高中化学新课程教学中问题情境创设策略研究三.doc

高中化学新课程教学中问题情境创设策略研究2009-03-03 16:16高中化学新课程教学中问题情境创设策略研究王后雄摘 要：通过对探究式学习活动和新课程教学功能的探讨，探讨了化学课堂教学问题情境设计的多种方法。结合高中化学新课程的具体教学案例阐明创设问题情境应注意情境的全面性、真实性、情感性、问题性、发展性和可接受性。传统的化学课堂教学重视的是知识的传授，轻视学生的问题意识，使得学生很少提问题、不善于提问题、很难提出有价值的问题，从而抹杀了学生的个性和特长的发展。新课程改革的一个重要特点就是学生学习方式的改变，它要求学生由原来的“接受式学习”转变为“探究式学习”，以此激发学生的学习兴趣和学习动机。“探究式学习”总是围绕具体的问题展开的，这就要求学生具备较强的问题意识，能够发现、提出有价值的问题。创设丰富的问题情境是帮助实现这一目标的一种有效的教学手段。一、问题情境的涵义及其在探究学习中的作用问题情境是指主体为达到某一活动目的所遇到的某种困难和障碍时的心理困境。对课堂教学而言，就是教师通过创设一种有一定难度、需要学生做出一定努力才能完成的学习任务，使学生处于急切想要解决所面临的疑难问题的心理困境中。学生要摆脱这种处境，就必须进行创造性的活动，运用以前未曾使用过的方法解决所遇到的问题，从而使学生的问题性思维获得富有成效的发展。我们根据对探究式学习和课堂教学过程的分析，概括总结出在课堂开展探究式学习的主要过程为“情境问题探索”。图1探究式学习师生活动的流程从整个教学过程看，探究式学习一般分为以下几个阶段，首先是创设情境，即教师将化学问题或事实镶嵌在一种模仿或真实的环境中，呈现给学生。情境主要的作用是激发学生兴趣，引发学生发现问题，提出问题，思考问题是整个教学的起点和成败的关键。其次是发现问题，在教师引导下，问题情境激发着学生去掉非化学因素的情境，关注情境中的化学知识和学生不能解决的化学现象，从而主动感觉问题、提出问题，即情境问题化。在学生的问题意识还比较淡薄的情况下，教师在教学的整个过程中或是在某些教学环节上有意识地创设良好的问题情境有助于学生发现并提出问题。创设问题情境的实质在于提示事实的矛盾或引起学生内心的认知冲突，打破学生已有的认知结构平衡状态，激发学生的学习兴趣和学习动机，使他们积极主动地投身到学习中去。再次，要注重学习情境的设计和调整。对学生来说，学习活动的情境不同，他们具体行为的展开也是各异的。因此，教师应多创设一些探究性的学习情境，特别是当学习活动未能充分展开时，在做出学生是否能力不足的判断之前，先探讨一下自己创设的探究性学习情境对于学生能力的发挥是否适宜，这样更有利于问题的解决。高中化学新课程教学中问题情境创设策略研究二2009-03-03 16:18二、化学课堂教学问题情境的设计方法在教学中创设问题情境要以培养学生的学习兴趣为前提，诱发学生学习的主动性；以观察、感受为基础，强化学生学习的探究性；以发展学生的思维为中心，着眼于培养学生的创造性；以陶冶学生的情感为动因，渗透教育性；以解决问题为手段，贯穿实践性。化学新课程创设的问题情境通常有以下一些途径。1.利用生活经验创设问题情境教师从化学在实际生活中的应用入手来创设情境，将学科与学生生活的结合点两相融通创设问题情境，如日常生活中一幅熟悉的场景、一次亲身的经历、一个生动的自然现象、一件有趣的化学事实等，都可以让学生体验化学与日常生活的密切关系，感受化学知识学习的意义与作用，增强学习化学的兴趣和动机，激发改造自然和探索科学奥秘的情感，培养分析和解决与化学有关的实际问题的能力。案例1“铁和铁的化合物”问题情境的设计教师：大家都有这样的生活经验，削皮后的苹果颜色就会变锈，谁能知道其中的奥秘呢？学生：思考、困惑（引起认知矛盾）.（注：这一提问就如同在学生平静的脑海中，投下一颗石子激起了疑问的浪花，大家议论纷纷。正当学生处于“心愤愤，口悱悱”的时候。）教师：（问向）Fe2+与Fe3+在溶液中各显何种颜色，有哪些化学性质？（注：这一点拨，引出了思维之路，使学生得知：苹果中的二价铁离子被空气中的O2氧化成三价铁离子呈黄色。所以，市场上出售的苹果汁中常掺入维生素C等还原剂，以防止二价铁离子被氧化。）教师：这些问题，就是本节课要探究的问题。化学与生活联系紧密，生活中处处涉及化学，从化学在实际生活中的应用入手来创设情境，既可以让学生体会到学习化学的重要性，又有助于学生利用所学的化学知识解决实际问题。2.利用社会实践创设问题情境建构主义学习理论认为，只有当学习内容与学习者的经验、社会环境或自然情境相结合时，所学的知识才容易发生迁移；只有在真实情境中获得知识和技能，才能真正理解、掌握并应用于真实生活和工作环境中去解决实际问题。比如一件化学对社会发展有影响的事实、一项化学科学与技术发展的重大成就、一幅真实地反映化学现象的插图、一则生动的有关能源或环境问题的报道等，都能使学生激发学习化学的热情，产生学习化学知识的动机，强化自主学习的责任，认识化学在实现人与自然和谐共处过程中的重要使用，最终形成综合的科学观。案例2“金属钠”问题情境的设计据某报报道：在广州市珠江河段曾经出现过惊险神秘的“水雷”，6个装满金属钠的铁皮水桶浮在水面上，其中3个发生剧烈爆炸，另三个被成功打捞。据现场的一位同志讲，早上10点多，河内突然冒起一股白烟，在水面上漂浮的一个铁桶内窜出黄色火苗，紧接着一声巨响，蘑菇状的水柱冲天而起。群众议论说，“没想到水里的东西也能着火爆炸”打捞上来的桶被打开盖子后，马上冒出白烟，而且一旦人们接触了桶内的物质，双手感到剧烈的疼痛消除队员将打捞上来的铁桶用煤油浸泡。问题：1.为什么装满金属钠的铁桶不下沉？为什么“水里的东西也能着火爆炸”？2.为什么消除队员将打捞上来的铁桶用煤油浸泡？3.为什么打捞上来的桶被打开盖子后，马上冒出白烟，而且一旦人们接触了桶内的物质，双手感到剧烈的疼痛？感受此情此景，学生的好奇、议论、猜测油然而生，求知的迫切性得到强化，探究心理氛围已经形成。此时学生经过实验探究，弄清了神秘“水雷”爆炸、燃烧的原因，认知积极性受到强化，课后部分学生还设计出了“滴水点灯”和“滴水生火”的实验，学完钠及化合物的内容后，学生们通过查阅资料、主动实验，萌发主动获取知识的心向，提高了课堂学习效率。3.利用化学实验创设问题情境化学是一门以实验为基础的自然科学，通过实验创设问题情境可以模拟或再现知识的形成过程，使学生加深对知识的理解。中学生对化学实验有着浓厚的兴趣。基于这一特点，教师在教学中应尽量运用化学实验来创设教学情境。教学实践表明，通过学生亲自进行的化学实验所创设的教学情境，其教学效果要比单纯的教师讲授要有效得多。案例3“盐类的水解”问题情境的设计教师我们知道酸溶液呈酸性，碱溶液呈碱性。设问：盐溶液是否一定呈中性？讲述：本节课我们将通过实验来学习盐在水溶液中的变化情况，并联系实验现象分析解释部分事实。组织实验请用自己实验台上的试剂分别做两组实验。实验1：测定NH4Cl溶液、NaCl溶液、CH3COONa溶液的pH。实验2：往3mL0.5mol/L CH3COONa溶液中滴入2-3滴酚酞，观察颜色。加热，再观察颜色。展示资料：25时，下列溶液的pH如下：NaCNCH3COONaNaFNa2CO3NaHCO311.28.98.2 11.68.3提供事实：实验室配制FeCl3溶液时要加一定量的盐酸。泡沫灭火器成分为Al2(SO4)3溶液和NaHCO3溶液。铵态氮肥不宜与草木灰混合使用。提出问题NH4Cl溶液、NaCl溶液、CH3COONa溶液酸碱性如何？向CH3COONa溶液中滴入滴酚酞，现象如何？加热后现象又如何？为何NaCN溶液、CH3COONa溶液、NaF溶液的pH依次减小？为何Na2CO3溶液的pH大于NaHCO3溶液？如何解释？心理学研究也表明，只有当认知结构与外界刺激发生不平衡时才能引起学习的需要。因此，创设问题情境就是为了引起认知矛盾，在教材内容和学生求知心理之间制造一种“不协调”，把学生引入一个多疑、好奇的境界，从而让学生产生学习的需要。高中化学新课程教学中问题情境创设策略研究三2009-03-03 16:184.利用生动故事创设问题情境浓厚的学习兴趣，能使学习者产生探究的动机，并以渴望和愉快的心情去学习。激发学生学习兴趣的方法和手段很多，如生活中与所学知识有关的趣事，有趣味的化学故事、夸张的卡通图片或动画、生动的化学史料、适合学生言语习惯的文字对白等，都能吸引学生自觉融入学习活动中。案例4“维生素”问题情境的设计几百年前，远洋轮船上没有冷藏设备，船员们只能吃面包、饼干、咸肉等食物，几个月甚至一两年吃不上新鲜蔬菜和水果。航行期间船员们经常病倒，症状是脸色暗黑、牙龈不断渗血、浑身出现青斑，许多船员甚至因此而死亡。探险家哥伦布的船队在航行途中也有船员患上这种病。患病的船员留在了途经的一个荒岛上，他们采摘红红绿绿的野果调节口味并用以充饥。过了几日，奇迹出现了，这些船员不但没有死去，反而恢复了健康。你知道船员们患的是什么病吗？野果为什么能使他们恢复健康呢？上述教学情境的设计，引起学生对“野果”成分的好奇，导引学生对维生素的结构、功能及对人身体健康有何益处探究的好奇心。从故事或其他途径创设问题情境，激发了学生的认知好奇心，而学生的认知好奇心一旦被激发出来，就会产生学习的内部动机。这种动机是培养学生创新精神和创新能力最持久、最稳定的动力。5.利用化学史料创设问题情境我国著名化学家傅鹰先生说过：“化学可以给人以知识，化学史更可以给人以智慧。”在化学课堂教学中利用化学史料创设问题情境，不仅可以使教学不再局限于现成知识本身的静态效果，而且可以追溯到它的来源和动态演变的过程，揭示出反映在认识过程中的科学态度和科学思想，使学生学到形成知识和运用知识的科学方法。案例5“氯气”问题情境的设计在舍勒研究氯气性质时，法国化学家贝托雷，他对这种黄绿色的气体也很感兴趣，于是对它进行了一系列的探索实验。有一次，他将氯气通入热的浓苛性钾溶液，结果发现生成了两种盐：一种是普通的钾盐，另一种是未知的新盐，后人称之为“贝托雷盐”KClO3。为研究该新盐的特性，贝托雷把它放在残存有硫磺的研钵中研磨，不料，立即发生了剧烈的爆炸。贝托雷受伤了，但他说：“搞科学难免要有牺牲，对我来说生活中可不能没有科学呀！”1785年，贝托雷提出把氯气的漂白作用应用于生产，并注意到氯气溶于草木灰形成的溶液比氯水漂白能力更强，而且无逸出氯气的有害作用。1789年英国化学家台耐特把氯气溶解在石灰乳中，制成了漂白粉。请你根据相关的史料内容，写出相关的化学反应方程式，解释相关的实验现象。教师：下面我们沿着先人足迹，开始氯气的探究之旅吧6.利用认知矛盾创设问题情境新、旧知识的矛盾，日常概念与科学概念的矛盾，直觉、常识与客观事实的矛盾等，都可以引起学生的探究兴趣和学习愿望，形成积极的认知氛围和情感氛围，因而都是用于设置教学情境的好素材。通过引导学生分析错误原因，积极地进行思维、探究、讨论，不但可以使他们达到新的认知水平，而且可以促进他们在情感、行为等方面的发展。案例6“甲烷”问题情境的设计教师：今天，我先给大家讲一个真实的故事。有一次，在澳大利亚的一个农庄，一头牛好几天没吃东西了，可牛的肚子却是鼓鼓的，这可把农庄庄主急坏了。他想：牛不吃东西，会不会是牛嘴里有什么毛病？于是他叫人把牛嘴巴撬开，点了一支火把想看看究竟。谁知当火把刚一接近牛的嘴巴，就从牛嘴里射出了一条条长长的火焰！请问同学们：“牛为什么会从嘴巴里射出一条长长的火焰？”（注：此时，已激发了学生强烈的探究兴趣，教师因势利导引导学生探究CH4的产生和性质。）上述情境的设计，利用了学生认知因素之间的不协调，创设了一个有趣的情感环境和良好的认知环境来调动学生积极思维。在设置问题情境时，教师绘声绘色、富有感情的描述十分重要。而现代教学媒体，特别是以计算机为中心的现代化教学媒体，能把生动的图像、清晰的文字和优美的声音有机地集成并显示在屏幕上，能抛开某些表面的、次要的、非本质的因素，将内在的、重要的、本质的东西凸现出来，能在屏幕上实现微观放大、宏观缩小、动静结合、跨越时空限制，从而高效率地激发学习的兴趣，调动学生的积极性，优化教学情境，增强其效果。现代信息技术给教学情境设置提供了新型的表现手段。在设置教学情境时，也应该注意发挥多媒体技术的特殊功能。三、创设问题情境应注意的几个问题课堂教学中创设问题情境的根本目的是激活学生已有的知识经验和学习动机，调动学生参与学习活动的积极性和主动性。因而，化学新课程课堂教学中创设问题情境应注意以下几个问题。1.情境的全面性一个良好的情境，不仅应该包含着促进学生智力发展的知识内容，帮助学生建构起良好的认知结构，而且应该蕴涵着促进学生非智力品质发展的情感内容和实践内容，能营造促进学生全面发展的心理环境、群体环境和实践环境，富有思想内涵。案例7“碘”问题情境的设计教师同学们，今天我首先给大家讲一个故事：法国化学家库尔特瓦为了制取黑色火药所需的硝酸钾，在巴黎开了一家硝石工厂。他将海岸边生长的海藻烧成海藻灰，再与硝酸钠反应来制取硝酸钾。那是1811年的一天，当时库尔特瓦正在实验室做制取硝酸钾的实验，实验台上放着两只瓶子：一只瓶中盛放的是海藻灰的酒精溶液，另一只瓶中盛放着浓硫酸。他家的一只小花猫，正好奇地看着主人做实验。突然小花猫鬼使神差地爬上了实验台，并将两只瓶子都碰倒，里面的液体流满了实验台。这里，一个令人吃惊的现象出现了过渡当年库尔特瓦实验室的小花猫是无意识的行动，现在我们请一位同学来“反串”一下小花猫，故意把浓硫酸倒入海藻灰溶液，并迅速盖上装有水的表面皿。实验请学生上台完成上述实验。提问同学们观察到什么现象？因为小花猫的淘气“发现”了什么物质？通过碘的发现历史情境的引入，总结碘的一般制法，探究碘的物理性质和化学性质。始终以探究实验设计贯穿整节课，着重培养学生的创新精神和实践能力。既能为情感教学服务，也能为认知教学和行为教学服务，有助于学生掌握学习内容。高中化学新课程教学中问题情境创设策略研究四2009-03-03 16:182.情境的真实性学生学习知识，不是只为了能够对知识进行准确表述和客观再现，而是要基于自己的经验背景对原有的知识进行重新构建和进一步解释，并且还要使知识发生迁移和生长。因此，课堂中创设的教学情境越真实、越接近学生已有的生活体验和知识经验，就越能有效地促进学生对新知识的建构和内化。案例8“二氧化硫”问题情境的设计1.1872年，美国化学家Smith首先提出了“酸雨”一词，直到20世纪40年代，酸雨问题才引起人们的广泛关注。（投影）2.1972年6月5日，具有历史意义的人类环境会议瑞典首都斯德哥尔摩召开，通过了著名的人类环境宣言，并确定每年6月5日为“世界环境日”。从1974年起，每年由联合国环境规划署确定一个主题，开展“世界环境日”的活动，其中1983年的主题是防治酸雨。（投影）3.1985年，几场酸雨过后，我国四川省奉节县9万亩华山松全部枯死，重庆市南山县2.7万亩马尾松死亡过半。（投影）酸雨的危害如此之大，造成酸雨的罪魁祸首是谁呢？学生对酸雨竟然有如此大的破坏性感到非常吃惊，都非常想立刻弄明白其中的原因，学习积极性被极大地调动了起来。在真实问题情境中，教师引导学生，在课外通过查找资料、做家庭小实验等方式，自学有关二氧化硫对环境的污染及防治方法等内容，并完成以下问题:1.二氧化硫的主要来源有哪些？2.什么是酸雨？它可分为哪些类型？分别是怎样形成的？3.酸雨有哪些危害？如何防治？4.收集雨水并测定其pH，分析本地区酸雨的危害情况和形成的主要原因并提出相应的治理建议。事实情境具有不容置疑的真实性而往往易于被学生接受，从而更好地激发学生的学习热情。3.情境的情感性学生在学习中，如果从情感到行为都能够渗透和融化到教师所创设的教学情境中，就很容易理解和掌握真实的、有针对性的教学情境中所体现的知识和技能，也很容易领悟和挖掘具体教学情境中所蕴涵的观点和价值。因此，课堂教学中创设的情境越贴近学生的情感体验，就越能够激发学生的学习动机，提高学生的学习兴趣，促使学生自主地探究问题。案例9“氯气”问题情境的设计播放1播放江苏淮安发生液氯泄露事故的有关报道（麦地枯黄、油菜变白、人畜中毒等）。播放一战和抗日战争时期“氯气战”图片，以及氯气在战争史上给人类带来的灾难。教师：根据上述报道和图片，同学们能总结氯气有哪些性质和危害？氯气的气味应如何操作？为什么农作物颜色发生了改变？（注：启发诱导学生根据有关情境自主总结氯气的一些物理性质（如：颜色、状态等）之后，指导学生实验探究：闻氯气气味，使学生掌握闻气体气味的基本操作方法；而后再归纳总结出氯的物理性质。进一步探究氯气与水的反应。）播放2播放江苏淮安发生液氯泄露事故的救援与处理。教师根据有关情境组织学生讨论探究以下两个问题：有关人员为什么用浸有稀石灰水的毛巾或口罩捂住口鼻进行救援或疏散？还可以应用日常生活中的哪些物质？消防战士为什么要用土包搭成围堰？围堰内物质的主要成分是什么？（注：这样的设计不仅加深了学生对氯气与碱反应的理解，而且增强了学生的环保意识和掌握应用日常生活中常用物质来应对一些突发事件的能力。）上述情境的设计，一方面加深了学生对氯气性质与毒性的认识，同时也增强了学生的学习兴趣和爱国情感以及社会责任感和使命感！显然，氯气是造成这些灾难的罪魁祸首。那么，氯气都具有那些性质呢？从此展开对氯气性质的探究。4.情境的问题性探究式学习和教学活动实施的关键是“问题环境”的设计。问题环境的设计不仅包括问题本身的设计，还包括问题的引入方式、利用方式、预计解决方式、连锁引发新问题的方式等。结合日常教学，引导、启发学生去延伸、开拓问题链，重视并利用学生在学习中提出的疑惑和问题，引导他们相互解疑。创设“微科研”的问题环境，让学生更多地体验探索，自主解决问题的过程。以问题为载体和核心围绕着问题的提出和拓展而展开，要求教师创设有利于学生产生问题和解决问题的教学情境。案例10服装是用什么材料制成的1.内衣选用什么衣料好？外衣选用什么衣料好？混纺衣料的优点是什么？2.哪种天然纤维织物保暖性最好？哪种合成纤维织物保暖性最好？高寒地区解放军战士冬季穿什么衣料做成的衣服好？为什么？3.人造棉、人造丝、人造毛都可以用黏胶纤维织成，这三种纤维有什么差别？探究式教与学所涉及的化学规律往往隐藏在较深层次，需要学生去挖掘和感悟；解决问题的方法与途径往往不太明确，需要学生去尝试并提出假设和验证假设。问题的不确定性最能引起学生的好奇心，激发学生求异创新的愿望。5.情境的发展性情境作用的发展性是指教学情境应该具有促进学生产生继续学习的愿望、有利于激发和增加学生潜能的功能。教学情境的设计不仅要针对学生发展的现有水平，更重要的是，还要针对学生的“最近发展区”：既便于提出当前教学要解决的问题，又蕴涵着与当前问题有关、能引发进一步学习的问题，形成新的情境；利于学生自己去回味、思考、发散，积极主动地继续学习，达到新的水平。案例11“可逆反应”问题情境的设计实验探究已知FeCl3溶液和KI溶液能发生如下反应：2Fe3+2I-2Fe2+I2取5 mL 0.1molL-1 KI溶液，滴加0.1molL-1 FeCl3溶液56滴，继续加入2mL CCl4，充分振荡。静置后观察到什么现象？取上层溶液，用KSCN溶液检验是否还存在Fe3+。该实验说明了什么？能得出什么结论。这个实验问题情境的设计，促进学生更好地认识，发现规律：许多反应都是可逆的，在同一条件下既可以向正反应方向进行，又可以向逆反应方向进行。在一定条件下，可逆反应有一定限度，反应物不能完全转化为生成物。6.情境的可接受性情境的设计要考虑学生能不能接受，要设计好合适的“路径”和“台阶”，便于学生将学过的知识和技能迁移到情境中来解决问题。由于知识和技能的迁移总是受到个人能力以及情境因素的影响。所以，教师提供的情境，一定要精心地选择和设计，由近及远，由浅入深，由表及里，使之能适合于学生，才能被学生理解和接受，发挥其应有的作用。在这样的情境中学习，才能使学生学会知识与技能的迁移，才可能使学生解决具体问题的经验和策略日趋丰富，在新情境中解决实际问题的能力和创造能力逐步提高。案例12“活化分子和有效碰撞”问题情境的设计情境1运用多媒体微观动画，呈现化学反应中分子的碰撞及新分子形成的课件。（略）情境2科学发现的数据及分析。（略）文字在1标准大气压、500时，对于0.001molL-1的HI气体，单位体积内分子碰撞高达3.581028次之多，如果每次碰撞都发生反应，那么反应速率约为58.000molL-1s-1，但实验证明实际反应速率为1.210-8molL-1s-1。在这里动画的引用恰好能为学生搭建起认知的桥梁，使微观事物直观化，化抽象为具体，体验感性，大大降低了教学的难度，突破了难点，同时增强了课堂的趣味性，学生感觉趣味盎然，相互讨论，很自然地就得出了有效碰撞的概念。继而我又给出三组数据，学生分析出浓度增大单位体积的分子总数增加单位体积的活化分子数目增大单位时间有效碰撞次数增多化反应速率增大。创设问题情境中蕴含的知识内容必须符合学生的认知发展水平。因为，在这种教学情境的引领下，学生可通过探究等活动完成知识的意义建构和不断的自我发展。否则，创设情境的教学素材所涉及的知识若远离了学生实际，只会损伤学生的学习兴趣，降低学生的学习效果。