做真实有用的化学：从学科问题到中学化学教学真实性问题

吴海霞

摘要：文章以初中化学教科书中的课题“燃烧与灭火”为例，详细阐述了学科问题、化学教学真实性问题的内涵，以及由学科问题到化学学科教学真实性问题的设计原理及实践案例。

关键词：学科问题;化学教学真实性问题;设计

文章编号：1008-0546（2022）09-0007-04中图分类号：G632.41文献标识码：B

一、问题的提出

有资料显示，美国学生对化学的消极态度和看法，使他们对高中或大学的化学必修课程缺乏积极性。这种现象是一个国际公认的问题（Lovatt，Finlay-son&James，2007）。即使学生具有相似的能力，那些化学学习积极性低的人也倾向于使用对他们的课程成绩产生不利影响的表面学习方法，比如死记硬背，而化学学习积极性高的学生则倾向于使用更有意义的方法来提高他们的成绩（Ainley，1993）。

在国内，也面临着同样的困境：中学生普遍认为化学学科是最难的课程之一，对他们中的许多人来说，这门学科让人觉得沮丧、无趣且无关紧要，感觉到它缺乏真实的生活相关性。选择继续学习化学的学生喜欢以一种工具的方式看待它，并不是因为它本身是有价值的。

这种认为化学的不实用和学科难度太大的消极态度会进一步阻碍学生的实际课程表现，从而产生一个“适应不良循环”，导致学生最终只是需要学科分数而不是为了学到有用的知识。如何改变这种状况，很值得化学教育工作者去研究探讨。

二、化学学科问题到学科教学真实性问题的研究设想

1.学科问题

學科问题一般指跟教学相关的某门具体学科的问题。李松林通过研究培育学科核心素养的教学问题，认为学科问题必须具有三个特征：能够触及学生的兴趣、情感和思维深处而具有的精妙性;符合学科课程标准和教学内容特点的精当性;能够与实际联系的真实性。一个好的学科问题，应该是融合三个特征、符合学生心理顺序且具有逻辑关系的有机整体，有利于发展学生的学科核心素养。[1]

近年来，国内研究教师对“中学化学教学中易出错的学科知识问题”的论著日趋增多。扬州大学吴星教授主编的《中学化学学科理解——疑难问题解析》一书，通过对中学化学中“物质结构与性质”“化学变化与规律”“物质转化与应用”和“化学实验与探究”四个专题中的120个易出错问题的解析，帮助教师从教学层面提高对化学教学中易出错的学科问题的认识。[2]厦门市教育科学研究院江合佩教授主编的《基于化学核心知识的教学策略研究》、山西大同煤矿第一中学的岳文虹和苑凌云主编的《追寻化学教育的本源——化学疑难问题研究》等论著，也都是对中学化学教学专题中教师所碰到的疑难热点问题进行的解答和汇编，这些问题都是简洁、直接的化学学科知识问题，如：饮用水如何消毒？“萃取”的真正意义在哪里？I2和CCl4能用蒸馏法分离吗？化学实验中的安全瓶有什么作用？酒精浓度越高，杀菌效果越好吗？……

不难看出，以上这些问题都是在真实的化学学科教与学过程中产生的纯化学学科问题，问题表述清晰，内容描述简洁、直接，问题的产生没有自然的或建构的背景情境，完成任务即为给出问题的答案。对照高敬，毕华林所给出的问题水平和类型表（见表1），[3]这些学科问题往往是记忆性、解释性的低水平问题，一般通过事实性知识或概念性和知识性回忆、识别、复述、解释和说明加以解决。这种情形下作为工具的知识在应对学校或各级各类教育主管部门所组织的过关性、选拔性考试中比较适用，往往能使学生取得理想的成绩，但这种通过课堂教学所获得的脱离情境的定义，常常无法在现实社会生产生活中加以运用，只能听凭这些知识处于消极状态，没有了考试驱动，被遗忘得很快，学科素养难以形成，很难培养学生在应对21世纪各种复杂的不确定性的现实生活环境时所必备的关键能力和关键品质。

2.化学教学真实性问题

关于化学教学真实性问题的内涵界定，笔者以中国知网数据库为主要平台，以“真实问题*教学”为关键词，展开主题字段的检索，筛选确定28篇的中文期刊文章。时间跨度从1998至2020年，并进行了可视化分析，没有发现明确的定义。见图1和图2。

图1显示了从1998年到2013年的15年时间里，我国学者对教学真实性问题的关注度不是很高，发文很少，数量比较平稳;2013年至2017年之间，发文时而上升时而下降，非常不稳定;2017年至今发文量急剧上升，而这一现象跟基础教育改革的时代背景有着紧密联系，2016年底有关核心素养的一系列文件的出台，是推动对教学真实性问题研究群体增多的强大的动力。

图2显示了从1998年到2020年间的关于教学真实性问题的发文主题。研究内容比较广泛，位居第一的是关于“真实性问题解决”，位居第二、第三的是“核心素养”和“学科核心素养”。其实，细细品读剩下的主题的文章，都是围绕各个层面或是用学科具体案例或是用不同策略阐述了如何使“真实性问题”解决的意义和方法。

笔者借鉴学科问题的几大特征，结合自己的教学实践，将化学教学真实性问题定义为教师和学生在真实的教学活动中碰到的与化学学科相关的有研究价值的疑难和矛盾。这些疑难和矛盾既有低水平和高水平，也有模糊和精确之分。本文讨论的“化学教学真实性问题”，是以“化学学科问题”为原型，用真实的、具体的、有意义和有价值的情境素材作为背景，如真实的社会问题和化学史实等，参照PBL问题设计的理论和实践，进行加工设计，结合学生心理发展阶段和认识发展水平，将问题和任务嵌入或融入情境中，突出化学课标要求和学科核心概念、观念，确保目标和结果高度一致，形成具有一定复杂程度的、结构合理的真实性问题。“中学化学教学真实性问题”，具有精妙性、精当性、真实性、学科性和整体性五个特性，属于高水平问题。

3.真实性问题的设计

关于真实性问题的设计，洪（Hung）提出了称为“3C3R”模型的概念框架。模型中的“C”表示三个核心要素，即“内容”（content）“情境”（context）和“关联”（connection），表示学生学习的内容和概念;“R”表示问题的三种过程要素，即“研究”（researching）“推理”（reasoning）和“反思”（reflecting），表示学生认知过程和问题解决的技能。[4]撒坎林甘牧和施密特（SockalingamandSchmidt）也提出了一个类似的模型，他们将11个问题按照“特征”或“功能”进行分类。与洪提出来的概念框架不一样，这一模型是基于学生关于好问题特征的实证数据得出的。与问题设计要素相关的特征包括：（1）问题形式，（2）清晰度，（3）熟悉度，（4）难度，（5）相关性（应用和使用）。功能特征主要是指参与或解决某一问题可能的结果。六大功能特征主要是指问题（1）激发批判性推理，（2）促进自主学习，（3）激发阐释，（4）推动团队合作，（5）引发兴趣，（6）指向预期学习问题的程度。[5]由于这些模型不很明确，在使用时存在一定困难，后来的研究者将两种模型进行了整合改进，形成了PBL问题设计的三个维度（见表2）。

PBL问题设计包括5个基本步骤，包括（1）研究学习需求，（2）明确内容，（3）选择情境，（4）设定预期，（5）整合问题。这些步骤与威金斯和麦克泰（WigginsandMcTighe）所描述的“反向设计”是一致的。这种方法，使得学习目标指导了问题的定义和推导，目标与评估的匹配程度比较好。

根据《普通高中化学课程标准（2017年版）》中学科核心素养的培育要求，参照PBL问题设计的5个基本步骤，结合表2中的问题的三个维度，本课题研究的真实性问题设计的步骤、要素和功能见表3。

三、中学化学教学真实性问题的设计案例1.选择化学课题

燃烧与灭火

2.确定本主题的核心化学学科问题

（1）燃烧的定义是什么？

通常情况下，可燃物与氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应叫做燃烧。

（2）燃烧的条件是什么？

燃烧需要三个条件：（1）可燃物;（2）氧气（或空气）;（3）达到燃烧所需的最低温度（也叫着火点）。

（3）灭火的原理和方法有哪些？

灭火的根本就是要破坏燃烧的条件。清除或使可燃物与其他物品隔离，隔绝氧气（或空气），以及使溫度降到着火点以下，都能达到灭火的目的。

（4）遇到火险如何正确应对？

不要慌张，沉着应对。如果火势不大，可根据起火原因选择合适的方法和灭火器材将火扑灭;如果火势较大或有蔓延的趋势和可能，应立即拨打119火警电话，并采取必要的自救措施，如用湿毛巾捂住口鼻，蹲下靠近地面或沿墙壁跑离着火区域等。

3.设计中学化学教学真实性问题

（1）学情研究：初三是化学学习的启蒙阶段，学生对新学科和新知识的学习，好奇心重、求知欲比较旺盛。“燃烧与灭火”是初三化学学习的核心概念，也是与社会、生活联系紧密的重要内容，更是培养学生学科素养的典型素材。通过本内容的学习，使学生不仅能够知道燃烧和灭火的原理知识，而且还能掌握燃烧和灭火的方法，更要懂得如何在现实生活中处理突发性的事件。由此学生能储备消防知识和增强安全意识，体会到化学真实有用的社会价值，培养创新意识和批判性思维，提升社会责任感和科学态度。

搭建脚手架：教师以本课题的核心化学问题为引导，带领学生学习燃烧与灭火的知识、原理和技能。

（2）探究主题：争当小小消防员。

（3）情境选择：2021年5月7日，江苏徐州某足疗店内，一名女店员往容器里倒酒精时，突然发生爆燃，形成火团，大家尖叫着带火冲出房间。还好大家反应迅速，所幸顾客和店员没有大碍，但回看当时的视频，仍心有余悸！见图3。

（4）问题整合：如果你就在事故现场，勇敢的你这时会采取什么方法灭火呢？你会使用灭火器吗？若没有灭火器你又如何灭火呢？如果最终火灾发生了你该如何逃生呢？

（5）任务设定：①线上查阅资料。教师指导学生进行资料查阅，了解火灾带来的危害，了解不同类型的灭火器的使用方法和灭火原理;②线下走访。学生了解市面上消防员常用的灭火器有哪些类型;③学生分组（以每4个人为一小组）进行实地消防演习。体会不同灭火器的灭火效果;④学生小组讨论不同类型的灭火器的适用范围，对实地消防演习的效果进行总结汇报，相互补充。

（6）评价指导：学生小组代表来汇报资料查阅的结果，教师适时进行知识补充。学生在分组进行实地消防演习时，教师全程指导学生规范操作灭火器，保证学生的人身安全。最后成果汇报时，教师进行点评，不但有鼓励和肯定，也有修正和总结。

四、结束语

人类已经踏入一个复杂多变、以知识创造为核心特征的高度信息化时代。在新时代背景下，知识和信息化静为动，蕴含于动态的社会情境中，其表现形式不断变化，内涵不断丰富，获取与传递方式越来越广泛，总体呈现出动态性、复杂性、多样性和共享性的特点。在这一背景下，创新性人才的培养成为核心目标和最终归宿。学习不再是机械的、灌输式的、学生被动接受的过程，而是在教师的引导下主动建构和实践探索的有意义的活动。在课内课外，教师要善于利用有意义的真实情境，设置有价值的问题，培养学生热爱探究、敢于探究的意识，勇于解决问题的精神，并能够运用所学知识解决现实生活中的问题。

参考文献

[1]李松林.培育学科核心素养的三个教学问题[J].教育科学研究，2017（8）：5-9.

[2]吴星.中学化学学科理解疑难问题解析[M].上海：上海教育出版社，2020：2，3.

[3]高敬，毕华林.关于化学课堂提问的思考[J].化学教育，2004（9）：40-45.

[4]Hung W..The 3C3R model：A conceptual framework for de-sign problem in PBL[J].Interdisciplinary Journal of Prob-lem-Based Learning，2006，1（1），55-77.

[5]Sockalingam N.& Schmidt H.G..Characteristics of prob-lems for problems-based learning：The studentsperspective

[J].Interdisciplinary Journal of Problems-Based learning，2011，5（1），3.