在问题驱动下实现知识的自主建构——以“二氧化硫的性质”为例*

车 琼，张 甜，冯 勋

(洛阳师范学院化学化工学院，河南 洛阳 471934)

1 理论基础

20世纪60年代，瑞士著名心理学家皮亚杰(J.Piaget)首次提出建构主义 (Constructivism)，当时该理论主要用于研究人类对周围世界的学习和认知规律，经过不断发展与演化成为认知学习理论下的一个重要分支[2]。该理论认为，知识是学习者通过主动参与认知活动而获得的一种经验、解释、假设，而学习是在原有知识经验的基础上获得新经验、解释、假设的过程[3]，这就决定了教学不再是向学习者传授知识而是在充分了解学生头脑中已有知识经验的前提下为促进学生主动构建知识提供环境和支持，教师在教学活动中起帮助和促进的作用。这种强调学生为中心、注重知识主动建构的理论与当今新课标提出的“以学生为主体”的教学理念是一脉相承的。

2 二氧化硫性质的教学策略

教学策略直接决定教师的教学行为，间接引导学生的学习路径，对课堂教学目标的达成起着至关重要的作用。基于建构主义理论，将二氧化硫性质的课堂教学分为前-中-后三部分，课前主要探查并复习相关旧知，课中基于旧知精心设计驱动性问题链引导学生合作探究，最后总结内化完成知识的建构。

2.1 课前旧知复习-铺垫相关已知作为新知生长点

建构主义认为新知识是在原有经验的基础上生长出来的，为使教学符合学生的认知发展规律、达到理想的效果，需分析判断学生已经具备的知识经验及能力水平，并以此为起点建构新的知识体系。在学习二氧化硫之前，学生已经掌握：①酸性氧化物的判断及其与水、碱、碱性氧化物反应的通性。②熟知氧化还原理论，了解常见氧化剂、还原剂，并能根据核心元素的化合价判断物质的氧化性及还原性。对于这类学生掌握情况比较牢固、不易与新知识混淆的旧知能为学习提供最佳的固定点和理解框架[4]。因此，在二氧化硫的性质课堂教学开始阶段，运用整合旧知作为新知生长点的策略，挖掘新旧知识之间的连接点，运用习题测试的方式诊断学生与本课题相关的知识背景并对不足之处加以补充[5]，为探究过程中知识的调用和迁移做好铺垫，同时帮助学生建立起新旧知识之间的联系，有助于形成紧密的知识网络，感受有意义学习的乐趣。

2.2 课中合作探究-以驱动性问题链实现知识的主动构建

知识的建构是在学习者与环境交互的活动中形成的，而活动的推进需要一定的方法。在课堂中，如何基于旧知的铺垫，顺利过渡到新知的探究并逐步推进，得出结论、获得知识是非常关键的。二氧化硫的性质学习之前学生已经有过较为丰富的元素化合物知识的学习经验，因此可利用问题驱动策略，基于旧知设计一套螺旋上升的问题链，搭建起从已知通向未知的阶梯，引导学生沿此路径一步步向上。在这个环节，学生不仅可以在主动思考的过程中建立起与相关旧知的联接，推动思维发展，同时也可以实现知识的主动构建和素养的发展。胡久华等指出“驱动性问题链”是问题情境的延续和发展，要具有合理的程序性和阶梯性，既要反映知识结构的生成和发展过程，又要考虑学生学习知识的过程中本身所具有的认识发展的过程[6]。基于对学生已有相关知识的了解及驱动性问题链的特点与设计要求，设计了如表1所示的驱动性问题链。四个问题环环相扣，从开始的限定角度到提供参考到完全开放，教师给予的引导和帮助逐渐减少，学生自主探索的空间愈来愈大，使学生在充分发散思维的过程中刺激创造性的发展。

表1 SO2的性质课堂教学中问题链的设计

2.3 课后反思内化-形成研究物质的一般思路

经过一系列的探讨交流，学生已经获得关于SO2性质的结论性知识，但这显然是不够的，课程教学最重要的不是具体知识的传授，而是注重发挥知识的工具价值，让学生在学习知识的过程中形成化学核心观念，促进认识的发展[7]。基于此，在课堂最后阶段，采取反思建模的策略，使学生回顾整个学习过程，并借助思维导图自主思考总结，形成和发展认识元素化合物的角度和思路，并从中抽离出研究物质性质的一般方法，形成自主研究陌生物质的能力。

3 二氧化硫性质的教学过程

3.1 环节一：旧知回顾，奠定基础

【课前小测】请同学们独立完成下列习题，解锁今天的新课。

绍兴市城市建设投资集团有限公司(以下简称绍兴城投)，是绍兴市重大项目建设主体、基础设施投融资主体、市政公用设施运营主体，2011年5月由绍兴市委市政府发文组建，2011年11月18日正式挂牌.成立以来，绍兴城投一直以经营城市和建设城市为己任，求生存谋发展，积极转型.在市委市政府的坚强领导下，认真贯彻新型城市化战略，实施“中心崛起、三片融合”方针以及“企业转型年、工程推进年、精细管理年”的发展思路，在各个方面都取得了优异的成绩，迈出了坚实的步伐.

1)下列物质SO2、CO2、CO、Na2O，属于酸性氧化物的有( )，属于碱性氧化物有( )。

2)CO2能与下列哪些物质反应？写出对应方程式H2O、CaO、NaOH。

3)判断下列物质的氧化性还原性：CO2、FeCl2、H2S。

【学生作答】根据不同层次学生的答题情况适当复习。

【设计意图】以习题的形式唤醒与课堂相关的知识基础并通过对不同层次学生的抽答诊断学生学习新知的知识储备情况，给予后进生适当帮助，清除学习障碍，使他们在后面的课堂学习中能快速地提取有关的已学知识，体验成功的快乐，建立学习化学的信心。

3.2 环节二：性质预测与实验探究

本环节采用小组合作的形式(根据学生人数及学习情况按照组间同质组内异质的原则分为6个探究小组)，每组提供如下实验用品：pH试纸、酚酞试液、石蕊试液、NaOH 溶液、澄清石灰水、品红溶液、H2S溶液、溴水、酸性KMnO4溶液、稀盐酸、SO2水溶液(可替代SO2)及试管等常用仪器。

【驱动性问题1】从物质类别角度看，SO2属于哪一类物质？可能具备什么样的性质？

【预期结果】SO2属于酸性氧化物，(1)能溶于水，生成酸；(2)能跟氢氧化钠反应，生成盐和水；(3)能跟氢氧化钙反应，生成盐和水；(4)……

【总结概括】：SO2属于酸性氧化物，应该具备酸性氧化物的通性，即能跟水反应生成酸、跟碱反应生成盐和水、跟碱性氧化物反应生成盐。

【驱动性问题2】CO2与SO2相似，都是酸性氧化物，那么SO2与H2O反应的产物应该是什么？请各组设计实验进行验证。(提示：亚硫酸钙能溶于盐酸，SO2水溶液可替代SO2)

【讨论探究】部分学生能快速联想少量过量CO2与澄清石灰水的反应差别，开始实验探究SO2；部分学生类比CO2能推测出产物为亚硫酸，开始寻找验证亚硫酸存在的方案并进行验证；而部分学生由于对硫酸较为熟悉而产生负迁移，误以为生成物是硫酸。

【预期结果】经过探究与讨论，可能出现如表2所示的方案及结果。某小组根据方案1、3或2、3的结果，得出SO2与H2O反应产物为硫酸的结论；某小组根据方案4或方案5的结果，得出SO2与水反应产物为亚硫酸的结论。

表2 探究二氧化硫与水反应产物的预期方案与结果

【驱动性问题3】你还能从另外的角度推测SO2的其他性质吗？(必要时提示关注硫元素的化合价)

【预期结果】SO2中硫元素的化合价为+4，处于中间价态，应该同时具备氧化性和还原性。

【驱动性问题4】利用现有试剂，如何设计实验验证你的推测？

【预期结果】学生经过交流讨论可能得出如下方案：

方案①：向酸性KMnO4溶液中滴入SO2的水溶液，观察到溶液褪色；方案②：向溴水中滴入SO2的水溶液，观察到溴水褪色；方案③：将SO2的水溶液滴入H2S溶液中，观察到黄色沉淀……

【总结概括】在同学们的实验中，SO2的水溶液能使氧化性较强的酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色，说明SO2具有还原性，而SO2水溶液与H2S溶液反应生成的黄色沉淀是硫单质，说明SO2具有氧化性。

【引出特性】用PPT呈现有关SO2漂白性用途的图片素材，并演示SO2水溶液使品红褪色，但加热后颜色恢复的实验。引导学生得出SO2具有漂白作用的性质并与氯水的漂白性相区别。

【设计意图】实验探究是学生获得直接经验、促进知识自主构建最重要的途径。而同学间的协作学习使知识在多种想法和不同意见的碰撞中逐渐明朗，最终在集体思维的成果下对所学知识获得全面、正确的认识[8]。因此，小组探究部分是整堂课的重点，在这个过程中将课堂还给学生，给与他们充分的发挥空间，通过小组间的合作及教师的引导，让学生在同伴交流中获得思维的发展，在实践操作中找到问题的答案，通过自己的探索实现知识的生长和建构。

3.3 环节三：反思内化，建立认知模型

【知识总结】带领学生回顾整节课知识内容并以思维导图的形式独立整理，之后老师展示图1所示的思维导图，学生查漏补缺。

图1 二氧化硫性质总结的思维导图

【方法总结】教师引导学生从本节课具体知识的总结中抽离出适用于研究物质性质的一般方法(如图2所示)，将课堂中渗透的化学认识角度与认识思路显性化，使学生在头脑中构建出相应的模型，获得研究陌生物质的能力。

图2 研究物质性质的一般思路和方法

【设计意图】从知识和方法两个层面进行总结并通过显性的语言、图表直观呈现，学生可以在回顾的过程中加深对知识和方法的理解，使新构建的内容更加牢固。

4 结语

建构主义是当今教育改革的重要理论基础，以此为指导思想设计学生为主体、重情境、重已有知识经验的教学策略，以化学实验为载体，让学生在问题链的引导下、在与同伴的交流合作中充分发挥学习的主动性和积极性，有效实现知识的自主建构。