高中化学主题式教学核心问题的设计

摘要：课程改革的核心应是倡导适应时代发展要求的教学方式，变革陈旧的、阻碍时代发展的教学方式。主题式教学指的是通过主题背景提出一系列具有逻辑关系的核心问题，在核心问题的解决过程中，落实素养、能力培养目标的教学活动。主题式教学的核心目标是转变学生的学习方式，发展学生的核心素养。在高中化学教学中，教师要分析主题式教学的特点和类型，明晰核心问题设计的价值；了解核心问题设计的关联因素，研究核心问题设计的思路；了解核心问题之间的逻辑关系，建立教学内容与主题情境的联系；整合教学内容与主题情境，明确核心问题表述的注意事项。

关键词：主题式教学；核心问题；问题设计

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“新课标”）提出了学科核心素养的培育目标，这是对上一轮课程改革提出的三维目标的统整和细化。每一次的课程大纲（课程标准）的改革，教学目标逐渐时代化、精细化，学科教学内容一般不会有较大的变化，变化大的是变革教学方式。新课标指出，教学应以“素养为本”，在教学方式和学习方式变革上，提出了创设真实问题情境，精心设计化学实验探究活动，实施教—学—评一体化，通过内容的结构化促进学生的学科素养等教学建议。新课标在教学建议中指出，应重视STSE内容主题、跨学科内容主题的选择和组织，使学生能运用所学知识解释和解决有关综合问题，促进学生化学学科素养的形成和发展。

一、 核心问题设计的价值

主题式教学模式建立在建构主义教学理论基础之上。主题式教学指的是课堂教学以项目探究形式或问题解决形式统整书本知识与现实生活、生产和社会中的学科问题，以教学主题为枢纽，在系统内诸要素之间彼此联系、相互作用与协调运行中，以达成学习主体心理结构的完善与自我实现的整体性教学。

主题式教学不是情境素材的叠加，而是充分体现教与学的过程，是一份问题解决研究报告。主题式教学一般需要包含以下六个要素：真实的主题情境、核心问题的设计、学生参与与活动设计、问题解决途径和方法、评价设计、归纳总结和知识建构。其中，主题情境的选择、核心问题的设计是目前主题式教学中的重点。核心问题的价值在于打破学科割裂，实现了学科间、学科内学习内容的综合化，使得学生在不同的学习内容之间建立有意义的连接，有助于学生获得整体、全面的知识；核心问题引导学生学习的过程，能引起学生的注意力，激发学生的兴趣，引发学生的参与热情；核心问题能引发学生的认知冲突，发展学生高阶思维，强化学生对学习内容的理解；核心问题培养了学生的问题意识和问题解决能力，提升了学生的批判思维能力、创新思维能力、反思能力等高阶思维能力，增强了学生的自主探究能力，团队意识，提高了学生的合作学习能力。新课标与之前版本课程标准相比较，突出强调基于真实问题情境、知识结构化、教—学—评一体化和实验探究等。在主题式教学中要设计核心问题，以问题驱动教学任务（教师的教）。在核心问题的解决过程中，涉及学生的活动（学生的学）、活动的过程和结果的评价（教学评价）。在教学评价时教师要注意评价的形式、评价的内容、评价的次数、评价的深度等，主题式教学是实施教—学—评一体化的有益尝试。

二、核心问题设计的思路

核心问题设计的思路包括：基于学科内容本身的内在逻辑、基于学科核心素养的培育、基于学生认知规律、基于以上的融合等。

（一）基于学科内容本身的内在逻辑

学科内容要求发掘主题的针对性，要求基于主题情境设计问题。设计的问题应基本包括本节、本章的主要学科内容，核心问题的设计要基于学科内容本身的内在逻辑，如体现从微观到宏观，从为什么、是什么到怎么办，由表及里，等等。例如，以葡萄酒与二氧化硫为主题进行的新授课，教师可设计以下核心问题：葡萄酒在酿制过程中，添加二氧化硫以起到增酸的作用，反映了二氧化硫的哪些性质？以此进行二氧化硫酸性氧化物的性质和还原性学习。在酿制过程中，二氧化硫添加过量，会导致葡萄酒颜色变浅，说明了二氧化硫的哪些性质？以此展开漂白性的学习。葡萄酒在酿制过程中，添加二氧化硫还可以除去硫化氢产生异味，推测可能的原因是？以此开展二氧化硫的氧化性的学习。

（二）基于学科核心素养的培育

新一轮高中课程改革的关键是教学方式和学习方式的改革。主题式教学中的问题设计思路是基于学生核心素养的培育。例如，以绣球花变色为主题进行水解平衡及其应用的复习课，可设计以下核心问题：绣球花调蓝剂的使用说明是？硫酸铝呈酸性的原因是？盐类水解的实质及规律是？从微观探析角度建立水解平衡的模型；硫酸铝与其他肥料（NH4NO3、K2CO3等）能否混用？归纳影响水解的因素，从探究角度，建立证据，合理推理；磷肥（KH2PO4）的用途是？酸碱性判断，归纳水解平衡常数的相关计算，从探究角度，建立证据，严密推理；磷肥（KH2PO4）的工业制备原理是什么？如何调控生产KH2PO4的pH值？引导学生分析滴定曲线中的水溶液体系。此外，教师还应让学生从变化观念和平衡思想角度，宏观辨识，微观探究变化，多角度、动态研究化学反应的表象与机理。

（三）基于学生认知规律

教学的核心是学生的学，教师设计核心问题除了要基于一定的学科背景之外，更要符合学生的认知规律。对于有难度的教学内容，核心问题设计尤为关键，要能引领、激发学生的学习主动性。例如，以运输浓硫酸的槽罐车为主题，教师设计了以下核心问题：槽罐车的材质为碳钢，可以是其他金属吗？引导学生进行浓硫酸与金属反应的研究；运输浓硫酸槽罐车需要安裝呼吸安全阀，为什么？引导学生进行浓硫酸吸水性的研究；运输浓硫酸槽罐车发生事故，现场蔬菜一片焦黑，散发出刺鼻气味，为什么？引导学生进行浓硫酸脱水性、与碳单质反应的研究，并由浓硫酸与碳单质的反应，拓展延伸到浓硫酸体现强氧化性的相关反应。本节课核心问题的设计按照个别到类别，从特殊到一般的认识思路，符合学生的认知规律，有利于学生认知的发展。

三、核心问题的设计形式

核心问题的设计形式是依据事物内部各部分之间或事物之间的关系来确定，包括问题内容的确定、内容的先后、内容之间的关系等。事物的内部各部分之间的关系包括并列关系、主次关系、总分关系、递进关系、因果关系等；事物或事理的认识过程包括由由表及里、由具体到抽象、由浅入深等。关系是一种结构，事物之间有以下三种关系：递进关系、并列关系、层级关系（包含关系、排中关系、矛盾关系、转化关系、因果关系、依存关系等）。化学学科教学中核心问题的常见设计形式有：并列式、递进式（大小、宏微、表里、浅深、小大、分总、总分）、类比式、混合式。

（一）并列式核心问题

并列关系指的是几个对象互不隶属，可以认为是处于同一层级的关系。例如，基于真实问题情境，以火箭推进器中的反应2NO2[]N2O4为主题，研究影响化学平衡移动的因素（如温度、压强、浓度等）。再如，以“海洋资源的利用”为主题，进行混合物的分离和提纯的教学，教师设计了以下核心问题：如何从海水中获取食盐？研究蒸发、过滤等操作；如何由海水获取淡水？研究蒸馏操作；如何从海藻类植物中获取碘？研究萃取分液操作。并列式核心问题中的问题顺序基本不影响教学内容和结构的完整性，不影响问题的解决方式，但要注意问题之间的衔接。

（二）递进式核心问题

递进关系指的是事物几个发展阶段的关系，表现为从大到小、由宏观到微观、由表及里、由浅入深、以小见大、先分后总、先总后分等形式。例如，以苹果树种植时土壤中缺铁为主题，对铁及其化合物进行单元复习，教师可设计以下核心问题：土壤含铁化合物的成分及性质是？如何转化为苹果树所需的二价铁？配制土壤营养液的注意事项有哪些？递进式核心问题要有一定的先后次序，要遵循循序渐进的原则展开，不可进行跳跃式设计。

（三）类比式核心问题

类比关系指的是同类事物或物质进行相同点、不同点的比较，提出质疑，分析可能原因，设计实验或通过计算、讨论等方式解决，得出结论。例如，以盐类物质的蒸发结晶为主题，教师可利用FeCl3溶液、NaCl溶液和Fe2（SO4）3溶液蒸发结晶实验中现象的差异，进行“盐类的水解”的教学。教师设计了以下核心问题：根据蒸发FeCl3溶液的实验现象，预测可能发生的反應；为什么加热FeCl3溶液有HCl气体挥发，加热NaCl溶液无HCl挥发？为什么加热FeCl3溶液时酸性增强，而加热NaCl溶液时仍然显中性？Fe2（SO4）3溶液可以蒸发结晶得到原溶质，而FeCl3溶液为什么不可以？如何从FeCl3溶液中获取原溶质？类比式核心问题符合从一般到特殊的认知规律，教师要引导学生在类比中寻找异常点和探究点。

四、核心问题的设计表述

在确定与教学内容有关的主题情境背景材料之后，教师需要对教学内容与主题情境进行整合，建立两者的联系，这就需要设计核心问题，以问题驱动教学，以问题解决带动知识的建构，这其中核心问题的设计表述至关重要。

（一）问题内容及表述要科学准确

教师可以让学生明确问题指向，知晓思考方向。在表述核心问题时，教师需要考虑问题的指向，需要回答“是什么”“为什么”还是“怎么办”，需要考虑学生现有的能力水平和知识储备。核心问题难度要适中，要接近学生的最近发展区，有利于开展师生双向互动的教学。例如，一位教师以污水的处理为主题，开展“离子反应”的教学，设计了四个核心问题：什么是离子反应？离子反应的本质是什么？离子反应发生的条件是什么？什么是离子方程式？从思维逻辑顺序来说，这样设计是没有问题的，但是其中关于核心问题的表述，还是有所欠缺的。虽然该问题的表述较为明确，但是对于学生来说，由于属于陌生的概念，因此无法提出合适的方案解决相应的问题，同时也无法依据具体的真实情境提出相应的问题。此外，该教师提出的问题属于归纳性或规律性的问题，学生很难展开探究。

（二）问题表述要围绕教学内容

核心问题要围绕着基本的和重要的教学内容来提出，这样有利于学生建构知识框架。例如，“金属的冶炼”一课中，教师可以以周处家族墓发掘出的金属饰品及物件作为主题背景，设计提出以下四个核心问题：一是古代金属银、金是如何得到的？二是古代金属铁器、铜器是如何冶炼的？三是周处家族墓发掘出的铝制品是怎么来的？现代工业中，金属铝是如何冶炼得到的？四是为什么以上冶炼金属的方法不同？可以采用一种方法做到吗？前两个问题学生回忆旧知，加以整合即可解决，第三个问题采用实验探究的方法，让学生通过分组实验探究金属铝或者镁的冶炼，第四个问题在学习以上三种方法的基础上，归纳提升，引导学生从金属阳离子的氧化性角度思考问题，同时实现知识的整合和结构化。

（三）问题表述应包含问题解决过程中学生的参与形式

核心问题的表述中应包含问题解决过程中学生的参与形式。是合作还是独立，是讨论、实验还是独立思考，是动手还是动脑，是提出问题还是解决问题等，都需要学生考虑问题解决的具体途径，都需要教师提供脚手架。教师要使核心问题的解决过程中所用方法，均指向素养的培育。

例如，“碳酸钠、碳酸氢钠”的教学，教师可以以制作馒头时面团为什么变大为主题，设计核心问题：展示发酵粉实物，展示成分表（发酵粉主要成分为碳酸氢钠和酒石酸），通过实验探究，设计实验一——碳酸氢钠与酸的反应，展示多种发酵粉的成分表，提问：有什么发现？市面上的发酵粉基本上都是碳酸氢钠，而不是碳酸钠，这是为什么？设计实验二——比较同浓度碳酸氢钠溶液和碳酸钠溶液的碱性，提问：选择碳酸氢钠作为发酵粉主要成分的原因并非碱性强弱，这是为什么？ 通过实验探究，设计实验三——比较碳酸钠和碳酸氢钠与酸反应，探究为什么同浓度碳酸氢钠、碳酸钠分别与盐酸反应，碳酸氢钠产生气体快？设计实验四——往同浓度同体积的碳酸氢钠溶液和碳酸钠溶液底部中注入盐酸，提问：碳酸氢钠单独使用，也可以迅速起到发面作用，但碳酸钠需要等一段时间才起到发面作用，这是为什么？设计实验五——比较碳酸氢钠、碳酸钠的热稳定性，提问：谁的热稳定性更好？以上核心问题的提出与表达，符合学生的最近发展区，能围绕主题情境，以实验作为手段，以实验结果作为证据，以证据进行推理，引导学生得出结论。

主题式教学是以主题情境贯穿课堂的教学，是以核心问题形成问题串，进行知识建构的教学。主题式教学的核心问题之间要有一定的联系，常见的逻辑关系为并列式、递进式或类比式。并列式问题容易异化为拼盘式或题组式问题，如围绕造纸工艺，就造纸工艺中原料、工艺、废水成分、废水处理，研究酸碱盐、碳循环、净水等相关化学知识，所列问题并无一定的逻辑关系，所涉及的知识并不能形成系统性的知识脉络，也不能形成知识的结构化框架。主题式教学的问题设计与有背景材料的试题问题设计侧重点是不同的，前者强调以真实问题情境设计核心问题，课堂既有知识的展开，又有知识的结构化。而试题的问题设计可以是发散性的，不需要涉及知识的结构化处理。

把教学中的知识以核心问题引出，有利于突出学生的学习过程，用问题导向开展知识建构，是“做中学”的一种表现形式。在某一主题下，某些学科知识因为主题情境内容、范围的限制，可能无法设计成与主题式教学相关的问题，这需要设计核心问题之下的子问题，利用联想、迁移、类比等手段，进行过渡与衔接，以保证学科知识框架的完整性。如果这类知识难度不大，教师可以以自学资料的形式给出；如果难度大，教师可以另外以课堂问题探究的形式或另外设置情境，使学生进行深入学习。

参考文献：

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［2］袁顶国，朱德全.论主题式教学设计的内涵、外延与特征［J］.课程·教材·教法，2006（12）.

［3］何文杰，陈伯瀚.以三氯化铁蒸发结晶现象作为盐类水解新授课教学素材的尝试［J］.化学教与学，2019（8）.

（责任编辑：杨强）