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问题设计差之毫厘 课堂效果谬以千里

2017-07-18魏明

化学教与学 2017年7期
关键词:教学细节高阶思维问题设计

魏明

摘要:通过对氮及其氧化物同课异构中问题设计的反思,发现问题设计的差异性主要体现在:情景材料的设计、问题侧重点的关注、问题形式的设计,这导致了课堂教学效果相差甚远。进而得出:体现生活情境性、注重问题具身性、依托实验设疑性等问题设计的策略。

关键词:问题设计;高阶思维;教学细节;教学效果

文章编号:1008-0546(2017)07-0051-04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B

doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2017.07.014

问题是激发学习者思维的源泉,是维系学习者持续不断思考的动力。课堂教学中,问题是进行高阶思维能力培养的最有效手段,是促进学习者高阶思维能力教学设计的核心[1]。氮元素是高中化学必修1中继氯、硫学习之后又一重要的非金属元素,是对氧化还原反应知识的重要运用。“氮及其氧化物的性质”的内容在整个必修1中既要前面的知识铺垫,又是对知识的深入理解,这对学生一个学期的化学学习起到举足轻重的作用。课堂教学中创设高质量、高水平问题是发展学习者高阶思维的关键[2]。怎样才能围绕本节课教什么、应怎样教、教学目标如何更好达成而设计出独具特色的问题链?恰好有两位老师对本节课进行“同课异构”,笔者对比分析了两位老师的整个教学过程,展示研究过程中值得思考的课堂细节——问题设计,以供商榷。

一、 实录两位教师课堂教学片断

根据两位教师课堂活动设计的顺序,分别截取“新课导入”“师生互动”“实验活动”“引领总结”四个教学片断[3]。

1. 教师1的课堂教学片段

片段1:新课导入

学生自学苏教版必修1中96和97页相关内容,提出问题(1)组成蛋白质的主要元素是什么?(2)植物生长必需的营养元素有哪些?(3)火箭推进剂成分有哪些?

学生思考讨论。

片段2:实验活动

学生观看实验视频:N2与O2反应、NO2与H2O反应

学生讨论视频中的实验现象。

片段3:师生互动

教师提问:从上述实验可比较得出NO和NO2的颜色、状态、气味、密度、溶解度等哪些物理性质?学生回答的很好,都是非常标准的答案。

教师提问:氮元素有哪些化合价,对应的氧化物分别是什么?学生回答,教师补充并写出板书。

教师提问:能否写出实验视频中二氧化氮与水反应的方程式?

请学生上黑板书写这一方程式。

教师提问:如何判断产物有硝酸生成?怎样求出此硝酸的浓度?教师提示视频中试管的三分之一体积,并进一步得出歧化反应的概念。学生记录。

教师追问:如何才能让溶液充满整个试管?通入何种气体,且需要此气体的量是多少?引导学生运用氧化还原反应书写、配平方程式。

教师进一步追问:如果开始试管中都是NO气体,通入多少氧气可以使试管中充满溶液?(用方程式说明)

教师图片展示:酸雨的危害。提问:通常用碱处理氮氧化物等污染性气体,写出NaOH分别与二氧化氮、一氧化氮和二氧化氮的混合气体反应的两个方程式?学生练习,教师再次从氧化还原反应知识配平方程式,并引出“归中反应”概念。

片段4:引领总结

从三个方面:气体共存、气体溶解于水是否发生氧化还原、环境污染等设计问题,巩固本节课内容。

2. 教师2的课堂教学片段

片段1:新课导入

教师提问:大家说说我们生活当中有哪些物质含有氮元素,或者是学习过的?学生纷纷举手回答,学生1:N2、化肥中的氨肥;学生2:蛋白质;学生3:有一种作为麻醉剂的笑气,一氧化二氮;学生4:硝酸,等等。学生积极参与。展示学习目标和学习重点难点,明确学习任务。

片段2:师生互动

教师提问:问题1.氮元素有用吗?

教师补充:PPT展示,肽键、血红蛋白、叶绿素结构式,可以看出氮是组成生命的重要元素,有叶绿素才有植物的光合作用,总之一句话:氮是生命的基础。另外在尖端的航天航空方面,氮元素组成的物质作为燃料。

教师提问:氮元素常见的价态有哪些,对应有哪些物质?学生回答,老师补充并写板书。

教师提问:问题2.氮气有用吗?学生1:金属焊接时作保护气;(教师补充:说明氮气化学性质稳定。)学生2:冷却超导材料(教师评价:很有研究价值);学生3:制硝酸(教师评价:很好,学以致用)。教师总结:所以化学对人类文明的伟大贡献之一就是和氮气紧紧连在了一起!

片段3:实验活动

教師提问:问题3.如何用实验证明氮气、氮氧化物的重要性质?教师展示实验视频:(1)液态氮气降低电阻,灯泡变亮;(2)悬浮物品;(3)活的金鱼在液氮中冻僵再放入水中又活了; (4)氮气和氧气放电反应。教师及时讲解视频中关键点。

教师演示实验1:二氧化氮与水的反应(试管中的红棕色变无色),用针管向该试管注入空气,无色又变为红棕色,取试管中溶液,检验为酸性。学生写出相关方程式。

教师演示实验2:现有一试管二氧化氮:(1)将其倒置于盛水的烧杯中,一段时间后,观察现象。(2)如果想使试管充满液体,怎么办?(3)如果试管内是NO, 怎么使试管充满液体?

片段4:师生互动

挖掘实验价值:根据实验2,能否从方程式角度予以解释?NO2与H2O反应生成HNO3和NO,NO与O2反应生成NO2,NO2又与H2O反应生成HNO3和NO,NO再与O2反应生成NO2,这进入“死循环”,如何走出“死循环”?分析3NO2+H2O■2HNO3+NO,2NO+O2■2NO2这两个方程式,“消去”NO,用叠加方程式方法得出相关方程式。

教师提问:问题4.NO、NO2有用吗?

图片:1998年诺贝尔奖获得者伊格纳罗对一氧化氮通血路的研究;二氧化氮在化学反应和火箭燃料中作氧化剂,在生产中作催化剂。

问题5. 比较NO、 NO2有哪些重要性质?从三个方面物理性质、化学性质、收集方法完成表格。思考:如何除去NO中的NO2?学生演示实验:NO2使湿润KI-淀粉试纸变蓝。学生基本都能很好完成。

问题6. NO、NO2有什么危害?展示表格:不同浓度的NO2(ppm)对人体的危害。展示图片:一氧化氮和二氧化氮对环境的污染。形成硝酸型酸雨、形成光化学烟雾:NO2+O2 →O3,O3+CxHy→有毒烟雾、破坏臭氧层O3 →O2,NO作为催化剂。

问题7.如何产生NO、NO2的?人们采取哪些措施防止和减少NOx对环境的污染?学生1:化石燃料燃烧的废气、使用清洁能源(教师评价:思路很清晰,从源头遏制);学生2:汽车尾气,汽车安装尾气转化装置;学生3:硝酸工厂、氮肥厂、金属的冶炼厂的废气,用尾气处理,通入NaOH溶液。教师追问并写板书:NO+NO2+ NaOH■ ?,教师提示分析价态,得出产物为正三价,根据前面价态与对应的物质得出亚硝酸钠,进而巩固用氧化还原反应知识配平。教师继续提问:如果单一气体NO2,用NaOH溶液处理,产物有哪些?教师补充“归中”“歧化”概念。

片段5:引领总结

教师提问:

1.结合本节课所学知识请用箭头标出常见含氮物质的转化关系?

2. 你的疑问有哪些?

巩固练习1:某校八年级(上)语文期中考试试题中涉及到的化学方程式有哪些?

巩固练习2:图片氮的循环,氮的固定

课后作业:学生调查研究“硝酸型酸雨的危害”。

二、 两位教师课堂教学中问题设计的比较

问题设计是课堂教学设计的一个重要组成部分,可以把教学中其它各个要素进行衔接和控制,更好地服务于学生。

1. 共同之处

(1)教学内容中穿插问题,能更好突破教学难点,突出教学重点,都做到以问题的方式引起学生的思考。

(2)用教学手段设置问题,在实验中都积极设置一些问题,配合实验步骤的进行,起到对关键现象、结论的提示、总结作用。

(3)在问题设计方式中都运用到递进追问式,有利于问题的解决和知识点的深入理解,并进行了适度的拓展延伸。

2. 问题设置的差异

(1)情景材料的设置不同

在新课导入时,教师1直接让学生预习本节课内容的时间略长,这使后面很多問题的设置显得空洞,以及问题的回答显得单一,整节课有时变成一种验证性的课堂,减少了课堂生成性知识的产生;用视频实验为情景材料,学生竟然“能闻到视频中气体的味道?”而教师2从学生已有的知识设问,既为本节课的后续学习做好铺垫,又使学生参与的积极性和学习的热情被充分调动和激发;教师运用“真实”实验为情景材料,设计问题有效突破本节课重难点,并且克服了教师1课堂上关于此内容空洞讲解时出现的“课堂较为沉闷,部分学生学习感到吃力”现象。

(2)课堂问题关注的重点不同

在师生互动的过程中,教师1注重学科知识的学习,所设计的一切问题都是为了解决学科知识中存在的认知困难,为“求知”而单纯地“教知”,不是鲜活的生命体之间的对话,学生的惟命是从,教师的绝对权威,不利于知识生成过程中的思维能力培养。教师2注重知识存在的情境,关注知识存在的价值和意义,强调学生核心素养的培养。在问题预设时,能够切身感受学生的所思所想,并在课堂中及时“调试”学生的思维热情,让学生充分发表观点和想法,实现不同个体的不同认知习惯和认知方式,达到了学生思维的升格和知识的意义增值。

(3)归纳总结时问题设计形式不同

同样是对本节课教学目标的考查,但教师1纯粹从“知识考知识”角度设计问题,形式单一,内容单调,学生易滋生乏味心理。教师2则通过化合价图式、自主提问、创设语文试题中存在的化学知识情境、调查研究等方式,既有学生本人自主回顾又有自行讨论本节课所学过的三维目标;对知识归纳总结时,所设计问题角度新颖,鼓励学生在阅读中寻找化学知识,课堂气氛活跃,所以教师能够全方位分析考查学生对本节课教学目标的达成情况。

三、 两节课教学效果评价

1. 过程与方法的融合相去甚远

两个教师在整个教学过程中,实验方法的运用也导致教学效果差异较大。两位教师都有实验,但教师1可能由于NO和NO2都有毒,所有实验都采用视频化,让学生感觉本节课知识离自己“很遥远”。而教师2连续的演示实验,让学生很亲近,便于在整个实验过程围绕问题进行积极思考,更容易体会到实验的真实性、亲切感,凸显学生的主体性,让学生主动参与到复杂问题的解决,并提供了有效的思维建模过程,有利于培养学生缜密性的思维过程,有利于学生自主构建知识。如学习叠加方程式时,用死循环设置“思考囚笼”,师生探讨后,学生顿悟后自主走出“囚笼”。

2. 情感和态度的体验迥然差异

知识的掌握不能仅仅依靠记忆、练习等简单粗暴的“原始手段”,甚至还停留在“把学生当作空的容器,直接倾倒即可”的浅层次理解中,一味地夯实单调乏味的学科知识,为考试不择手段,这样掌握的知识纯粹是无本之木、无源之水,不久便会成为朽木或枯竭,遗忘速度很快,学生学得很累,教师教得很累。学生易滋生厌学情绪,兴趣更是无从谈起。从教师2的问题设计中不难发现,始终坚守“浅”入“深”出的原则,“浅”可以让学生人人有话说,让每位学生感受到知识不是离自己很遥远,近在身边,学会很有价值,在学习的过程中感受很轻松;“深”是学生自发的钟情于化学的魅力,激发学习化学的兴趣。通过学生积极参与回答问题,讲述自己的观点,还有教师2的恰合时宜的点评,更是让学生体会到成就感。同时通过教师2课堂学生的回答,如一氧化二氮可作为麻醉剂,听课老师也觉得学生的视野是宽广的,学生是一个个有储备信息的“活体”,不是任人摆布的产品。

3. 知识与能力的生成云泥之别

下面以教师2的问题设计为例,进行全面、细致分析(见表1)。

教师2整个课堂设计以6个问题为问题主干,再配以细节性的分问题为辅助。这些问题的特点:(1)从点成线、线到面的覆盖,如从学生所熟知的氮气用途提问、再扩充其它用途最后到氮气可以得到氮氧化物,中间穿插氮气的稳定性和化学键特点,这样的设计问题思路使学生对氮气有了彻底的全面的了解和学习。(2)知识点由浅入深的水到渠成,如演示实验2:二氧化氮与水的反应,从方程式知可以反应,到溶液充满试管的设问,以及学生思考回答,最终上升到理论上的氧化还原反应分析,并探讨孕育出叠加方程式的方法,最后再到NO的类比分析;实验与理论有序衔接,相互验证;教师运用自如,学生轻松获知,思维的进阶性在潜移默化中得到培养,兴趣在自我效能感提升中得到强化,学生分析问题、解决问题的能力得到提升。观察现象、研讨本质、反馈验证这正是真实实验情境下的独特优势,这也是视频实验所无法比拟的。

四、 课堂教学中问题设计的策略

通过上述问题设计的对比分析,不同教师对相同教学内容的不同问题设计,教学效果是大相径庭。聆听了教师1、教师2的教学体会和其他听课专家精彩的点评,并结合笔者的反思,得出在课堂教学中问题设计的策略。

1. 设计的问题体现生活情境性

中学生有一定的生活体验,注重感性认识,浅显的自主理性分析;对生活问题具有很强的好奇心和探究欲。如果能把握学生的年龄特点,运用其特征于教学中会起到事半功倍的效果。学生的理性分析可以以感性认识为基础,激发好奇心,增强求知欲。作为课堂教学中最常见、最有效的问题设计,必须从学习者真实的生活情境中提出,有利于学习者产生持久的内驱力。最大限度地将知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观牢牢地“锁定”在现实情境里,以求得学生思维上的同步和心理上的共鸣。传统的教学是知识性质然后用途特点,现在很多教师先从用途设计问题,最后探讨本质知识。这就是先感性感知生活情境,后理性分析知识本质,符合学生认知特点。

2. 设计的问题要具有具身性

按照建构主义学习理论,个体的知识是由人建构起来的,也就是说,学习是面对新信息、新概念、新现象或新问题时,学习者必须激活头脑中的先前知识经验,通过高层次思维活动,即需要付出高度心理努力,有目的、有意义、连贯地对知识进行分析、综合、应用、反思和评价的认知活动[4]。自身性问题是指在地位上能够消除对学生的“专制”,在问题的锲入上关注学生自身特点,在知识的形成中侧重思维的过程性发展。要想使学生的高阶思维得到长久提升,就需要注重自身性问题所提供的高效的思维建模過程。便于学生主动参与课堂教学,尤其在解决复杂问题过程中,为做出决策进行信息搜集、筛选信息、假设验证。

3. 设计的问题要以实验为依托

问题与思维有着高度的契合性,实验中的异常现象不仅可以培养人的洞察力、辨识力和判断力,还能激发人的敏锐智慧、反思能力,以及创造能力和独立思考的能力[5]。因为实验是一个生动、形象的过程,所以学生在这一过程中自发的高度集中注意力,能及时快速地调动自己好奇心,激发求知的欲望。如果此时能够预设一些问题,或根据生成性问题进行探究,学生会积极主动地参与。这时教师会发现学生很多“闪光点”,他们真的是“活”个体。以实验为依托而设计的问题,一方面这些问题往往具有进阶性特点,有效地激发学生高阶思维,另一方面学生会感到极强的新鲜感,没有固有知识的束缚,自由展开想象的翅膀,因为实验会为你提供公平的答案,从而提高化学课堂的师生幸福指数。

参考文献

[1] 钟志贤.促进学习者高阶思维发展的教学设计假设[J].电化教育研究,2004(12):21-28

[2] 孙天山.基于“问题”的高阶思维课堂教学架构研究[J].中学化学教学参考,2016(5):1-5

[3] 王先锋.教学设计相差一小步课堂效果则差一大步——对“硫代硫酸钠与反应速率的影响因素”同课异构后的反思[J].中学化学教学参考,2012(3):28-29

[4] 陈琦,刘儒德.当代教育心理学(第2版)[M].北京:北京师范大学出版社,2007:185-186,370

[5] 石敬珠.教师课堂提问策略建构:问题设计的观察视角研究[J].中学化学教学参考,2012(5):3-5

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