基于发展化学核心素养的问题解决教学模式的实践研究

叶桂足

【摘 要】基于发展学生化学核心素养，在建构主义理论的指导下构建了基于小班化的问题解决教学模式。实践证明，该教学模式能更好地促进学生的自主学习、探究学习和合作学习，有利于发展化学核心素养。以“沉淀溶解平衡”为例，从分析学情、琢磨内容、精设问题等方面探讨了基于该模式的教学设计。

【关键词】核心素养;问题解决;教学模式

1.问题解决教学模式的构建

化学核心素养是学生在化学认知活动中发展起来并在解决与化学相关的问题中培养和表现出来的学科素养，包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“实验探究与创新意识”“科学精神与社会责任”。它涵盖了化学学科观念、学科思维、学科实践和学科价值四个方面，反映了学生从化学视角认识客观事物的方式与结果的水平。核心素养在课堂教学中的落实有待于教学新思路的探究和实践。

建构主义理论认为：学习是学习者在一定情境下，借助其他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义的建构方式自己获得的行为，其核心思想是通过问题解决学习。高中化学教学中的“问题解决”教学方法就是教师通过创设教学问题，组织、引导学生在教学过程中，不断运用多样化的思维方式和科学方法解决问题的课堂教学形式。在这一教学过程中，学生从问题或任务出发，依据已有的化学知识和认知，以积极探索的态度，有计划、有目的地进行探究，在解决化学问题的过程中获取知识和技能，逐渐内化为化学学科核心素养。我们将问题解决教学方法用于我校高中“数字化实验班”的化学教学实践，在两年多的实践和摸索中，构建了基于发展学生化学核心素养的问题解决教学模式（如图1），有效地实现了转变学生学习方式、提高学生问题解决能力、发展化学核心素养的初衷。该模式基于两个重要的硬件：一是高科技设备的数字化教室，有利于打破时空障碍，实现实时的师生互动、生生互动;二是学生数只有30人的小班化班级，有利于分组教学等活动的开展，有利于关注每个个体。每班根据“组内异质，组间同质”的原则进行分组，五人一组围坐一圆桌。班级以小组为单位在日常班级活动中进行管理与评价，在日常教学活动中进行一种组内“自主、合作、探究”与组间“交流评价”的学习，并通过积分制在制度上，有效保证学生学习的自主性和积极性。该模式即问题解决教学法、分组教学法和小班化班级三者的有机结合，其中教师的角色是组织者、引导者;学生是课堂主体;学生自主参与是该模式的关键所在。

2.基于问题解决教学模式的教学设计

2.1分析学情，明确学生最近发展区

学情要从知识储备、实验能力、认知能力、思维误区等方面进行分析，才能设计出符合学生最近发展区的问题和活动。关于“沉淀溶解平衡”这一知识点，在知识储备方面，学生已经学习了溶解性、溶解度、化学反应平衡、电离平衡和水解平衡等知识;实验能力方面，学生已能合作或是独立完成简单实验;认知能力方面，学生具有一定的抽象思维、逻辑分析和知识迁移的能力，通过之前化学反应平衡、电离平衡和水解平衡的学习，已经对新的化学平衡的知识有了清晰的思路;思维误区方面，学生对电解质与其饱和溶液共存的微观情况不清楚，认为电解质在水中达到饱和后，溶解就停止了;教材、教参所提供的沉淀溶解平衡例子都是难溶物，学生误认为沉淀溶解平衡只有在难溶电解质中才存在。

2.2琢磨内容，确定教学目标

教学内容是达成化学核心素养的载体，只有熟悉教学内容，才能合理设计问题和活动。首先，分析教学内容包含的知识点、教学地位、教学重难点。然后，紧扣课程标准对相应知识模块的要求，确定要达成的目标。“沉淀溶解平衡”在知识与技能方面，要求学生能从宏观与微观、定性与定量等角度建立沉淀溶解平衡的概念与模型，能初步运用沉淀溶解平衡理论解决实际问题;在素养方面，重点培养学生“宏观辨识与微观探析”、“变化观念与平衡思想”的学科素养。

2.3精设问题，形成导学案

问题不能臆造，而要选择真实问题。真实问题是指来源于真实世界，与科学、技术和社会相关的，能真实反映化学学科特点和独特价值的问题。真实问题的解决可以使学生养成在面临与化学有关问题的挑战时，从化学的视角思考问题、做出更理智、更科学的判断。“沉淀溶解平衡”这节课，我们选择为什么会蛀牙以及如何防蛀这个学生熟悉的问题情境。在教学设计时将教学目标、内容、方法和学习任务融合在特定的情境中，让学生在真实问题的解决过程中，理解学习内容，建构知识、技能体系，发展学科核心素养。同时，设计具有引导性的子问题或问题链，形成导学案，便于学生的分组合作学习。对问题的广度、深度、难度，教师要进行适当的宏观调控。教师的调控要使问题保持“形散而神不散”，有“中心问题”和“子问题”，并且所有问题要形成连贯的合乎逻辑的“问题系统”，使问题的创设有利于学生的创新精神和实践能力、人文素养的形成和发展。

基于问题解决教学模式的沉淀溶解平衡导学案如下：

【提出问题】你有蛀牙吗？科学家研究认为牙釉质（主要成分为羟基磷酸钙[Ca5（P04）3OH]）是人体中最坚硬又难溶的部分，为什么会蛀牙呢（蛀牙原理）？根据蛀牙原理我们该如何防止蛀牙呢？

【探究1】难溶电解质在水中真的不溶吗？

实验1.向NaCl溶液中加入少量等浓度的AgNO3溶液，充分反应后，静置。向上层清液中逐滴加入KI溶液，观察现象，并解释。

【观看视频】宏观上体系AgCl沉淀及其饱和溶液→微观的AgCl沉淀溶解平衡

【探究2】可溶性电解质是否存在沉淀溶解平衡？

实验2.分别往不饱和食盐水、饱和食盐水中加入少量NaCl晶体，观察现象，再分别继续滴加浓盐酸，观察现象，并解释。

实验3.在密闭环境下，将不规则的NaCl晶体浸泡在饱和食盐水中，保持温度不变，NaCl晶体质量、食盐水浓度分别会发生什么变化？溶解是否停止了呢？NaCl晶体的形状会发生什么变化？请解释。

【交流讨论】

①沉淀溶解平衡的特征;②将难溶电解质的沉淀溶解平衡方程式与弱电解质的电离平衡方程式进行对比，分析两者的区别与联系;③沉淀溶解平衡的影响因素，分析外界条件（升温、加水、加少量AgCl固体、加少量NaCl固体）分别对AgCl（s）  Ag+（aq）+Cl—（aq）平衡的影响;④写出AgCl（s）  Ag+（aq）+Cl—（aq）的平衡常数表达式，分析它的特点、意义以及影响因素;⑤课本P91表3-3-1，比较AgCl、AgBr、AgI的溶解能力的大小，比较Mg（OH）2、Cu（OH）2溶解能力的大小。

【問题解决】蛀牙原理？主要原因？预防措施？

3.基于问题解决教学模式的反思

3.1积极作用

“问题解决”传递的是知识，更是指获得知识的过程和思考问题应有的科学方法。问题解决教学模式既有利于学生的发展，也有利于教师的专业发展。对学生来讲，改变了学生被动参与教学的局面，使学生能在问题的驱动下主动参与，在问题的解决过程中主动建构知识，并逐渐形成学科能力。对教师来讲，改变的是对化学教学的认识与思维方式，真正确立了教师作为教学指导者的地位。

3.2存在问题

一方面，备课量大，对教师的教学水平要求较高。在具体实施课堂教学之前，教师要考虑自己的知识结构、教学理论、实践经验，了解学生的心理特征、认知水平、知识结构，要分析教学目标、教学内容，要寻找资料、精设问题等，这需要教师付出艰苦的脑力劳动和一些问题情境预设所必备的物质方面的准备工作。基于发展化学核心素养的问题解决教学模式依赖学生的主动参与，对于大班教学和已经习惯接受性学习的学生，难以推行应用。

【参考文献】

[1]林崇德.21世纪学生发展核心素养研究[M].北京：北京师范大学出版社，2016，15-20