对化学课堂教学中问题情境创设的探究

作者:   来源:无锡市石塘湾中学   录入者:admin   发布时间:2010年12月24日

对化学课堂教学中问题情境创设的探究

江苏省无锡市石塘湾中学     孙秋华

美国心理学家布鲁纳·罗杰斯认为:“在教学过程中,学生不是被动的消极的知识接受者,而是主动的、积极的知识探究者,教师的作用是要努力创设使学生能够积极探究的问题情景,而不是提供现成的知识。”创设问题情境是促使学生开展有效学习的有力手段,通过教师精心设计的问题情景,使学生面临某个迫切需要解决的问题,引起学生的认知冲突,感到原有知识不够用,造成“认知失调”,从而激起学生从内部产生探求知识的强烈欲望,使课堂教学焕发出蓬勃的活力。本文结合实例,就如何创设问题情境,开展有效学习略陈浅见。

1、创设认知冲突情境,激发学生的求知欲

认知冲突是一个人已建立的认知结构与当前面临的学习情境之间暂时的矛盾与冲突,是已有的知识和经验与新知识之间存在某种差距而导致的心理失衡。根据现代心理学研究表明,在课堂教学中设置认知冲突,可以为学生提供真实的学习背景,模拟解决实际问题的过程。因为在真实的学习背景或解决实际问题的过程中一定存在矛盾与冲突,不可能“伸手就摘到果子”。如果教师过多地为学生铺设台阶,使学习道路过于平缓,学生对所学知识就不会有深刻的体验,学生也很难产生成就感,所学知识容易遗忘,更难形成学习能力。

在学生原有知识储备和知识经验的基础上,有意识地让学生陷入新的困境,以形成新的认知冲突,从而唤起学生对新知识的渴望和探求的一种问题情境。例如,在“溶液的酸碱性”部分,让学生测一测HCl、NaCl、NaOH及Na2CO3溶液的酸碱性,当学生滴加无色酚酞试液后,测知Na2CO3溶液显碱性时,即产生了与已有认知(酸溶液显酸性,碱溶液显碱性)相矛盾的认知冲突。又如示例 “原子结构”部分,教师提供以下史实:英国科学家道尔顿早在19世纪初提出了近代原子学说:他认为物质是原子构成的,这些原子是微小的不可分割的实心球体,同种元素的原子性质和质量都相同。道尔顿的原子学说对化学的发展起了十分重要的作用,但从现代的观点看,道尔顿学说中的三个主要论点却都是错误的。(道尔顿是学生在化学中接触的著名化学家,它的观点怎会有错?现代的物质结构学说又是怎样的?认知冲突由此产生。)

通过这类问题情景的创设,将学生置身于学习的矛盾氛围中,可大大提高学生的求知欲,激活思维的兴奋点,从中培养学生思维的严谨性、批判性和深刻性。

2、创设探究性问题情境,培养学生的探究能力

通过一定的实验手段,引出新的问题,通过引导学生发现问题的特征或内在规律,产生新的知识的一种问题情境。

如在“学习二氧化碳与水反应”这一内容时,教师可以首先从生活现象入手,设置这样一个问题情境:

⑴打开盖子的一瓶汽水冒出的大量气泡是什么,你能设计实验证明你的猜想吗?

⑵学生分析、回答的基础上,再进一步引出紫色石蕊试液。同时提出探讨紫色石蕊试液的化学性质的问题情境。

⑶将少量的紫色石蕊试液分别滴入带蒸馏水、稀盐酸、稀硫酸中观察三种溶液颜色的变化,思考后说明紫色石蕊试液有什么样的化学性质?

⑷学生通过观察、讨论、总结后得出结论:紫色石蕊试液遇酸变红色,遇水不变色。根据以上得出的结论,设计如下几个问题情境来逐步解决本知识点:

探究一 :想一想:二氧化碳溶于水是物理变化还是化学变化,如果是化学变化,生成了什么物质?请设计实验来证明你的猜想。

探究二:在探究一中明明通入的是二氧化碳,而得出的结论却说是碳酸使紫色石蕊试液变红的,是不是真的这样呢?请同学们再加热变红的碳酸溶液,并加热变红的稀硫酸溶液作为对比,进一步分析探究一中得出的结论,同时你又得出什么结论。

探究三:想一想,二氧化碳是一种什么样的气体?通入水中后发生一个什么样的过程?二氧化碳能否直接使紫色石蕊试液变红?请同学们设计实验方案进行证明。

至此,设置一个好的问题情境,能够吸引并维持学习过程中探究的兴趣,促使他们积极地运用逆向、创造性思维去思考,寻求解决问题的良方策略,从而成为积极主动的学习探索者。

普通的教学设计由于问题的指向性太强,具有明显的暗示,使发现变得轻而易举,因而缺乏探究性;而通过设置一个问题情景系列,对学生很有吸引力,学生不仅能发现紫色石蕊试液的变红与二氧化碳的关系,而且对酸的某些共性也有所体会,学生从中可体验到合情推理这种非逻辑方式的奇妙威力,无形中受到化学智慧的熏陶。在教学过程中,问题情境的形成不是自发的,而是需要我们的教师建设性、创造性的使用教材,创设出适合学生开展有效学习的问题情境。

3、创设模块问题情境,培养学生的团结协作的团队精神

杨振宁博士指出,如果说在过去还有可能以个人独立完成诺贝尔奖项工作的话,那么,进入80年代以来,尤其是进入信息社会以来,没有人们的共同参与、相互合作,任何重大发明创造都是不可能的。我们的教学中应该努力创设合作式学习的问题情境,切实为学生养成合作意识与发展能力搭建舞台,让学生主动合作。

在“物质的微粒性”教学中,以创设问题情景为主线,可设计如下两个模块片段:

模块一:创设问题情景(全班活动)

某教师设置了这样一个情景“先在蒸馏水中滴加几滴红墨水,然后取50ml体积于总体积为100ml的长玻璃导管中,接着向其中慢慢加入50ml的酒精,不混合均匀。让学生观察一会儿后,将两者混合均匀,观察实验现象。学生都觉得除了颜色稍有变化之外,没什么其它现象。但细心的同学却发现了问题:为什么混合之后总体积小于100ml?对此,同学们纷纷提出了自己的猜想:有同学认为主要是由于酒精与水发生了化学反应使体积变小;也有同学认为这主要是因为一些小的物质粒子跑到大的物质粒子的空隙中去了……

模块二:合作探究(小组活动)

老师把同学们组织起来,合力验证他们的假设:

一组同学验证酒精和水是否发生了化学反应。他们在教师的知道下查阅有关资料并设计实验,验证混合后溶液中是否还含有酒精和水;

另一组同学验证物质是否具有微粒性。他们设计了三个实验来验证他们的假设——酒精的蒸发实验、空气的压缩实验和红墨水加入水中的实验。实验结果证明:物质确实是由许多微粒构成的,而且微粒之间有空隙,微粒在不断地运动。

还有一组同学在网络上找到了扫描隧道显微镜中所观察到的分子照片来验证他们的结论。

最后,无论结果是否符合猜测,每一组都得到了老师的表扬。在二个模块中,教师以一个个需要分析、有一定思维度的问题作为载体,通过师生交往、生生交往,借助多媒体,在学习小组中互相启发、协作、评价,让学生充分感受、经历和体验新知识的形成过程,当学生感到合作是一种需求,有的工作必须通过大家的合作才能完成时,他的合作意识才能逐渐养成。

4、创设实际问题情境,培养学生解决实际问题的能力

问题情境的设置要善于从周围的社会现象、生产生活实际中、发现问题、寻找问题,更要根据所学知识联系当今社会上的焦点、热点问题。教学过程中,可以将社会生活中发生的、从报刊、杂志、书籍中采集的,以及学生提供的,且具有代表性的、能给人启迪、思索的问题或案例作为问题探讨的素材。

当同学们学习了空气的主要成分和二氧化碳的性质,了解了有关“温室效应”的知识后,不禁担心空气中的二氧化碳的含量会不会越来越多,从而危害我们人类。于是,在老师的提议下,同学们设计实验来测定空气中的二氧化碳含量是否发生变化。于是,通过讨论与交流,同学们协作进行实验,具体过程如下:

第一步,选择测量的合适地点和时间:

第二步,由于没有精密的仪器类测定空气中二氧化碳的确切含量,同学们选择了测定含量的相对变化,把空气流通的空旷地带作为比较标准(以0.3%计),而测定原理由老师提供或查阅资料,测定装置与操作由学生自己完成。

第三步,记录数据,求出所选择的地段和时间的二氧化碳体积含量,如有数据误差较大,分析原因,若是操作不当的原因,则重新测定。

各小组方法类似,但结果却可能大相径庭。这又引发了新一轮的调查与讨论,最后同学们纷纷对对自己的结果作出了解释:

1、有的同学由于测量点靠近工厂或人口密集的地段,因此测量出的空气中二氧化碳含量偏高,这是导致“温室效应”的主要原因;

2、有的同学的测量点在植物较多的地段,由于植物充足的光合作用,空气中二氧化碳的含量在白天较低,这是解决“温室效应”的有效方法;

3、有的同学由于在空气流动较快的地段,因此测得的数据并不确定……

对于传统的教学而言,这个实验没有结果,或应该测出“偏高”才是正确的,因为全球正在变暖,但是这样的活动增强了学生“用化学”的意识,提高了解决实际问题的能力。同时,学生思维的严密性与灵活性都有所发展。在实验探究的过程中,学生有比较充分的思考时间和空间,可以自主地观察、提问、判断、分析和解决问题。若将实验过程中的科学方法内化,即可形成学生的求知能力。该实验可以使学生实践他所学的知识,而天气的变化、风向等难以预料的情况,都可以锻炼学生的做事能力。在实验过程中,跟同学、老师的合作、交流和讨论,可培养学生共处的能力。该实验还能培养学生的自主性、判断力、个人责任感等以后学生生存所必需的能力。

苏霍姆林斯基说:“在人的心灵深处,都有一种根深蒂固的需要,这就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者,而在儿童的精神世界中这种需要特别强烈。”创设问题情境正是为了满足学生这一需求。教师在教学中有意识创设情境,引导学生主动学习,学生在自己的参与实践中会产生诸多复杂的心理体验,从而使学生在情感、态度、价值观方面得到全面的发展。学生在有趣的、现实的问题情境中,对数学有了更加浓厚的好奇心和求知欲;在自主探索的过程中,体验到了创新的乐趣;在小组合作解决问题的过程中,学会了聆听、互助、接纳、赞赏;在自主解决问题的过程中,增强了克服困难的勇气,树立了自信;在发现问题,应用问题的过程中,深刻体验到了化学与生活的联系,以及化学的价值等等。这些看似无形的因素,一直是我们以前的教学中所缺乏的,也是将来的教学所应加强的,它对于促进学生的发展有着非常重要的意义。

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