仅能有效训练学生的观察能力，也培养了学生的科学态度和创造能力，同时也培养了教师自身的良好个性。

六、通过提出、检验假设的方法创设问题情境

在介绍氧气的制取方法时，指导学生看书［14］，当学生得知加热氯酸钾和二氧化锰混合固体也能制取氧气时，教师可提出这样的假设。假设1：其它条件不变，当氯酸钾中混有等量氢氧化钾固体时，加热后所产生的氧气量与没有氢氧化钾固体存在时所产生的氧气量相等。这样产生了问题情境。这种假设正确吗？让学生通过实验进行验证。实验结果出人意外，几乎收集不到氧气。经过分析、讨论，学生逐步认识到，化学反应的发生不仅与温度有关，还与酸碱环境有关，原来作催化剂的二氧化锰可能由于氢氧化钾的存在而失效，这样便证实了假设1是错误的。在老师的启发下，学生进一步懂得其化学反应原理：氯酸钾+氢氧化钾+二氧化锰△氯化钾+锰酸钾+水。尽管金属铝是一种活泼金属，由于其在空气和水中都易被氧气作用表面生成致密氧化膜而能制作成飞机部件、电线电缆、日常用品、炊具等［5］。在讲金属铝性质时，教师可提出这般假设。假设2：如果能有办法阻断致密氧化膜的形成，金属铝就会如同金属钠一样，能与冷水作用放出氢气，在空气中会很快腐蚀掉，问题情境跃然而出。这种假设正确与否，有待证实。在教师的提示下，学生了解到铝汞齐的生成可阻断金属铝表明致密氧化膜的形成。于是课堂上教师把准备好的实验试剂与用品展现于讲台让学生亲手做实验，实验结果不出所料，经硝酸汞溶液处理过的铝箔既能与冷水快速不间断地制取氢气［27］直至铝箔消耗殆尽为止，又能在空气中迅速被腐蚀。实验事实证实假设2是正确的。

通过这样的分析、讨论，在验证假设中培养了学生分析问题与解决问题的能力。

创新问题情境的方法与实例有许多，限于篇幅，在此就不一一列举。只要细心体会，教师都会学会使用，进而游刃有余。

总之，当前学校面临的紧迫任务就是如何开展创新性教学，培养创新型人才，充分利用思维发展的客观规律，来解决教学实际问题，无疑问题教学法为此开辟了崭新的途径。

［1］夏建平．初中化学教学中问题教学法的实施［J］．中学化学教学参考，2013：（13）15－16

［2］商继宗．教学方法——现代化的研究［M］．上海：华东师范大学出版社，2001：80－98

［3］周春英．化学问题的分类与“问题教学法”的灵活实施［J］．化学教学，2001，（6）：19－20

［4］范汝广．化学教学中“问题教学法”的探索［J］．化学教学，1996，（3）：20－22

［5］人民教育出版社，课程教材研究中心，化学课程教材研究中心．普通高中课程标准实验教科书─化学1（必修）［M］．北京：人民教育出版社，2010：20，97，83，59－61，56，92，35－37，47－49

［6］人民教育出版社，课程教材研究中心，化学课程教材研究中心．义务教育教科书─化学（九年级下册）［M］．北京：人民教育出版社，2014：72，77

［7］李大塘．氯氢混合气体光爆实验新装置［J］．化学教学，1996，（4）：11－12

［8］人民教育出版社，课程教材研究中心，化学课程教材研究中心．普通高中课程标准实验教科书─化学（选修4：化学反应原理）［M］．北京：人民教育出版社，2010：28，39，65，43，49

［9］李大塘，郭军．刍议化学平衡移动方向的判断［J］．大学化学，2003，18（1）：51－54