徐作培 朱秀清 姚彥川

摘要：問題鏈教學是實現基礎知識架構、發(fā)散思維拓展與核心素養(yǎng)提升的有效教學形式之一，以氫氧化鈉與碳酸鈉的鑒別與轉化、氫氧化鈉變質程度的定性與定量探究為素材設計問題鏈，在問題鏈中滲透宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知及科學探究與創(chuàng)新意識等核心素養(yǎng)，并就問題鏈的實用價值和設計要點作探討。

關鍵詞：問題鏈;氫氧化鈉;碳酸鈉;核心素養(yǎng);教學設計

文章編號：1008-0546（2020）01-0037-05 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.01.012

“鏈”在現在漢語詞典中的一種解釋就是用索環(huán)栓住、捆綁或聯接。問題鏈是教學過程中教師為達成預定的教學目標，將教學內容以問題的形式有機地串聯成有序列、有聯系的紐帶而得以呈現，以實現知識架構、思維發(fā)展和素養(yǎng)提升的活動形式。就教學組織的程序而言，問題鏈就是結合學生的實際設計多個問題集成，即：知識運用有聯系、問題視角有分散、思維能力有拓展、核心素養(yǎng)有提升。問題鏈是師生圍繞環(huán)環(huán)相扣的問題情境，進行多元的、多角度的、多層次的探索、學習和發(fā)現。筆者以兩“堿”的復習為例，探討問題鏈引領下提升核心素養(yǎng)的教學設計。

一、問題鏈設計思路

從學習心理學角度看，思維的發(fā)展需要優(yōu)質問題的激發(fā)，思維的延伸需要在解決問題的過程中不斷制造和解決新問題，以達到促進思維動態(tài)發(fā)展的教學目的。問題鏈的設計以“提出問題——解決問題——衍生新問題——再解決問題”為主線，如圖1所示，落實思維拓展和素養(yǎng)提升的同時，重視成員之間、小組之間的交流合作，尋找成員自身在學習群體中的認同感和歸屬感，促使個體在知識學習、方法提升方面得以反饋、矯正和認同。

二、基于核心素養(yǎng)的教學目標

化學核心素養(yǎng)是學生在化學認知活動中發(fā)展起來的并在解決與化學相關問題中表現出來的科學素養(yǎng)，反映了學生從化學視角認識客觀事物的方式與結果的水平?，F行《義務教育化學課程標準》中要求，學生在解決問題時能通過實驗、觀察等手段獲取事實與證據，并能主動地或在他人的啟發(fā)下對問題提出猜想或者假設，積極搜集證據并作出論證。綜合課程標準，制定兩“堿”復習課的知識目標與素養(yǎng)發(fā)展目標，見表1。

三、教學過程設計

1.實物展示，引出問題

[師]化學工業(yè)生產中通常用到“三酸兩堿”，三酸指的是鹽酸、硫酸和硝酸。兩堿指的是哪兩堿？請從所屬類別、用途和俗稱等方面歸納。

[生]兩堿指的是NaOH和Na2CO3。其中NaOH俗稱燒堿或火堿，屬于堿類物質，可用于印染，紡織工業(yè)等。Na2CO3俗稱純堿，它屬于鹽類，主要用于玻璃、造紙等化學工業(yè)。

探究問題1：實驗臺上有兩個試劑瓶，分別盛放上述藥品粉末，但標簽缺失，你能否設計合理的方案將它們鑒別出來？

[生1]直接觀察：各取少量粉末置于空氣中，稍等片刻，表面變潮濕的是NaOH，未變潮濕的是Na2CO3。

[生2]加水溶解，溫度升高的是NaOH，溫度不變的是Na2CO3。

[生3]取固體少量，滴加稀鹽酸，有氣泡產生的是Na2CO3，無氣泡的是NaOH。

[生4]將它們分別配成溶液后，再分別滴加Ca（OH）2溶液，有白色沉淀產生的是Na2CO3，無沉淀的是NaOH。

[生5]也可以在溶液中滴加CaCl2溶液，現象、結論與滴加Ca（OH）2溶液相同。

[生6]溶液中加BaCl2溶液也可以。

[生7]向溶液中通入CO2氣體，變質的是NaOH，不變質的是Na2CO3。

[生8]溶液中加CuSO4溶液，有藍色沉淀生成的是NaOH，沒有的是Na2CO3。

[師]同學們的想法很多，但大家的表情告訴我，方案的可行性可能存在分歧，現在以小組為單位，利用提供的儀器和藥品，驗證上述方案。根據實驗現象，完成表格。

[整理歸納]氫氧化鈉與碳酸鈉的鑒別，見表2。

[生]NaOH和Ca（OH）2發(fā)生了什么反應呢？

[資料展示]“同離子效應”網絡資料，見圖2。

[師]請小組內交流上述方案的優(yōu)點及不足。

[生]藥品都是過量，可保證NazCO3被完全除去;另外對沉淀進行洗滌和干燥，可以減少誤差。

[生]方案1樣品需要先溶解，BaCl2要選溶液更合理。方案2中20g應該是樣品的質量而不是溶液的質量，藥品最好用CaCl2代替ca（OH）2。

[師]綜合上述討論，方案如何設計更合理？

[生]取10g樣品，加適量的水溶解，加入過量BaCl2溶液，振蕩、過濾，將濾渣洗滌并烘干，測固體質量，由此算出NazCO3的質量及質量分數。

[方案展示]（原理二：產氣法）

方案3，見圖5（文字表述：稱量反應前的質量m。，

[師]上述方案有何優(yōu)點？

[生]相對于沉淀法來講操作可能更方便，過程更簡單。

[師]產氣法原理下的方案，氣體的散逸性、溶解性可能會產生哪些誤差？

[生]CO2中可能混有水蒸氣，鹽酸也可能揮發(fā)氯化氫氣體。

[生]發(fā)生裝置中還可能有氣體殘留，用空氣或N2將其“趕”到吸收裝置中。

[師]觀察NaOH變質程度的定量測定優(yōu)化裝置，見圖7，說出它們的作用。

[生]組合裝置可以最大程度地減少因水蒸氣、揮發(fā)氣及殘留氣等造成的誤差。

3.總結歸納，建構知網

[小結]總結得失，師生建構知識網絡，見圖8。

四、問題鏈的價值及設計要點

1.關注整合與層次

問題鏈的設置不能理解成簡單問題的外顯性堆砌與捆綁，應該是優(yōu)質問題的過渡、滲透與內化聯接，因而問題鏈注重問題的整合性和層次性。教學中側重引導學生在解決預設問題的基礎上自發(fā)或者啟發(fā)下制造新問題、探究新問題、解決新問題，從而引發(fā)問題鏈的衍生和傳遞，動態(tài)訓練思維的廣度與深度。要充分了解學生知識的生長點，從已知到未知、從具體到抽象，由淺入深、層層遞進地設計問題，逐步展開問題的探究。在問題的著力點和維度上要有聚焦，抓住解決問題的根源和關鍵點，切實解決思維和認知障礙，擺脫迷思概念和前概念的影響。NaOH與Na2CO3的性質差異是問題解決的關鍵，問題鏈的設置要以此聚焦，進而再衍生出系列問題。

合理設置問題進階層次與問題銜接點，努力讓學生“跳一跳”能完成，激發(fā)學生的興趣和求知欲。本課例中以兩種“堿”的鑒別為源頭，借助NaOH的變質，銜接到定性及定量變質的探究，由物質鑒別及混合物的檢驗拓展到實驗方案的設計與優(yōu)化。學生在問題鏈的層層延伸中，掌握多種鑒別NaOH與Na2CO3的方法和原理，能排除干擾因素，設計合理的實驗定性或者定量地驗證NaOH的變質程度，能從學生自己的視角初步評價實驗方案的優(yōu)劣。

2.關注多元與開放

優(yōu)質問題的創(chuàng)設與解決可促進學習過程中知識的獲得、思維的拓展和能力的提升。教學設計中問題鏈設置的廣度上要體現多元性和開放性，教師應意識到學生的思維是活的，是動態(tài)的，不是跳進預設的坑里，課堂上教師應根據學生的反應，運用自己的教學策略和教學智慧把握好教學設計的開放度。

對于Na2CO3質量分數的測定，學生的想法豐富多彩，伙伴的評價各有千秋，教學活動中教師要允許和鼓勵學生創(chuàng)新思維活動的存在，對于開放性的探究問題，“突發(fā)事件”發(fā)生的概率比較大，教師要從學生的知識能力及思維起點提前預設學生可能出現的生發(fā)點，想好對策，及時處理。一旦出現“意外”情況，教師應適時引導小組成員嘗試解釋，或者課后查閱資料解釋。此時教師要從知識外延和思維分散度上“把好舵”，合理安排教學內容和教學流程，不能被“意外”牽了鼻子。教學活動在問題鏈中實現了零碎知識系統化、基礎問題延伸化、實驗探究開放化、方案設計多樣化。

3.關注認知與素養(yǎng)

學習的實質是主動地形成認知結構，并通過把新獲得的知識和已有的認知結構聯系起來，積極地建構其知識體系，因而問題鏈設置要符合學生的認知。通過學習，學生就微觀結構不同造成宏觀性質的差異有了合理認知，對于預設的實驗方案是否可行可靠，最終還應進行實驗論證。實驗過程中產生的實驗現象是解釋實驗問題的最好證據，在實驗中培養(yǎng)學生的證據意識和嚴謹的態(tài)度，就是讓學生在科學探究過程中有目的地搜集證據、合理地使用證據進行論證與推理，形成可靠的結論性的實驗結果，從而使學生達成“證據支持主張”的心理認同。

化學核心素養(yǎng)是三維目標的升華，學生基于“證據”“推理”“模型”實驗探究出了NaOH和Na2CO3的檢驗、NaOH的變質測定方法。借助證據意識解決實驗異常和實際問題，引導學生從實證走向探究、從他主走向自主，促使發(fā)散性、創(chuàng)新性思維的形成。問題鏈作為知識和素養(yǎng)的載體，學生會在問題鏈的引領下逐個突破，探究深度和廣度逐漸加強，學生既掌握了知識的形成過程，學科素養(yǎng)和綜合能力也在潛移默化中提升。