高中化学问题解决型课堂的创建策略探析

许其栋

问题解决型课堂作为新课改的一种教学模式,受到了广大教师的关注。但是,传统教学模式的影响之下,学生在学习过程中无法激发其学习兴趣,对学习缺乏足够的热情,教师也没有足够的时间和精力进行教学设计,这在一定程度上影响了教师与学生之间关系的建立,阻碍了教育改革目标的实现。因此,在新课改要求下,高中化学课堂教学也要与时俱进,根据课程改革的要求来创建高效课堂,以学生为本,注重学生的思维发展。我们要对化学教学模式进行改革和创新,使学生的学习能力得到有效培养。问题解决型课堂教学模式是以培养学生创新能力为主要目标的课堂教学模式,在这种模式下,学生在学习过程中提出问题和解决问题时由“被动”变“主动”。这种模式可以充分发挥学生的学习积极性和主动性,使其自主发现问题、解决问题,为高中化学教学目标的实现奠定基础。为此,文章将以高中化学教学为例,来谈谈如何创建“问题解决型课堂”教学模式。

一、关于问题解决型课堂的概念

苏联教育学家马赫穆托夫首先提出了“问题式”的教学理论,并率先推行了“问题式”的教学模式,经过几代人的改进,现在已经是公认的具有可行性的教学模式。问题教学是一种以创设问题情景、提出问题和解决问题为核心的发展性教学。在问题式教学中,要培养学生的创造性、自主性,就必须使学生不仅要掌握知识,还要了解知识的获取方法和过程。新课程倡导培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,以问题为核心的化学教育和学习,就是利用问题来组织、引导和调控化学教育,让学生能够积极、主动地参加到化学的学习中来,在分析和解决问题的同时,更好地了解和应用化学知识,并对他们的创造力和实践能力进行了培养。

问题解决型课堂是以学生为主体,以教师为主导,通过“问题解决”这一核心活动,引导学生进行自主学习、合作交流、探究实践的教学模式。高中化学是一门实践性较强的学科,其教育功能就是通过化学实验将理论知识转化为解决实际问题的能力。学生是课堂教学的主体,教师则起到引导、点拨、规范、激励和评价的作用。所以说,解决型课堂是以学生为中心的课堂教学模式,通过一系列“问题解决”活动,实现“以生为本”的教学理念。即教师通过创设情境和提出问题,让学生在主动参与中发现问题、解决问题,从而提高学生的学习能力。

二、高中化学问题解决型课堂特点

在高中化学课堂教学中,学生通过思维与发现活动,不断地发现问题、提出问题、解决问题,是一种创造性的学习过程。它关注学生的发展,注重培养学生的问题意识和探索精神,让学生在探究中发现和解决问题,努力实现教学过程的最优化。

(一)注重创设情境

情境创设是指教师在教学中根据教学内容和要求,有意识地创设生动活泼、引人入胜的学习情境,以引起学生的注意,激发学生的兴趣。以此为前提,教师要精心设计问题情境,设置悬念或引入矛盾,使学生产生强烈的求知欲望。在“化学反应中能量变化规律”的教学中,创设这样一个情境:将一个装有1克碳酸钠和10mL无水乙醇的烧杯放在一起比较观察。为什么同样温度下反应前后质量不变,而碳酸钠较乙醇体积小而质量大?学生在这样的情境中展开了热烈的讨论和探究。结果发现:乙醇中含有新形成键的氢原子(H+),而碳酸中含有氢原子(H+)、碳酸根(COO-)。以此,启发学生主动发现问题,激发学生的求知欲望。教师在课堂中通过创设问题情境,激发学生的学习兴趣,让他们从情境中主动提出问题,促使他们积极地去发现问题、探究问题。

(二)注重学生独立思考、自主解决问题

在化学课堂上,学生不仅要学习知识,而且还要思考。在问题解决型课堂中,教师以问题为载体,引导学生发现和提出问题,在不断地分析、思考的过程中培养学生的学习能力,让学生掌握主动学习、探索学习的方法和途径。高中化学教师应充分发挥自身的主导作用,创造有利于学生自主发展的空间和条件。教师应鼓励学生通过自身的努力,去发现和解决问题,引导学生从被动地接受知识转化为主动学习;鼓励学生通过问题解决活动发现和提出问题,自主地探究学习;鼓励学生通过合作交流、相互探究等形式积极思考、主动参与,自主地解决问题。学生通过化学问题的解决,不仅获得了知识和技能,更重要的是获得了方法和策略,在探索过程中发现了规律,提高了分析与解决问题的能力。因此,教师在课堂上要善于引导学生发现问题。

(三)注重学生之间的合作学习

随着新课改的不断深入,教师应注重学生综合素质的提高,转变教学观念,注重学生间的合作学习,促进学生之间的共同进步。但是,在传统教学模式影响下,教师很少主动与学生进行交流和沟通,也很少和学生进行互动,导致其在课堂上缺少激情和热情。因此,在高中化学问题解决型课堂教学中,教师应注重与学生进行有效的交流和沟通,以建立和谐、平等的师生关系。在教学过程中,教师可根据学生的学习状况和实际能力对其进行合理分组,并为每组分配合理的学习任务。教师应为学生制订相应的学习目标和方向,并及时与每组学生进行交流、沟通。这样的教学模式能使学生在合作学习中感受到教师对其的重视和关心程度,从而激发学生对化学课程的学习热情。此外,通过小组合作学习的模式促进小组成员共同进步和发展,使小组成员之间建立相互帮助、相互鼓励的良好关系。

三、高中化学问题解决型课堂实施的意义

问题解决型课堂是指教师通过创设情境、提出问题并引导学生自主探究、合作交流、解决问题的课堂,主要关注学生解决问题能力的培养,教学活动通过对问题的分析、决策与实施,促进学生创新精神和实践能力的培养。它不同于传统教学模式,主要以学生为中心,以“知识传授”为主,其强调通过师生互动、生生互动和自主学习,使学生在教师的指导下主动获取知识并加以应用。新课标中明确提出要注重培养学生的实践能力与创新能力。因此在高中化学课堂中实施问题解决型教学模式是时代发展的需要,是对传统教学模式的补充与完善。那么实施问题解决型课堂对高中化学教学有哪些意义呢?

(一)有利于提高学生的思维能力

问题解决型课堂有利于发展学生的思维能力,提高其综合素质。在传统教学中,教师总是按照课本上的内容一字一句地讲解,学生听得很认真,但却始终无法真正理解老师的意思。但是问题解决型课堂却能让学生带着问题学习,并且将所学的知识运用到实际生活中去。在这个过程中,学生能主动去思考、探究,并根据问题进行分析和推理,这不仅能提高学生的学习能力、解决问题的能力和创新能力,还能提高其思维能力。

(二)有利于发展学生的个性特质

问题解决型课堂的主要目标之一是培养学生的创新精神和实践能力。因此,在教学过程中,教师要引导学生积极探索和创新,发展他们的个性特质。但化学学科具有较强的科学性、逻辑性和严谨性,使得很多学生望而生畏。因此,教师应多为学生提供问题解决型课堂的实践机会。在这种情境中,教师可以让学生充分利用各种资源收集资料、制作模型、分析论证等,从而加深对所学知识的理解。这样不仅可以激发学生探究问题、发现问题和解决问题的热情,同时也可以提高学生解决实际问题的能力。

(三)有利于全面提高教师素养

传统的化学教学模式主要以教师为中心,而在问题解决型课堂中,教师与学生成为学习活动的共同体,在这种新的课堂模式中,教师的角色将发生巨大转变,即从“传授者”向“设计者”和“促进者”转变。在问题解决型课堂中,教师要从传统的“知识传授者”变为学生学习的合作者、引导者、促进者。因此教师必须不断提高自身素质,具备新课程理念下化学学科核心素养以及新课程改革理念下的化学学科思想。教师应该主动去探索新课程下问题解决型课堂,不断创新教育理念,完善教学方法以及教学手段,提高自身的专业素养,这样才能更好地适应新时期新形势下的新要求。

四、问题解决型课堂在高中化学中的应用策略

在高中化学教学中,教师需要积极地开展问题解决型课堂教学模式的应用工作,以提高学生的化学知识应用能力。文章针对问题解决型课堂在高中化学教学中的应用进行了深入的分析和研究,并结合个人实际经验提出了一些问题解决型课堂在高中化学教学中的应用策略。

(一)创设有效问题情境,提高学生解决化学问题的能力

高中化学教学中,教师在课堂上应该创设一些有效的问题情境,引导学生积极思考,鼓励学生积极主动地参与到课堂教学过程中。对学生来讲,问题情境的创设能够促进其学习热情和积极性的提高,激发对化学知识和化学规律的探索兴趣,从而提高他们解决化学问题的能力。因此,教师在开展高中化学教学时,应该在课堂上创设一些有效的问题情境,以提高学生解决化学问题的能力。

例如,在学习“金属与酸反应”时,教师可以为学生创设一些有关于金属与酸反应的情境:金属钠和硝酸铜溶液在常温下反应;金属钠和盐酸溶液在常温下反应;金属钠和氯化铵溶液在常温下反应;金属钠和氢氧化钠溶液在常温下反应;金属钠和水溶液在常温下反应。让学生通过实验验证金属与酸反应的类型和现象,并且让学生经过实验观察,学会记录实验现象,描述反应原理。

高中化学问题情境的创设,需要遵守这样三个原则:一是目的性原则。即问题情境的创设需要有利于教学目的的实现,要让学生在情境中思考问题、探究问题并最终解决问题,在不断的思考、探究和解决中,一步步朝着预先设定的教学目标靠近。二是启发性原则。即问题情境要尽量对学生的思考和探索有启发诱导的作用,要让学生在问题情境中受到启发,并基于启发性的思考找到解决问题的方法,为最终解决问题做好铺垫。三是切实性原则。即问题情境的创设要做到理论和实践的联系,要让情境切合实际生活,以帮助学生将生活经验迁移到问题的探索过程中,基于已有的经验对问题生成解决方案,提升解决问题的质量和速度。

一般而言,要创设有效的可以帮助学生训练解决化学问题能力的问题情境,可以从以下几个方面进行。

1.基于操作实验而创设问题情境

基于实验操作而创设问题情境,可以从以下两个方面实现:一是把实验过程分解为多个问题解决环节。教师要围绕教学重点和难点来设计相应的化学实验,细化实验过程,为每个关键的过程设置一个探究性任务,即将整个实验过程分解为多个问题环节,形成一个问题链。二是引导学生按问题顺序逐个探究解决。随着实验的完成,问题链也得到相应的解决。

2.基于多媒体支持创设问题情境

多媒体设备可以帮助教师快捷地调用互联网资源,向学生呈现有关问题情境内容,可以基于声像技术为学生创设具有丰富性的问题情境。比如在人教版高中化学“压强对化学平衡的影响”这部分内容的教学中,可以用多媒体视频展示不同压强值下化学平衡的变化。以此形象地、动态地形成一个问题情境,让学生在这样的问题情境中展开思考。此外,一些有较高风险的实验,或无法让全班学生都参与的实验,可以用视频方式展示出来,让学生基于演示情境明白其中的化学原理。

3.基于小组活动创设问题情境

教师可以选一些与教学目标高度相关的问题,引导各小组学生开展相应的活动,在小组活动中构建起问题情境,引发学生深入探索和思考。比如在“同分异构体的书写及判断”复习课中,可以让各小组学生独立开展同分异构体的书写活动,然后小组间交换互评,并最终根据正确度和完成速度评奖。这样形成一种以竞争解决问题的情境,可促使学生更快更好地解决问题。

总体上看,在有效的问题情境中,学生能集中注意力去寻找问题解决的方案,从中不断增长化学知识与技能,发展解决化学问题的相关能力。

(二)科学地提出问题,促进学生认知和思维的发展

高中化学的教学内容非常抽象,数量也较多,学生理解起来较为困难。因此,在高中化学的课堂上,要针对特定的教学内容,提出若干问题,以指导学生进行主动的思维与探究。以“钠”的相关知识教学为例,在教学过程中教师可以提出以下问题来引导学生:“钠是什么物质?化学性质如何?钠与水反应时会产生什么现象?”通过提出问题,让学生合作探究,总结钠的特性。这样的教学方法不仅可以调动学生学习积极性,同时还可以促进学生认知和思维的发展。

教学实践中,如何科学地提出问题很关键。许多教师对如何提问不重视,课堂上抛给学生的问题往往偏于随意,有时提出的问题就不太有价值,也就谈不上科学地提问。要做到科学地提出问题,需要做好下面两点。

一是全面深入地分析教学内容。这包括两方面意思:第一,要对教学内容充分熟悉,对所有教学内容都有深入的理解;第二,要充分了解与教学内容相关的外围的资源性的内容,比如互联网上有哪些资源可以用,学校图书室有哪些图书可以参考,学校内外或家庭中有哪些设备器材可以使用,有哪些物质可以用于实验等。

二是充分了解学生当下认知水平。也就是课前要充分知悉学生对相关知识的前期基础情况和对新知识的学习意愿等。充分了解学生后,才有可能提出吸引学生注意力的问题。比如上述“钠与水反应时会产生什么现象?”这一问题的提出,可以引发学生的生活经验记忆。抖音等短视频平台中,很多学生都或多或少地看到过有关的现象。

而在现实中自己做这样的实验会如何呢?这应当是许多学生都想参与的。于是在问题抛出后,学生就可能怀着极大的兴趣开始探究尝试。这样一来,学生的认知得到了进一步发展,化学思维能力也将得到更进一步的提高。

(三)引导学生自主思考,提高学生化学思维能力

在问题解决型课堂的应用中,教师应该积极地引导学生自主思考,通过有效的引导让学生掌握知识点之间的联系,提高学生的化学思维能力。比如在讲解“NaHCO3”这一知识点时,教师可以让学生先仔细地阅读课本,并从中找出与之相关的知识点,然后组织学生进行讨论。讨论的过程中,教师可以让学生把课本中关于“NaHCO3”相关内容进行总结,并重点关注其中与“HCl2”的反应以及受热分解的现象。这样不仅能够培养学生自主思考的能力,还能让学生将知识点融会贯通。通过这样的方式,不仅能够让学生更好地理解“NaHCO3”这一知识点,而且还能够有效地提高学生的化学思维能力。

要让学生自主思考,首先需要宽松活泼而又和谐的课堂氛围。只有在这种和谐的氛围中,学生才有可能让思维真正活跃起来,才可能真正展开自主思考。为此,教师在教学中要注意和学生平等相处,不要让学生有惧怕感,不能让学生在教师面前有想逃的感觉。教师需要和学生多交流,多互动。要让学生在互动中找到自信,找到学习化学的有效方法,并且能主动参与相关问题思考、探索和解决,促进化学思维能力的发展。

(四)构建多元化评价方式,提高学生化学综合能力

随着新课改的深入推进,新课标对高中化学课程提出了更高的要求,教师要积极转变传统教学理念,不断地探索和创新问题解决型课堂教学模式。在这一过程中,教师要积极地构建多元化评价方式,以充分发挥学生的学习自主性,促进学生全面发展。在高中化学教学中,问题解决型课堂教学模式的应用能够有效地提高学生的化学综合能力。因此,教师在实际教学中应该积极地构建多元化评价方式,以充分地调动学生参与到问题解决型课堂中来的积极性和主动性。在此过程中,教师还需要引导学生总结和分析在化学知识学习中遇到的困难与不足之处,并不断地完善自己的学习方法。

五、高中化学问题解决型课堂建构例析

问题解决型课堂可以适用于不同的课型,其中复习课用得较多。复习课往往基于一些实际真题来引起学生的思考和探究,从而形成一个问题解决课堂。

(一)引入试题,明确要解决的问题

为复习有关化工生产的知识,我们引入广东省2022年化工生产的一道题。题目内容如图1所示。

这道题是高考热门试题之一,呼应了新的课程标准的相关要求,扣住了“价值引领、素养导向、能力为重、知识为基”的高考评价理念,包含了“情境”“知识”“问题”“素养”等关键的构成要素,各要素相互之间的关系如图2所示。

图2 广东化工生产题的构成要素关系

可见,学生所居的真实情境、所持有的结构化知识、所形成的核心素养等,都紧紧围绕着相关的试题问题。即学生可以依托真实情境,在核心素养和结构化知识的双重助力之下实现问题的解决。可见,引入这道题目进行复习,可以使学生的化学综合素养得到一次检测,也可以使其解决问题的能力得到一次良好的训练。

(二)分析试题,建构问题情境

为了更好地解决问题,需要让学生充分理解题目,在认知上建构起问题情境,进入问题情境,为合理地分析探究问题打下基础。有学者指出,高考评价体系包括“一核”“四层”与“四翼”,而试题情境就是实现这种评价体系的重要载体。就化学学科试题情境来看,一般包括日常生活、生产环保、学术探索、实验探究、化学史料等五类情境。图1所示的题目主要情境是稀土提取,情境信息的呈现方式包括工艺流程图示、文字介绍、表格数据展示等,内容上体现了化学“变化观念与平衡思想”的核心素养内容。明确了试题情境为“稀土提取”之后,为了加强情境认知,我们还可以向学生介绍稀土的战略价值,以此使学生对试题情境有更深刻的认知。

(三)深耕试题,探究解决问题的思路

明确了试题情境之后,接下来就要引导学生进一步深入解析试题,抓住试题中的提示信息,探究解决问题的思路。图1试题中,有多个要解决的问题,每个问题都有相应的提示信息,抓住这些提示信息,即可找到解决问题的思路。

比如,第(1)小题就很清楚地表示要从化合价变化的角度思考和解决问题;

第(2)小题提示了调节pH的过程中Al3+发生的反应,也就是可以从Al3+沉淀但不溶解的角度探求试题的答案;

第(3)小题提示Mg元素在滤饼中检测不到,也就是Mg2+未见沉淀,这表明可以结合Ksp[(C11-H23COO)2Mg]与c(Mg2+)来探求和计算c(C11H23-COO-);

第(4)①小题有“加热”和“搅拌”两个动词,提示需要考虑到温度、是否易溶于水等因素;

第(4)②小题提示了“操作X”之后的“固液分离”,由此可见需要考虑固体月桂酸如何出现的问题,要注意到“加热搅拌”后的月桂酸为液体,由此推导由液体转变为固体的方式应当是“冷却”;

第(5)小题有明确的角度,就是要从“可再生循环利用”角度探寻相关的物质;

第(6)①小题提示了合金类催化剂Pt3Y,由此可推知,Pt和Y应当都是单质;

第(6)②小题中,提醒了书写碱性条件下O2得到相应的电子的电极反应式。

由这些分析可见,深耕试题内容,抓住题目中的相关提示信息,可以找到解决问题的思路。

(四)调用知识,实现问题解决

基于问题情境的建立和问题解决的思路的明确,进一步调动所积累的化学概念和原理,就可以解决具体的问题。比如图1题目第(4)小题的解决,需要思考产率提高的可能原因,基于速率影响因素,思考“加热”和“搅拌”分别对应什么因素。总体上看,只要充分地分析问题,基于问题情境探析并找准解决问题的思路和方向,就能最终使得问题得以解决。

六、结语

问题解决型课堂是一种新型的课堂教学模式,与传统的教学模式相比,它不仅提高了学生学习的积极性,也充分发挥了学生的主体作用,对激发学生创新意识和创造潜能有着积极的作用。问题解决型课堂的建构,需要注意充分分析问题,建立相应的问题情境,让学生置身于问题情境之中分析和探究问题,抓住问题本身含有的提示性信息,找到问题解决的思路,调用既有的化学概念和化学原理知识,实现问题的完美解决。