创设真实问题情境 培养化学思维能力

蔡明锋

由教育部签发的《教育部关于全面深化课程改革 落实立德树人根本任务的意见》中明确提出了“核心素养体系”的概念。“核心素养体系”已经放在深化课程改革、落实立德树人目标的基础地位。

随着课程改革的深化，化学核心素养越来越彰显其服务于现实生活的魅力，衣食住行离不开丰富多彩的化学物质、化学材料，人们对美好生活的向往离不开化学，培养学生的化学思维能力，离不开真实问题情境。创设真实感知的情境，营造积极参与的氛围，在亲自动手实验探究的情境中培养化学思维越来越重要。

学生化学学科核心素养必须而且只能在化学问题解决学习中形成和发展。化学问题解决学习不以对化学知识的记忆和理解为目的，而是通过在真实而复杂的情境中提出问题、开展体验和探究活动，训练和运用化学特征的思维方式，最终获得问题解决的方案和结果；化学问题解决学习中的问题具有情境性。在人类生活、生产活动和科学研究中，在生命科学、材料科学、能源科学等领域应用中，在解决人类所面临的粮食生产、资源利用、环境保护等社会热点问题中，化学科学的广泛应用性，决定了化学问题具有真实的情境性。真实而有意义的化学问题情境能够激发学生的兴趣，为学生探究解决问题提供持久的驱动力。学生在解决这些问题过程中全面调用和运用已有的化学知识，（甚至是跨学科的知识）和生活经验，构建新的认知；体验探究性解决问题的方法和过程，发展化学思维品质，培养科学精神和社会责任感，形成和发展正确的价值观。

高中化学教学的目的是点燃学生的化学思维，而非化学知识的简单灌输。恩格斯曾说：“思维是地球上最美丽的花朵。”化学思维是高中化学学科核心素养的重要内容，化学思维能力的培养要利用化学教学，创设真实的生活情境，问题情境，语言情境等，营造学生积极参与课堂的氛围，在亲自动手、实验探究、积极思考的教学过程中去实施。

一、真实问题情境和化学思维能力的含义

1.真实问题情境

真实问题情境是指来自现实世界、生产生活实际等蕴含着化学信息的综合问题情境。所谓真实情境，就是现实中真实存在的情景和环境；所谓问题情境，是指教师有意创立一个问题的教学环境，引导学生主动参与，激发学生的学习积极性，使每个学生都能得到充分发展的教育环境，最早是从苏格拉底的问题教学法而来。“真实问题情境”是一个偏正结构词组，可以指真实问题的情境，强调问题真实，也可指向真实的问题情境，强调情境真实。不论从情境认知学习理论，还是从PISA测试要求看，两种理解效果是相同的：问题真实需要真实情境承载，只有情境真实的问题才可能是真实问题。

真实问题情境的实践类型包括潜入情境、超越情境、回归情境。在化学教学中通过创设真实问題情境，引导学生从现实世界、生产生活实际等走进化学科学世界，经历化学知识的“再创造”，深化理解化学知识，积累化学科学经验，促进问题解决，进而用化学眼光观察现实世界、生产生活实际等，用化学思维分析和解决现实世界、生产生活实际中的问题。

在真实问题情境的教学过程中，教师有目的地引入或创设具有一定情绪色彩的、来源于真实生活、学生可真实感知的，以形象为主体的生动具体的场景，以引起学生积极的态度体验，从而帮助学生理解教材，并使学生的心理机能得到极大发展。真实问题情境的核心在于激发学生的情感体验，以极大的热情参与到教学之中。

2.化学思维能力

化学思维能力是指根据化学概念、原理和化学事实，运用、判断、推理等的思维能力，包括逻辑思维、定向思维、发散思维、极限思维、平均思维、抽象思维等。逻辑思维能力在高中生的思维活动中占据主导地位，随着逻辑思维的发展，逻辑推理能力也有了提高。高中化学知识体系往往具有一定的逻辑性，存在着一定的逻辑思维顺序和方式。定向思维就是初步利用所学知识，解决简单问题的过程，无论是应试教育，还是素质教育，都必须掌握一些基本的理论知识，定向思维让学生更易掌握这些知识，并为他们对知识的简单应用指明了方向。发散思维就是为了解决一个问题，提出多种不同的方式方法的过程。极限思维就是为解决某个问题或理解某个知识而采取的一种极端假设的方法，极限思维也适用于当今创新人才的培养，符合培养创新人才的宗旨。平均思维主要针对计算题，一般是将数学平均原理应用于化学计算的解题方法，平均思维最适合求解混合物的组成。化学不同于数学，既有不少的计算公式，也需要学生用抽象思维来理解，各种符号、反应方程式、许多概念等都是有一点抽象性的，化学的微粒如分子、原子、电子等都需要用抽象思维来进行理解和分析。

化学思维能力需要用发散思维方法、逆向思维方法、迂回思维方法、联想思维方法、形象思维方法、求异思维方法等训练学生的创新思维，以及独立思考、反思、合理质疑等批评性思维。

二、让学生在真实的生活情境中实现思维能力的培养

化学与我们的生活环境、衣食住行密不可分，我们要利用化学知识造福人类，随着课程改革的深化，化学核心素养越来越彰显其服务于生活的魅力，我们要在化学教学中努力提升学生的化学思维能力。

在人类生活、生产活动和科学研究中，在生命科学、材料科学、能源科学等领域应用中，在解决人类所面临的粮食生产、资源利用、环境保护等社会热点问题中，化学科学的广泛应用性，决定了化学问题具有真实的情境性。真实而有意义的化学问题情境能够激发学生的兴趣，为学生探究解决问题提供持久的驱动力。

在化学教学过程中通过真实的情境实现对知识的教授和能力的培养，教学过程密切联系生活实际，运用所学知识处理和解决生活中的实际问题。

如学习“海水中镁的提取”，到底如何制取金属镁呢？假如你是一家生产金属镁工厂的厂长，你是怎样思考的呢？自然界的镁到底存在于哪里呢？自然界中镁主要以化合态存在于地壳和海水中。地壳中镁的矿石以菱镁矿含量最多，菱镁矿存在于沉积岩中，全世界的菱镁矿资源储量约120亿吨，而海水中镁的总储量约为180*105亿吨（2014年苏教版化学1第55页），以镁离子存在。海水中镁的含量远远高于地壳中，而且地壳中开采坚硬的镁矿石成本太高，选择海水是顺理成章的。海水中存在的镁离子如何提取出来呢？采用沉淀的方法非常容易做到。海边大量的贝壳、石头，煅烧后制得沉淀剂氢氧化钙就显得非常自然，就把工厂建在海边，省时省力。比如铁、金属钠、金属镁的冶炼历史以及法拉第电磁感应发电的时间。可见镁的制取也与金属钠一样只能通过电解的方法去制取。

在学习《化学反应速率》时，引入世界百米纪录保持者博尔特有没有汽车跑得快的有趣问题，100米的世界纪录是9.58秒，汽车以80公里/小时行驶，我们必须换算成相同的单位才能比较，前者是10.44米/秒，后者是22.22米/秒，原来还是汽车行驶速率更快，也为下面讲述化学反应速率需要怎样的单位，比较化学反应速率时必须要用相同的单位做了铺垫。

提供与真实生活紧密联系的情境，激发学生思考，通过生活常识，图片资料，问题意境，学生思维极大活跃。化学是一门真正实用的科学，联系生活实际培养化学思维能力恰到好处。

三、让学生在实验探究情境中实现思维能力的培养

高中化学课堂教学中，只有学生主动参与，调动起学生学习的最大积极性，为培养学生化学思维能力寻找方法。学生参与化学课堂教学突出了学生的学，将教师的教为中心转化为学生的学为中心，体现叶圣陶先生“教为不教”的思想。教师要思考怎样教，才能让学生主动参与学习，学会学习，引导学生探究，激发思维、辨析、提问，并创造性地解决问题，让思维能力得到培养。

著名化学家戴安邦先生曾说：“化学实验是实施全面化学教育的最有效的形式。”化学课堂教学中积极采用学生探究实验，开发课堂微型实验，学生演示实验，实验全部由学生参与，培养学生的动手动脑、操作实践能力。

新授《氯氣》一课中探究氯气与水的反应：氯气溶于水，水是无色的，现在溶液变成淡黄色的，说明了什么？氯气与水到底有没有发生反应，产物又是什么？教师提供给学生新制干燥的氯气、新制氯水、硝酸银溶液、饱和碳酸氢钠溶液、红色的纸片、紫色石蕊溶液等。在师生、生生的探讨中，设计探究实验，新制氯水与硝酸银溶液、饱和碳酸氢钠溶液、紫色石蕊溶液逐一反应，干燥的红纸、湿润的红纸分别伸入新制干燥的氯气中。根据现象，再步步深入，反复探究论证，结论才能越来越清晰，知识学习也就水到渠成。

例如在学习《钠的化合物》知识时，老师预先把里面包有Na2O2的干燥棉花放在酒精灯焰上，然后请一位学生在棉花上滴一滴水，瞬间酒精灯着火，“滴水生火”的奇特现象激发学生主动参与课堂。请学生演示Na2O2与H2O反应的实验，试管发烫，甚至手都不敢摸，带火星的木条瞬间复燃，联系“滴水生火”魔术，马上能领悟出：着火点不高的酒精在瞬间高温、充足氧气条件下燃烧起来。接着引导学生补充向反应后的试管中滴加酚酞试液，学生能发现溶液变红，振荡后红色突然消失，学生掌握反应中生成了NaOH，以及尚未反应完的Na2O2有漂白性的特点，了解了反应的本质，学生思维非常活跃。

实验探究的教学是以实验为中心主题的探究教学，在实验探究教学中，把实验作为提出问题、探究问题的重要途径和手段，课堂教学尽可能用实验来开展，变演示实验为学生实验，变验证性实验为探究性实验，使学生亲自参与实验，激发和培养学生的思维能力，充分发挥学生思维的主动性。

四、教师智慧的语言营造了真实的教学情境，有利于学生思维的激发

教师的语言能营造一种激发学生主动参与课堂的氛围。教师语言要求亲切、幽默、生动活泼，具有鼓动性，同时还要速度适中、抑扬顿挫，这样可以激发学生学习热情，激发学生主动参与课堂。

教师亲切的语言能吸引学生。如在电解池的讲解时，我用痒痒解释阳氧，并做出小猴挠痒痒的姿势，在讲容量瓶的模样时，我说“他长得挺难看的”，形象的用“长脖子、大肚子，头戴一顶小帽子”来让学生记忆。善用口诀，善用比喻，激发思维。如在讲解电离平衡时，我用池塘里鱼的密度升高，鱼碰面的概率就增多，而池塘变大会怎么样呢？研究稀释有利于电离，“越稀越电离”让学生易于记忆。在《物质的量》一章记忆微粒数、物质的质量、气体的体积等计算公式时，我用真实情境类比，买苹果时的单价乘以购买的斤数就算出所需的金额，阿伏伽德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积等就好比苹果的单价一样，而物质的量的多少就好似斤数，让学生印象深刻，清晰明了。在讲授《乙醇》时，我与学生一起回忆有关酒的诗句，“何以解忧，唯有杜康”，“葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催”。又用当下流行语“喝酒不开车，开车不喝酒”来说明酒的危害，这样的课堂学生参与热情高涨。教师的语言成为吸引学生主动参与课堂的有力武器。这样的课堂情境，学生的思维活跃，有利于化学思维能力的培养。

五、通过模型营造教学真实情境，培养化学思维能力

把许多用言语无法表达或表达不清楚的知识点形象、具体地展示在学生面前。让学生直观参与课堂探究，实物模型教具是不错的选择，小模型让学生思考更轻松，学习兴趣更浓，参与课堂更主动。

如在教授《甲烷》时，准备了橡皮泥和牙签，四人一组，搭出4个氢原子和1个碳原子有怎样的连接方式，搭建二氯甲烷，无论怎样搭，都只有一种球棍模型，得出甲烷分子结构为正四面体的结论。在《乙醇》的教学中，请同学们计算得出乙醇的分子式，根据分子式让学生自主搭建分子结构模型，搭建时学生根据碳原子四个价键、氧原子二个价键、氢原子一个价键的原理展开思考，学习的积极性被极大调动，最后搭出了两种分子结构，其实一种是乙醇，教师不是直接把结论告诉学生，而是让学生通过模型、教具去真实探究结论。

解题时也可巧用模型，苯分子结构的平面正六边形模型，乙烯六个原子共平面的模型，乙炔直线型的模型，甲烷正四面体的结构模型等等，可以帮助解决复杂有机化合物的空间构型，哪些原子共平面，哪些原子共直线等等。准备好若干个小的正方体，将小正方体堆积，可以理解晶体中晶胞的结构，得出化学式，真实情境，思维能力得到培养。

苏教版高中化学教材副主编、化学教育专家吴星教授在一次评课时曾指出：培养化学核心素养有三个关键词“情境”“问题”“思维”。可见培养化学核心素养就是要通过设置问题情境，培养学生的化学思维能力，化学课堂是培养化学思维能力的主阵地，我们要创设真实的教学情境，营造参与的氛围，在亲自动手实验探究等情境中去培养化学思维能力。