基于问题解决的高中化学教学设计思考

吕艳 刘文兵

摘要：基于问题解决的教学设计包括在真实的情境中创设结构化的问题;将问题统摄为项目主题，通过项目式学习让教

学设计的成果最终得以落地。

关键词：问题解决;内容问题化;项目主题化

文章编号：1008-0546（2022）05-0035-03中图分类号：G632.41文献标识码： B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.05.007

普通高中化学课程标准（2017版2020年修订）明确要求：教师要设计基于真实情境的问题解决任务，使学生在解决问题的活动中逐步发展化学学科核心素养[1]。“鼓励开展主题性实践活动和项目式学习活动”[1]。

学科核心素养是在学习过程中养成的，核心素养的培养要经历真实过程。这就要求教学要注重亲历性知识的学习与能力的训练，让学生有真情投入，且在整个过程中学生要保持激情，才能打开头脑风暴。而这整个过程的实施离不开基于问题的教学设计。

基于问题解决的教学设计首先要将主题知识、技能等学习内容问题化，在真实的情境中创设结构化的问题;然后将问题项目主题化，即通过项目式学习设计问题的解决顺序，让课堂在真实情境下的问题中展开探究活动，进行合作学习，让教学设计的成果最终得以落地。

一、学习内容问题化

教学设计要让学生的学习基于问题，首先要将知识、技能转化为问题，通过问题探究来有感情地真实学习。问题情境化和结构化是基于问题解决教学的重要环节。

1.问题情境化

“真实、具体的问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要平台，为学生化学学科核心素养提供了真实的表现机会。因此，教师在教学中应重视创设真实且富有价值的问题情境，促进学生化学学科核心素养的形成和发展。[1]”日常生活中的食物营养、合成药物、常用材料，生产生活中废物回收、有毒物质处理、自然资源和利用，学术探索中的新合成方法、新颖功能物质和新型催化技术，实验探究中物质的制备与纯化、性质与原理探究，化学史实等都是有价值的情境素材[2]。

例如：教师在课堂上讲授食品添加剂相关内容时，可以展示超市中的食品，让学生看配料中的食品添加剂说明，从而引入主题，提出一系列问题：配料中哪些是食品添加剂？食品添加剂有哪些功能？使用食品添加剂安全吗？从而让课堂得以展开，这是从实际生活入手，让学生感受到食品添加剂的真实有用，引发学生的学习兴趣，让学生投入感情学习。情境的设置要定位于教学内容，要引导学生产生学习需求，能放大学生的学习需求，能吸引学生急着去学;让学生大脑洞开，对学习有情感，融入课堂，不对课堂产生屏蔽，学生若对知识产生屏蔽，那谁也没办法把知识输入学生大脑，情境是素养养成的重要环境。

2.问题结构化

真实的情境引发问题，让学生在真实情境问题解决中学习化学，形成核心素养，问题要能让学生解决得了，所以需要结构化，利用先解决问题给学生解决高层次的问题搭梯子，就是要让学生能学得到，也就是让学生能主动构建。结构化的问题解决能培养结构化的素养。

以原电池为例，用生活中的原电池设置情境引入，让学生举例，生活的情境让学生感觉到学而有用，此时教师问出第一个问题：电池放电时能量如何转换？可以给出原电池的定义。以Zn-Cu原电池为例让学生通过体验学习反应原理。学生从初中学习的金属活动顺序表知道 Cu 与稀硫酸不反应而Zn 与稀硫酸反应。学生通过4个实验（①Cu 片浸入稀硫酸，②Zn片浸入稀硫酸，③Zn片、Cu片互不接触同时浸入稀硫酸，④Zn 片、Cu 片用导线、电流计连接成闭合回路浸入稀硫酸。）发现原理，在真实的情境中提出并解决一系列问题：①电能是怎样产生的？②电流的方向、正负极如何判断？溶液、导线中移动微粒有哪些？③电极反应式如何书写？④原电池的构成要素有哪些？在解决结构化问题的基础上理解原电池的工作原理，实现进阶构建原电池模型，并在此基础上运用创新思维解决实际问题（比如氢氧燃料电池的构造、电极反应的书写等）。在此真实科学情境中逐渐有深度地培育学生的化学学科核心素养。

在此基础上再联系实际，解决生活、生产中的问题：钢铁的电化学腐蚀，让学生自学交流讨论。钢铁腐蚀通常是有害的，但生活中也有有利方面应用：向学生展示冬天常用取暖设备——暖宝宝，暖宝宝有三层：明胶层、无纺布层、原料层，无纺布层有微小透气膜。通过网络查出原料是铁粉、活性碳、NaCl、水，用时将外层去掉，空气进入，发生反应，而且发热时间可持续8～10小时，学生写出电极反应式，讨论能量转换形式。

整个过程问题层次化，学生将基本的实验结合原有的基础分析，进而将问题结构化为原电池的构型，并运用知识创新式地解决问题。整个过程中实施“教、学、评”一体化，有效开展学习评价，对小组成果、个人学习成果予以及时评价，以评促学，以体验式学习为主。教师以积极参与、引导的角色呈现教的活动，教师在此过程中多指导学生实验操作，设计层次性、结构性问题，在课堂中可生成追问、补问性问题，在讲解中提出驱动性问题。

二、项目主题化

将结构化的问题组合（统摄）成一个项目主题，教学就有了素养的价值。项目就是一个具有实际意义与价值的特定任務，而主题是能够统摄一类知识的学科概念和学科观念。例如：“氧化还原反应”的教学过程中，教师可以提供有关“汽车尾气及其危害”的素材，使学生产生运用化学方法解决这一问题的欲望，提出“如何根据氧化还原原理对汽车尾气进行绿色化处理？”的问题。“什么是绿色化处理？”“汽车尾气的主要成分有哪些？”“如何将有害物质转化为无毒无害物质？如何转化？转化需要哪些条件？”等[1]。此例中的“汽车尾气的绿色化处理”就是项目，氧化还原反应的概念、规律就是学习的主题，而解决这些问题就是要强化氧化还原反应知识的社会价值，体现“绿色化学”理念，增强学生的社会责任感。项目主题化要注意以下原则：

1.应用性

项目的设计应该有明确的目标，且具有较高的应用价值，才能够将学习的主题与实践内容有机结合。项目的内容必须与学习主题具有直接关系，才能够为学生提供学习的机会。项目主题化学习让一连串的真实情境中产生的问题引领学生主动学习，让教师的教转变为学生的学成为现实。顾明远先生说在当今信息化、人工智能化的时代培养模式就是要从教师教向学生学转变[3]。

2.适切性

适切性就是考虑教学内容的适合，适合才是最好的教育，主要考虑以下几个方面：

（1）入门简单：符合学生的现有基础，学生对所要学的内容要有足够的知识储备。比如学生学习原电池、电解池是在掌握氧化还原反应相关知识基础上进行的，同时学生也有一定的生活基础，学生在日常生活中已经见识了各种用到电池的设备：电动轿车、电动自行车、电子钟等。

（2）便于多人协作地独立完成：协作地独立完成指具体的个人操作是独立的，但操作是分工、协调的，独立完成单个操作是自主学习的体现，是体验式学习。合作让学生成为社会的人，找到了归属感，就是让学生富有感情地学习。便于多人协作要有足够空间，协作性的实验最好在实验室中进行。当然也要有足够的思维扩展空间，比如可设计学生合作制作思维导图、思维地图、概念图等。同时也要为学生准备充足的资源，包括设备資源、内容资源。

（3）方便激发创新：项目要能便于学生创新，学生的创新是需要教师激发的。教师在讲授原电池时可给学生提供用原电池作为动力来驱动小车，车用电池为原电池，该电池由一个固定在小车上的塑料杯作容器，杯内放电解质溶液，杯内边分别夹两个电极。可以激发学生通过改变电极材料或改变电解质溶液浓度，再通过小车跑得快慢来判断影响电流强度的因素，也让学生学会通过变量的控制来进行创新式探究。

3.复杂性

项目所涉及的内容要有一定的复杂性，多为一个单元知识或一个专题，才能作为一个项目进行研究，要求所涉及内容具有程序性或多个有逻辑关系，而且便于多个学生协作完成。

4.分享性

所谓分享性，就是能交换不同的资源、方法、思维、成果，分享让学生合作，也让学生快乐，让学生有一定获得感、成就感、存在感，让学习成为幸福的、快乐的事。项目主题化教学让学生的分享能真正的发生，也让学生成为社会中的人。

三、注重落地

教学设计要落地，要贴近学生的生活、社会生产、科学研究，要注重交往式学习，学生是社会中的人，要生活，将来要从事生产劳动，有的将来要从事科学研究，人与人之间是要交流合作的，也是具有社会责任意识。教学设计要便于落实，需要关注以下几点。

1.生活、生产化

化学是研究物质、利用物质。生活、生产中离不开物质，研究物质的目的是可以利用物质或物质带来的能量变化，合成药物是利用物质，化石燃料燃烧给食品加热是利用物质转换带来的能量变化。讲解原电池时从生活中常用的干电池、手机电池、机动车量电池入手，课的结尾处谈废电池的回收，培养环境保护意识，让学生感到学习是有用的，培养学生“社会责任”素养，让学生有学习价值追求。

2.科研化

化学是一门科学，具有科研的性质。教学过程常常是科研过程精要地重演，即不断地重复：设置情境、产生问题、提出假设、实验认证或推理论证、得出结论。让教学科研化，让学生的化学学习成为研究性的学习，把教学的重心由教师的教变为学生为中心的研究性学习。培养学生的科学探究、证据推理、模型认知、变化观念、宏观辨识、微观探析等化学核心素养。南通中学的陆军老师提出学习就是研究，对有研究特征的教学过程要组织学生并与学生共同重演研究[4]。前面原电池的相关实验就是重演研究，当然可以在此基础上让学生去根据具体氧化还原反应设计相关的原电池，这对学生来说既是创新研究，也是重演科研工作者的研究之路。

3.交互化

班级是小社会，学生在这课堂中进行学习，是演绎社会生产、生活的缩影，在互动中学习，在交往中学习，也就是学习具有交互性、对话性。你有一个思想，我有一个思想，你的加我的思想就会产生第三个思想，这是1+1>2的行为。培养了学生的社会责任意识、创新思维、合作意识。交往中包含合作，让一个人短时间内不能完成的实验在课堂中因合作而高效完成。在交互对话中相互学习，得到榜样的力量;在交往中获得友谊，获得归属感;在交往中共享资源，获得成就感。交互化既有学生间的，也有师生间的。

凡事预则立，教学设计是课堂的预演。教学设计要关注核心素养、学科内容、学生经验、学业要求，预设课堂为对话性实践，是真实性核心素养教学设计。在课堂内灵魂相碰，智慧交融，生命互动，融入社会与人的元素，师生相互唤醒思维，师与生、生与生之间的生命相互润泽，高效精准形成核心素养。让教学设计成为教学变革的起点，让课堂成为学生发展学科核心素养的场所。教师是教育的成功和失败的决定性因素，教学设计是决定性因素的决定性因素。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017版2020修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]中国高考报告学术委员会.高考试题分析2022（化学）[M].北京：现代教育出版社.2021：2.

[3]顾明远.中国教育未来发展的挑战[N].中国教育报，2019-04-01（2）.

[4]陆军.让 教学成为研究[M].南京：东南大学出版社，2016：16-202.