问题链引领下提升核心素养的教学设计

徐作培 朱秀清 姚彦川

摘要：问题链教学是实现基础知识架构、发散思维拓展与核心素养提升的有效教学形式之一，以氢氧化钠与碳酸钠的鉴别与转化、氢氧化钠变质程度的定性与定量探究为素材设计问题链，在问题链中渗透宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知及科学探究与创新意识等核心素养，并就问题链的实用价值和设计要点作探讨。

关键词：问题链;氢氧化钠;碳酸钠;核心素养;教学设计

文章编号：1008-0546（2020）01-0037-05 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.01.012

“链”在现在汉语词典中的一种解释就是用索环栓住、捆绑或联接。问题链是教学过程中教师为达成预定的教学目标，将教学内容以问题的形式有机地串联成有序列、有联系的纽带而得以呈现，以实现知识架构、思维发展和素养提升的活动形式。就教学组织的程序而言，问题链就是结合学生的实际设计多个问题集成，即：知识运用有联系、问题视角有分散、思维能力有拓展、核心素养有提升。问题链是师生围绕环环相扣的问题情境，进行多元的、多角度的、多层次的探索、学习和发现。笔者以两“碱”的复习为例，探讨问题链引领下提升核心素养的教学设计。

一、问题链设计思路

从學习心理学角度看，思维的发展需要优质问题的激发，思维的延伸需要在解决问题的过程中不断制造和解决新问题，以达到促进思维动态发展的教学目的。问题链的设计以“提出问题——解决问题——衍生新问题——再解决问题”为主线，如图1所示，落实思维拓展和素养提升的同时，重视成员之间、小组之间的交流合作，寻找成员自身在学习群体中的认同感和归属感，促使个体在知识学习、方法提升方面得以反馈、矫正和认同。

二、基于核心素养的教学目标

化学核心素养是学生在化学认知活动中发展起来的并在解决与化学相关问题中表现出来的科学素养，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。现行《义务教育化学课程标准》中要求，学生在解决问题时能通过实验、观察等手段获取事实与证据，并能主动地或在他人的启发下对问题提出猜想或者假设，积极搜集证据并作出论证。综合课程标准，制定两“碱”复习课的知识目标与素养发展目标，见表1。

三、教学过程设计

1.实物展示，引出问题

[师]化学工业生产中通常用到“三酸两碱”，三酸指的是盐酸、硫酸和硝酸。两碱指的是哪两碱？请从所属类别、用途和俗称等方面归纳。

[生]两碱指的是NaOH和Na2CO3。其中NaOH俗称烧碱或火碱，属于碱类物质，可用于印染，纺织工业等。Na2CO3俗称纯碱，它属于盐类，主要用于玻璃、造纸等化学工业。

探究问题1：实验台上有两个试剂瓶，分别盛放上述药品粉末，但标签缺失，你能否设计合理的方案将它们鉴别出来？

[生1]直接观察：各取少量粉末置于空气中，稍等片刻，表面变潮湿的是NaOH，未变潮湿的是Na2CO3。

[生2]加水溶解，温度升高的是NaOH，温度不变的是Na2CO3。

[生3]取固体少量，滴加稀盐酸，有气泡产生的是Na2CO3，无气泡的是NaOH。

[生4]将它们分别配成溶液后，再分别滴加Ca（OH）2溶液，有白色沉淀产生的是Na2CO3，无沉淀的是NaOH。

[生5]也可以在溶液中滴加CaCl2溶液，现象、结论与滴加Ca（OH）2溶液相同。

[生6]溶液中加BaCl2溶液也可以。

[生7]向溶液中通入CO2气体，变质的是NaOH，不变质的是Na2CO3。

[生8]溶液中加CuSO4溶液，有蓝色沉淀生成的是NaOH，没有的是Na2CO3。

[师]同学们的想法很多，但大家的表情告诉我，方案的可行性可能存在分歧，现在以小组为单位，利用提供的仪器和药品，验证上述方案。根据实验现象，完成表格。

[整理归纳]氢氧化钠与碳酸钠的鉴别，见表2。

[生]NaOH和Ca（OH）2发生了什么反应呢？

[资料展示]“同离子效应”网络资料，见图2。

[师]请小组内交流上述方案的优点及不足。

[生]药品都是过量，可保证NazCO3被完全除去;另外对沉淀进行洗涤和干燥，可以减少误差。

[生]方案1样品需要先溶解，BaCl2要选溶液更合理。方案2中20g应该是样品的质量而不是溶液的质量，药品最好用CaCl2代替ca（OH）2。

[师]综合上述讨论，方案如何设计更合理？

[生]取10g样品，加适量的水溶解，加入过量BaCl2溶液，振荡、过滤，将滤渣洗涤并烘干，测固体质量，由此算出NazCO3的质量及质量分数。

[方案展示]（原理二：产气法）

方案3，见图5（文字表述：称量反应前的质量m。，

[师]上述方案有何优点？

[生]相对于沉淀法来讲操作可能更方便，过程更简单。

[师]产气法原理下的方案，气体的散逸性、溶解性可能会产生哪些误差？

[生]CO2中可能混有水蒸气，盐酸也可能挥发氯化氢气体。

[生]发生装置中还可能有气体残留，用空气或N2将其“赶”到吸收装置中。

[师]观察NaOH变质程度的定量测定优化装置，见图7，说出它们的作用。

[生]组合装置可以最大程度地减少因水蒸气、挥发气及残留气等造成的误差。

3.总结归纳，建构知网

[小结]总结得失，师生建构知识网络，见图8。

四、问题链的价值及设计要点

1.关注整合与层次

问题链的设置不能理解成简单问题的外显性堆砌与捆绑，应该是优质问题的过渡、渗透与内化联接，因而問题链注重问题的整合性和层次性。教学中侧重引导学生在解决预设问题的基础上自发或者启发下制造新问题、探究新问题、解决新问题，从而引发问题链的衍生和传递，动态训练思维的广度与深度。要充分了解学生知识的生长点，从已知到未知、从具体到抽象，由浅入深、层层递进地设计问题，逐步展开问题的探究。在问题的着力点和维度上要有聚焦，抓住解决问题的根源和关键点，切实解决思维和认知障碍，摆脱迷思概念和前概念的影响。NaOH与Na2CO3的性质差异是问题解决的关键，问题链的设置要以此聚焦，进而再衍生出系列问题。

合理设置问题进阶层次与问题衔接点，努力让学生“跳一跳”能完成，激发学生的兴趣和求知欲。本课例中以两种“碱”的鉴别为源头，借助NaOH的变质，衔接到定性及定量变质的探究，由物质鉴别及混合物的检验拓展到实验方案的设计与优化。学生在问题链的层层延伸中，掌握多种鉴别NaOH与Na2CO3的方法和原理，能排除干扰因素，设计合理的实验定性或者定量地验证NaOH的变质程度，能从学生自己的视角初步评价实验方案的优劣。

2.关注多元与开放

优质问题的创设与解决可促进学习过程中知识的获得、思维的拓展和能力的提升。教学设计中问题链设置的广度上要体现多元性和开放性，教师应意识到学生的思维是活的，是动态的，不是跳进预设的坑里，课堂上教师应根据学生的反应，运用自己的教学策略和教学智慧把握好教学设计的开放度。

对于Na2CO3质量分数的测定，学生的想法丰富多彩，伙伴的评价各有千秋，教学活动中教师要允许和鼓励学生创新思维活动的存在，对于开放性的探究问题，“突发事件”发生的概率比较大，教师要从学生的知识能力及思维起点提前预设学生可能出现的生发点，想好对策，及时处理。一旦出现“意外”情况，教师应适时引导小组成员尝试解释，或者课后查阅资料解释。此时教师要从知识外延和思维分散度上“把好舵”，合理安排教学内容和教学流程，不能被“意外”牵了鼻子。教学活动在问题链中实现了零碎知识系统化、基础问题延伸化、实验探究开放化、方案设计多样化。

3.关注认知与素养

学习的实质是主动地形成认知结构，并通过把新获得的知识和已有的认知结构联系起来，积极地建构其知识体系，因而问题链设置要符合学生的认知。通过学习，学生就微观结构不同造成宏观性质的差异有了合理认知，对于预设的实验方案是否可行可靠，最终还应进行实验论证。实验过程中产生的实验现象是解释实验问题的最好证据，在实验中培养学生的证据意识和严谨的态度，就是让学生在科学探究过程中有目的地搜集证据、合理地使用证据进行论证与推理，形成可靠的结论性的实验结果，从而使学生达成“证据支持主张”的心理认同。

化学核心素养是三维目标的升华，学生基于“证据”“推理”“模型”实验探究出了NaOH和Na2CO3的检验、NaOH的变质测定方法。借助证据意识解决实验异常和实际问题，引导学生从实证走向探究、从他主走向自主，促使发散性、创新性思维的形成。问题链作为知识和素养的载体，学生会在问题链的引领下逐个突破，探究深度和广度逐渐加强，学生既掌握了知识的形成过程，学科素养和综合能力也在潜移默化中提升。