高中化学教学中问题导学的设计原则与应用

黎小兵

摘 要：问题导学的教学方法是根据学生的认识发展规律，以问题为中心，让学生围绕问题展开知识的拓展，倡导学生独立进行学习。高中的化学知识对学生逻辑思维能力及自主思维能力要求较高，因此在高中化学教学过程中，教师应充分利用问题导学对学生进行知识传授，让学生在问题解决方面的能力得到提升。本文从“原子结构模型”这堂课的实际教学过程中问题导入的设计以及应用进行讨论，分析如何有效培养学生“模型认知和证据推理”核心素养，在激发学生学习的兴趣、提高学生独立思考和创新能力方面取得了较好的教学效果。

关键词：原子结构;化学教学;问题导入;研究与应用

“问题导学”是一种与当代培养学生核心素养要求十分吻合的教学方法。高中化学拥有自身的特点，教师在教学过程中若要完成学生逻辑思维能力以及动手实践能力的培养，就要敢于突破传统的教学方法，利用问题导学的方法来进行教学。问题导学作为新兴的教学方法，是基于问题的分析与解决上开展的教学，在解决问题的过程中，学生的自主学习能力得到提升，逻辑思维能力得到培养，从而调动了学生学习化学的积极性，使得学习效果与以前相比更加明显。鲁科版高中化学选择性必修2第一节“原子结构模型”第一课时“原子结构模型”集中体现了模型认知与证据推理的化学学科思维方法。教师运用灵活的问题导学教学方法，可以引导学生逐步深入了解原子结构模型的历史演变;让学生感受模型在认识物质结构及实证研究在建立模型上的作用;让学生学会运用模型解释自然现象及实验事实、指引人类实践活动的方向，通过新的实验事实修正原有模型。[1]

一、问题导学在化学教学中的设计原则

随着培养学生核心素养这一理念的提出而产生的问题导学的教学方法对于学生的学习有着至关重要的作用。教师在教学过程中，对于问题的创设要以高考的考试大纲为依据，要以学习者的学习为主，要更多地从化学方面和化学观念来进行问题的创设。从而引导学生建立化学思维，提高学生的化学认知基础，为以后在化学解题中利用化学思维解答提供保证，在思考问题中学会学习。[2]

（一）问题的设立上要遵循开放性原则

在教学过程中教师应该多设计一些具有开放性的问题来引导学生思维。首先，由于班级学生程度不同，开放性的问题没有唯一的答案，适合于各种层次的学生，每个学生都可以有自己的答案，这样可以充分调动起所有的学生主动参与学习，积极思考。其次，不同的学生思维的角度不同，思维的方式也有不同。由于开放性问题，只给出一定的情境和要求，答案是不唯一。这样学生可以在很大的空间从多个角度多个方面进行思考。最后互相交流、集思广益、相互借鉴、相互补充，从而帮助学生有效地突破已有思维方式，有效培养学生的发散思维、创新思维。

这堂课一开始我用我国在核聚变——“人造小太阳”方面取得的成就引入新课。

[问题1.1]请同學们谈谈自己所了解的原子结构的知识。

这样的问题，适合每个学生，从而调动全体学生积极参与思考、讨论。不同学生从不同程度、不同角度思考，一方面促进学生合作学习，培养学生的发散思维、创新思维，另一方面，我也可通过学生的讨论，进一步了解学生已掌握的知识情况，制订下一步的教学计划。

（二）问题的设立上要遵循目标性原则

教师对问题的设立要与教学目标一致，不然会引导学生偏离主题，完成不了教学目标。例如：本节课的教学目标之一是引导学生认识思维观点与科学学说的区别，从思维观点到科学学说需进行大量实证研究。因此我把古希腊哲学家德谟克利特关于“原子”朴素的模糊的观点和道尔顿的“原子学说”列下表比较。[3]

[问题1.2]为什么德谟克利特和道尔顿对原子的描述相近，但德谟克利特的只能称为观点而道尔顿的却是学说，从观点到学说需要做些什么？

道尔顿的原子学说不仅建立在经验事实基础上，而且解释了许多实验事实、经验定律，而且经得起科学实验的检验，如倍比定律就被贝采利乌斯的实验所证实。道尔顿还设计了一整套符号来表示他的理论（见图1），这些符号圆满地起到了模型的作用，现在通常称之为道尔顿台球式原子模型。[4]

让学生进一步认识观点与科学结论的区别，初步体会实验证据在模型发展中的作用，模型在解释事实和表示理论时的作用等。通过道尔顿的原子符号体系让学生初步认识到，符号是表示模型的一种方法，利用符号能够描述原子的形态，以及原子是如何构成物质的，并且能够解释或预测一些事实等。

根据化学史实及实验事实为证据，推理出新的原子结构模型，从而培养学生通过证据推理建立模型的核心素养。

（三）问题的设立上要遵循层次性原则

高中化学学习过程中，通常化学信息的问题量较大，对于基础较差的学生很容易产生思维方面的疑惑，学生在学习很长一段时间后仍无法掌握化学反应的原理以及本质。对于信息量较大的问题学习，教师可以设置渐进式的问题对学生进行逐步引导，循序渐进，让学生由浅入深地进行问题探究，使学生按照化学问题的逐步深入逐渐融入所要学习的内容当中。

在讲卢瑟福的核式模型时我先引入“卢瑟福的α粒子散射实验”（见图2）。

卢瑟福的α粒子散射实验现象

1.绝大多数α粒子穿透过金箔后运动方向没有发生偏转;

2.少数α粒子运动方向改变较大;

3.极少数α粒子的偏转很大，几乎被完全弹回来了。

提示信息：α粒子质量数为4，带正电，电子的质量不到α粒子的1/7300，金原子质量数为197。[5]

[问题1.3]电子能较大改变α粒子运动方向吗？

[问题1.4]什么微粒较大改变了α粒子运动方向吗？

[问题1.5]为什么绝大多数α粒子穿透金箔后运动方向没有发生偏转，较大改变了α粒子运动方向的微粒占原子的体积比例大还是小？

[问题1.6]根据卢瑟福的α粒子散射实验事实，你觉得原子结构应该是怎么样的？

这一系列的由难到易的提问，引导学生自己建构新模型，进一步体会模型与证据之间的关系，提升学生认知模型的能力。

二、问题导学在化学教学中的应用

随着社会的不断进步，学生的学习思维也在不断拓展。若只是以传统的教学方法，教师在课堂上利用满满的板书教学，这样只是对教材知识的搬迁和练习题的再现，学生的学习思路只是停留在了知识表面，无法引发学生的深度思考，若教师在教学过程中采用问题导学或者其他新颖的教学方式，就会使学生的学习主体性得到提升，并让学生在问题的发现和分析解决的过程中，了解自己的不足之处，通过自主探究或者团队讨论提高学习效率。[6]

（一）问题导学在提高学生学习兴趣的应用

兴趣是促进学生进行自主化学学习的基础和动力来源，教师利用问题导入教学的方法可以充分调动学生的学习积极性，让学生在接受知识时保持积极向上的精神状态，只有这样才可以更好地引导学生进行化学学习，保障教师的教学质量。所以教师在对问题导入教学进行应用时，可以以问题进行导入，引导学生做些趣味性实验，在提高学生的学习兴趣的同时提升学生的实践能力，从而促进学生的全面发展。

因此在讲完道尔顿所提出的原子模型后，我就叫学生代表上台演示“阴极射线在磁场中的偏转”实验。学生描述完实验现象，再跟学生讲汤姆逊的阴极射线实验。[7]

[问题2.1]根据刚才阴极射线实验及汤姆逊的实验事实从实验证据能推理出什么，你觉得原子结构应该是怎么样的？

学生通过该实验现象发现道尔顿原子模型的不足。

[问题2.2]同学们能不能自己建构新的原子模型，并通过你的模型解释刚才的实验事实？

当模型与新的实证研究发生冲突，就需建立新的模型，引导学生自己建构新的模型，经历科学家研究过程，体验科学研究的方法。

在教学过程中，教师可以结合课本相关知识为学生创造问题情境，之后引导学生设计实验、完成实验。实验对学生来说永远都是魅力无穷的，是学生学习化学兴趣的源泉。当学生通过对相关实验的研究后会感到神奇，激发了深入探究的欲望，教师在这个良好的开端下逐步引入一些探究性较强的问题，指导学生对实验的原理进行探究。学生在教师的问题引导下不断进行深入探索，从而提高了学生的自主探究能力以及发现问题的能力，提高了教师的教学效率。

（二）问题导学在发散学生思维能力的应用

由于传统应试教育的影响，学生对问题的思考总是想找出唯一的标准答案，严重扼杀了学生的创新能力。因此教师平时上课时，应多设计一些发散性问题进行导学，培养学生发散思维。发散思维是人们在研究某个问题时，为得出新颖的、原创的、不同于传统的更多結论和方法，从不同方向、不同角度、不同层次、不依常规寻求变异进行思考，充分发挥人的想象力，打破原有思维模式，大范围、多维度对原有知识、观念重新组合。是创造性思维的主要成分。

十七世纪初以牛顿和惠更斯为代表的学派对“光是波还是粒子？”这一问题争论，双方都出示了许多有力的实验研究证据，经过长达几百年的争论，最终人们接受了光具有“波粒二象性”的观点。[8]

1924年，德布罗意率先提出了“所有的物质粒子都和光子一样具有波粒二象性”的假设。

[问题2.3]已知德布罗意公式：P=h/λ=mv，P为动量，λ为波长，m为质量，v为速度，普朗克常数h=6.63×10-34J·S，请同学们根据下表数据计算1V电压加速的电子及枪弹的波长，通过分析计算结果，你能得出哪些结论？

同学们通过计算：1V电压加速的电子的波长为1200pm;枪弹的波长为6.6×10-23pm。学生思维顿时被打开，运动的宏观物质的波长相对本身太小，很难观察到，而高速运动的微观粒子的波长相对本身很大，因此表现出很明显的波动性。

在这个问题的讲解中，教师让学生自己计算，自主思考，自主学习，把一些难以想象的原理在不知不觉中掌握、迁移、融会贯通。通过这种方式对课程进行引导，有助于学生对相关概念更加明确，构建了相关的知识体系，通过自主思考问题发散了学生的思维，使学生的学习效率有所提升。

（三）问题导学在促进学生团队合作的应用

问题导学法最突出的特点就是，学生在解决问题的过程中可以对问题进行讨论，可以请教教师和同学。在高中化学学习的过程中，学生如果还是自己一人埋头苦学不注重同学之间相互交流，就无法吸取别人宝贵的意见。

例如：在这堂课的最后，我向学生提这么一个问题。

[问题2.4]你知道当今世界研究原子结构有哪些最前沿的方向及成果，研究的意义有哪些？同学们能不能宣传一下你所知道的当今世界研究原子结构的方向及意义。

同学们通过相互讨论决定前后两桌4人联合出一份手抄报来宣传。同学们查阅收集资料，相互讨论，引发自主思考以及动手操作，同学之间的感情通过相互合作更加牢固。

结束语

问题导学的教学模式不仅可以调动学生的学习积极性，更能养成学生独立思考问题的习惯，保证教学质量。高中化学的学习中涉及多种公式定理以及实验过程，教师在教学中不应偏重于理论知识的传授，这样难以帮助学生有效消化所学内容，长此以往学生可能产生厌学的情绪。因此，教师在教学中应在传统的教学基础上，积极使用问题导学的方法教学，以此提升学生化学成绩，产生学习积极性。

参考文献

[1]李双根.高中化学课堂教学“问题导学”模式实践[J].课程教育研究：学法教法研究，2017.

[2][6]傅国强.高中化学教学中运用问题导学法的实践研究[J].未来人才，2016：99.

[3][4][5][7][8]北京师范大学，华中师范大学，南京师范大学.无机化学（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2002：14，15，16，27，31.