例说中学化学教学中开放性问题的设计

杨卫国

摘要：阐述了中学化学教学中开放性问题设计的意义及4个不同的开放水平层次；结合多个案例，介绍了开放性问题的设计方法及其实施过程中需关注的要点。

关键词：中学化学教学；开放性问题设计；开放水平层次

文章编号：1005–6629（2013）8–0067–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

开放性问题是指那些条件不完整或结论不确定或解决方法不受限制的问题[1]。在化学课堂教学中，让学生参与提出和解决化学开放性问题的过程，既有利于拓展学生的思路，充分发挥其想象力，又有利于调动学生参与解决问题的主动性，充分发挥其主体作用。这二者是让学生感悟解决化学问题的一般方法和养成热爱化学的积极情感的有效途径之一。

已有的关于开放性问题设计的研究主要集中在开放性问题的设计方法及怎样引领学生解决开放性问题等领域。实际上，开放性问题设计的基础是要搞清楚问题的开放方向以及问题开放的不同水平。本文主要就化学教学中对问题的开放方向及开放水平两个方面进行探究，其结果可以使师生在进行开放性化学问题设计的过程中有更加明确的思路，也更加得心应手。所以，研究本问题的意义在于为大家提供一种化学开放性问题的设计思路。

开放性问题设计可以在问题本身、解决问题的方案、问题的答案3个方向上进行[2]，同时又可以根据开放方向数目的不同分为不同的开放水平（见下表）：

从上表可以看出，化学开放性问题从一水平开始至四水平，其开放的程度逐渐增大，问题解决的过程中所要考虑的因素逐渐增加，因而问题设计与解决的难度也有所加大。下面我们通过案例来说明化学开放性问题的设计：

1 一水平的开放性问题设计

该水平的化学开放性问题设计的关键是设计者所提出的问题在解决的方法上具有一定的迷惑性，而解决问题的方法本身是唯一的[3]。

案例：取研细的 KClO3、I2 各 0.02 mol 置于锥形瓶中，在不断摇动的情况下，慢慢加入浓盐酸，直到 I2 完全消失，没有黄绿色气体产生。将锥形瓶置于冰水中，有橙红色晶体A生成，剩余溶液中只检出K+和Cl-，试确定A的化学式。

上述问题初看起来没有明确的解决方法，比较难下手，它要求解决者对氧化还原反应的有关概念以及相关问题的解决方法比较熟悉，进而利用氧化还原反应中电子得失守恒的方法去解决。具体方法如下：

根据题意，KClO3中的Cl完全转化为Cl-，此过程为得电子过程。而通过分析，化合价升高、失去电子的是I2。设生成物A中I的化合价为+x价，则可根据电子得失守恒原理立出等式：0.02×6=0.02×2×x，x=3，可得A为ICl3。

2 二水平的开放性问题设计

此类问题的设计主要是引导学生用不同的方法去解决问题，即我们平时所说的一题多解，其意义是让学生从不同的视角去分析和解决问题，但其答案是唯一的。

案例：l atm、20℃的条件下，将a mol H2S和1 mol O2混合点燃完全反应，产物中部分是SO2，部分是S，求所生成SO2的物质的量。

解此题方法很多，例如：

方法一（关系式法）

设生成产物中SO2的物质的量为x mol，

2H2S+3O2=2SO2+2H2O ①

2 3 2

x x x

此水平的开放性问题设计较前者而言，它不仅要求学生从不同的角度去分析和解决问题，而且解决问题的结果可以是多个，这就对问题的设计者提出了较高的要求，他需要对问题的解决方案和结果作出统筹安排。

案例：（2009年上海高考题）实验室将9 g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后。所得固体中含金属单质为l8g，则该氧化物粉末可能是（ ）

A. Fe2O3和MnO2 B. MnO2和V2O5

C. Cr2O3和V2O5 D. Fe3O4和FeO

粗看起来，上题的解决方法并不难，可以首先计算出足量的不同金属氧化物跟9 g铝粉反应时得到金属单质的质量，然后根据各选项中金属氧化物的不同组合，发现：（1）组合中的两种金属氧化物分别跟9 g铝粉反应得到金属单质的质量都多于18 g；（2）组合中两种金属氧化物分别跟9 g铝粉反应得到金属单质的质量都少于18 g；（3）组合中一种金属氧化物跟9 g铝粉反应得到金属单质的质量少于18 g，而另一种金属氧化物跟9 g铝粉反应得到金属单质的质量多于18 g。一般认为（3）组合就是我们所需要的答案，因为两者的平均值可能为18 g，故选择答案A。在此，A是一个正确的答案。事实上，当年大多数高考考生就是沿用了这样的思路，选择了同样的答案。但是如果我们换一种思维方式，当组合中金属氧化物都少量的情况下，（1）组合也是正确的答案，因为既然金属氧化物少量，则铝粉不完全反应。那么可以设想：当铝粉完全不反应时得金属9 g；当铝粉完全反应时得金属多于18 g。此两种情况的平均值也可能是18 g。所以本题正确答案为A、D。

4 四水平的开放性问题设计

该水平的化学开放性问题，是一类开放性最强的问题，它的控制条件很少，所以可能解决方法和答案也就很多。

案例：请写出符合分子式C4H8O3的可能有机物物质。

竟要求写出物质的名称，还是结构式，还是结构简式；其解决问题的途径也是不确定的，此有机物究竟是羟基酸，还是羟基酯，还是环多元醇，或是多羟基醛，或是多羟基酮，等等；因而其答案有很多。

5 混合水平的开放性问题设计

混合水平的化学开放性问题是指该问题本身包含多个开放性水平不同的问题，此类问题一般较大，设计时需要考虑清楚哪些地方要控制条件、哪些地方要充分开放，使问题既开放适度，又能充分调动学生的发散性思维。

案例：现有甲、乙、丙、丁四位同学分别利用下列已有的装置设计实验：

（1）甲同学用加热（NH4）2SO4固体及消石灰混合物的方法制取一瓶干燥的氨气，多余的氨气用固体磷酸吸收（如需其他试剂可自选），请选择所用装置的编号（按由左到右的顺序填写） 。

（2）乙同学用浓氨水制取一瓶干燥的氨气，多余的氨气用水吸收（如需其他试剂可自选），请选择所用装置的编号（按由左到右的顺序填写） 。

（3）丙同学采用上述装置制取一瓶干燥的氨气，多余的氨气用水吸收（如需其他试剂可自选），请选择所用装置的编号（按由左到右的顺序填写） 。

（4）丁同学采用上述装置制取一瓶干燥的气体，请选择制取和收集装置的编号 。

我们可以很明显地看出：

（1）甲同学所设计的实验其开放性属于零水平。因为其问题是已知的，方案是唯一的，答案也是唯一的，其答案是 AFGE （这里需要注意的是G中气体应该短进长出）。

（2）乙同学所设计的实验其开放性属于三水平。因为其问题是已知的，方案是多样的，其发生装置可以用B（加热浓氨水法），也可以用C（将浓氨滴加到CaO固体中），多余氨气的吸收可以用E装置，也可以用F装置（使用F装置的前提是向其中另外加入了一定量的CCl4液体将导管口浸没，从而可以防止液体的倒吸）。因而其答案也是多样的，其答案是 BFGE、CFGE、BFGD、CFGD 。

（3）丙同学所设计的实验其开放性也是属于三水平。因为其问题是已知的，方案是多样的，制取氨气可用A装置，也可用B装置或C装置。如（2）所述 ，氨气的吸收可以用E装置，也可以用D装置，所以答案有多种（略）。

（4）丁同学所设计的实验其开放性属于四水平。因为首先其问题是未知的——不知道究竟要制取什么气体，而制取不同气体时所采用的方案是不同的，常见的方案有固-固加热法、液-液加热法、固-液加热法、固-液不加热法等等，因而其答案是多样的。所以本题无论从问题本身还是从解题方法或是从答案来看，都是开放性的（答案略）。

鉴于目前中学化学教学实际和大多数学生的能力水平，在教学实践中我们较多地使用“二水平”、“三水平”的开放性问题，对于“四水平”的问题在教学中一定要恰当而有限制地使用，以防开放性过强、过多给教学带来负面影响。

在化学教学中，从开放性问题的解决过程中可以训练学生的发散性思维能力，但在开放性问题的设计中，要充分考虑学生已有的知识经验和智力水平，使问题的开放水平与学生的知识经验和智力水平相匹配，这样才能收到理想的效果。

参考文献：

[1]岑惠燕.开放性问题的设计技巧[J].新课程（综合版），2011，（11）：31～33.

[2]沈翔.开放性问题设计的几个要点[J].数学通讯，2001，（7）：18～20.

[3]卲正华.语文教学中开放性问题的设计[J].现代语文，2011，（8）：12～15.