“基于问题学习”模式下的化学观念和核心素养的自主建构

李志新 蒲金凤 马秀平

摘要：发展学生的核心素养已经成为中学化学教育的重点关注对象，化学教育以知识为载体，从宏观、微观和符号三种水平上认识和理解化学知识，已经從关注具体知识向关注观念建构转变。“原电池基本原理”以“问题驱动”为引领的课堂教学可以有效激发学生的学习热情，这些问题成为联系具体知识和观念建构的一个重要纽带。文章对化学基本观念、问题驱动下的学科观念建构进行了阐释，分析了如何利用“问题驱动”的形式来有效衔接具体知识和观念建构，实现课堂教学的观念目标，论证了“问题驱动”在化学观念自主建构上的优势和价值。

关键词：问题驱动;自主建构;化学观念;核心素养;原电池

文章编号：1008-0546（2020）03-0044-04

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2020.03.012

化学教育在学生的科学素养形成和发展中具有重要的地位和价值，可以更好地帮助学生去发现和提出有探究价值的问题。《普通高中化学课程标准》要求让学生有更多的机会主动地参与探究过程，在“科学探究”中形成化学学科素养，获得科学的方法，逐步形成终身学习的意识和能力。因此“中学化学教学必须超越对具体知识本身的追求，从传授事实、掌握知识转变为通过对核心知识的深层次理解，发展学科观念”[1]。教师的教学应以“化学学科知识”为载体，紧紧围绕“核心素养”进行设计，引导学生在活动中逐步形成科学的思维方法、从“知识为本”转向“观念建构”。

一、问题的提出

化学基本观念指学生通过体验反思和实践应用，将蕴含于具体知识中的化学思想、观点、方法等抽象概括出来的一些观念性认识，是化学学科的研究对象、过程、方法、结果在学习者头脑中整体的、概括的反映[2]。它主要包括元素观、微粒观、变化观、实验观、分类观和化学价值观等六部分。

学生通过化学课程的学习不是去记忆更多的化学知识，而是通过具体知识的学习掌握从学科的视角认识世界、解释世界的思想方法，获得对化学学科的总观性的认识[3]。因此化学学科观念是学生在知识的深入探究过程中逐步形成的，是在积极体验、感悟、反思和内化形成的，是具体知识提炼升华的结晶。

“原电池基本原理”可以让学生在学习中体验能量的转化、宏观现象与微观本质之间的关系，学生在探究中体会化学的价值，从而形成化学基本观念，学生更好地从宏观、微观和符号三种水平上认识化学，形成三者之间的有效衔接。“基于问题学习”模式的教学围绕一个共同的活动中心，让学生带着明确的任务去探索，学生在潜移默化中主动发现问题，主动探索知识、建构学科观念。

二、“基于问题学习”下的化学学科观念自主建构过程

1.“问题驱动”法是形成并落实化学学科观念的有效途径

化学学科观念不是以现成结论的形式出现在教材中的，而是内隐于课程教材知识体系当中并随知识层次的推进而发展深化的，是中学化学学科知识体系的灵魂[4]。教学中以“问题驱动”作为问题探索的切人点，在真实的、有意义的、实践的课堂中学习，在驱动性问题的引导下主动探索去发现知识之间的联系和桥梁，形成自己的学习思想和观点，最终构建学生的化学观念。

2.问题驱动和化学学科观念之间的联系

课堂教学实践中，教师应处理好教材、课程标准、教学策略、教学设计、学生学情、课堂活动等之间的关系。这其中设置精巧而合理的“问题”成为实施课堂教学和化学观念构建之间的一个纽带。笔者提出了问题驱动在化学观念构建和具体知识学习之间的纽带模型，如图1所示。

学生的学科观念是在具体的学习活动中逐渐形成的，离开具体知识的观念建构是虚拟的，无意义的，离开观念建构的具体知识是机械性的，低层次的。课堂教学设计中，充分考虑学生的基本能力，依托具体知识，凝练核心方法，促进学生化学观念的自主建构。其中“问题驱动”成为联系“具体知识”和“学科观念”之间的良好纽带，学生在“问题驱动”下主动质疑、探究、实验，让处于静态的具体知识动态化，既解决了眼前的“具体知识”，又发展了学生的能力，随之从根本上建立了化学学科观念。

三、“基于问题学习”模式下的观念建构教学设计

“基于问题学习”模式的学科观念建构中，具体的化学知识成为学习的工具和载体。知识在大脑中通过主动建构和内在表征，形成了动态的、可迁移的观念性认知，根本上改变了以背诵记忆为特征的接受性学习方式，对学生的学习和发展产生深远的影响，可以说化学基本观念的建构既是具体实践发展的产物，又是科学抽象的必然结果。下面结合人教版高一化学“原电池”一节来探讨“问题驱动”下的化学观念自主建构。

1.明确教学基本观念，寻找起支撑作用的具体知识点

“原电池”一节的教材内容由“实验”“学与问”“科学探究”“思考与交流”“实践活动”五部分组成。通过主要内容可以看出：“实验”为我们提供了问题线索，“学与问”为我们提供了本源认知，“科学探究”为我们提供了自主探究的平台，“思考与交流”为我们提供了汇报展示空间，“实践活动”为我们提供了学以致用的自我发展机会。基于以上分析，结合课标要求和学生认知发展水平，确立了本节课所渗透的基本化学观念有微粒观、变化观、实验观、能量观。

形成基本观念需要有基本原理、核心概念、基本方法作为支撑，而这些过程又需要在“具体知识”的学习过程中获取。分析Cu-Zn原电池工作原理，并结合教学内容分析和学生特征分析后，提出了观念建构与知识之间的联系，如图2所示。

2.驱动性问题的设计

“问题驱动”模式教学实现了“具体知识”和“化学学科观念”之间的无缝衔接，因此设置合理的问题成为教学中的关键，为使学生在探索中学习直观知识，建立化学基本观念，本节课设置了如下问题。

（1）“趣味实验”激发学生的好奇心

为完成本节课的有效教学，设计了一个趣味实验，即取出一张生日贺卡，旁边引出两根导线，导线连接一个用电光纸包裹的小盒子，向小盒子中倒人一些液体，发现贺卡的灯开始闪烁，并伴随着欢快的音乐。

真实的情境让枯燥的理科知识变得生动起来，然后向学生介绍加入的液体是稀硫酸，打开小盒子的包装纸，露出其“本来面目”，学生发现盒子中有两个金属片，导线将金属片连接起来。学生认识到这是一个化学电源，看到了知识的实用价值，认识到化学知识和生活之间的紧密联系。

（2）Cu-Zn原电池的模型建立

通过对“小盒子”的剖析，然后让学生再次观察实验现象，小组讨论、交流、汇报实验结果，凝练出Cu-Zn原电池的模型（如图3所示），并提出如下问题1-6，帮助学生深入认识原电池工作原理。

【问题1】实验中能观察到哪些现象？

【问题2】Cu和Zn这两种金属中，哪种金属更容易失去电子？

【问题3】电子的转移方向是怎样的？

【问题4】结合“问题2和3”，找出电池的正负极？

【问题5】根据电子的轉移特点分析正负极的电极反应类别分别是什么？

【问题6】原电池反应中能量是如何转化的？

以上六个问题设置从现象、本质、原因、特点的角度帮助学生认识原电池的工作原理，是基于学生的实验观察提出的。问题的设置层层推进，基于实验现象和原理分析，让学生观察、思考、交流、总结，从宏观上认识了原电池的基本装置和基本工作原理，学生在实验中探索发现知识和规律，并认识到化学变化中的“物质变化和能量变化”，在探究中自我建构“实验观”和“变化观”。

（3）“原电池工作原理”的微观表征

在宏观理解实验的基础上设计问题7-9，进一步走进微观世界，从“粒子”的角度去认识原电池（如图4所示），让学生从离子的定向移动方向去思考原电池的基本反应原理，并结合实验现象对其分析，从而建立宏观与微观的关系。

【问题7】溶液中存在的离子有哪些？

【问题8】根据电子的流向能否分析这些离子的定向移动方向是怎样的？

【问题9】能否写出正负极的电极反应式和总反应方程式？

以上三个问题深层推进，从溶液中的离子及定向移动方向，正负极的电极反应和电池的总反应进行了探讨，让学生在思考中自主建构“变化观”和“微粒观”，达到了宏观物质、微观离子和符号表征的“三位一体”的统一，培养了学生“宏观辨识与微观探析”的核心素养，帮助学生从宏观与微观相结合的视角去分析和解决实际问题。

（4）科学探究原电池的构成条件和实验设计

通过对原电池原理分析，让学生建立宏观、微观和符号表征的整体分析，然后结合实验装置去寻找构成原电池需要的条件，进一步在给定的条件下，自主选择实验装置去设计一个原电池，达到培养学生“科学探究与创新意识”核心素养的目的，问题设置如10和11所示。

【问题10】展示几种装置，让学生观察这几种装置能否构成原电池？

【问题11】能否根据原电池的基本原理和构成条件，利用以下实验用品自主设计一套原电池装置？

实验用品：镁片、铜片、铁片、导线若干、金属夹、小灯泡、果汁、CuS04溶液，500mL烧杯。

让学生在问题10的引导下理解构成原电池的条件，使学生形成整体认知，为下一步的科学探究提供科学依据。在学生理解、应用的基础上，问题11强化了学生的动手操作能力、实验能力、分析和解决问题的能力，学生完全在一种真实的环境中自主创造，自主构建，达到了形成基本化学观念的目的。

3.结果展示

“问题驱动”引领的教学模式和学习模式旨在发展学生的化学学科“核心素养”，教学中充分发挥了化学学科特色。通过实验观察、模型认知、科学探究等形式，从现象到本质认识，完成了化学学科所要求的“必备品格和关键能力”，体现了“素养为本”的教学，满足学生多元发展需求，发展了学生的综合素质，从而建立了一种整体化学观念。

四、结语

化学课堂应该是动态的、生动的，“问题驱动”下的课堂教学让学生在情境中学习，最大程度充分发挥学生学习的积极性。化学教学让学生终身受益的不是具体的专业知识，而是影响他们世界观、人生观和价值观的化学思想观念，不是诸如分类、实验、计算等特殊的方法和技能，而是影响他们思维方式和问题解决能力的具有化学特点的认识论和方法论[5]。

“问题驱动”教学模式可以很好地使“化学学科核心素养”落地生根，让学生更好地参与到课堂中来，同时化学知识的多重含义是实施“观念建构”教学的现实依据，化学基本观念是学生在具体知识的学习过程中逐渐建构起来的，促进观念建构的化学教学应以具体化学知识作为载体来发展学生的深层理解力，多角度、分层次的在具体知识深入理解的基础上形成可迁移的观念性认识。

“观念建构”下的教学要从整体出发，把握本质，抓住精髓;要超越具体事实，关注探究性教学中现象和本质之间的关系，要引领学生通过深刻思考和积极反思，从本质上认识和理解所学的化学知识，最终帮助学生上升为化学学科的思想、观点和方法，逐步建构起基本观念。

化学基本观念不是遥不可及的目标，在理论和实践上都可以找到实施“观念建构”教学的方法。只有让学生在课堂上自主发现知识之间的联系，认识知识背后隐藏的规律，在科学探究中自主建构，才能为学生的终身发展打下良好的基础，提高学生的化学素养。

参考文献

[1]毕华林，辛本春.促进“观念建构”的化学教学策略[J].中学化学教学参考，2011（7）：3-5

[2] 毕华林，卢巍.化学基本观念的内涵及其教学价值[J].中学化学教学参考，2011（6）：3-6

[3]毕华林，万延岚.化学基本观念：内涵分析与教学建构[J].课程·教材·教法，2014（4）：76-83

[4]卢巍.对化学基本观念及“观念建构”教学的认识[J].当代教育科学，2010（18）：62-64

[5]宋心琦，胡美玲，对中学化学的主要任务和教材改革的看法[J]化学教育，2001，22（9）：9-13