吳淑貞

[摘 要]PBL是一種基于問題解決并以學(xué)生為主體的教學(xué)模式，教師應(yīng)基于PBL教學(xué)模式落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)。在教學(xué)實(shí)踐中，教師注重學(xué)生的參與性，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際認(rèn)知水平創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生提出問題、探究問題、解決問題，進(jìn)而主動(dòng)獲取知識(shí)，提升解決問題的能力，培養(yǎng)核心素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]核心素養(yǎng);PBL教學(xué)模式;分子間作用力;物質(zhì)性質(zhì)

[中圖分類號(hào)]? ? G633.8? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2021）35-0071-03

一、PBL教學(xué)模式的內(nèi)涵分析

PBL近兩年在教育界刮起了一陣颶風(fēng)，成為教育界的新寵。PBL（Problem-based Learning）可以詮釋為基于問題的學(xué)習(xí)，是以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，以學(xué)生為中心，在教師引導(dǎo)下讓學(xué)生在真實(shí)的問題情境尋找問題、探究問題、解決問題的一種教學(xué)模式[1]。PBL主張學(xué)生對(duì)復(fù)雜、真實(shí)問題的探究，而不是對(duì)事實(shí)的簡(jiǎn)單記憶，在問題探究過程中，學(xué)生能夠掌握相關(guān)知識(shí)和技能?？梢姡琍BL教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)有意義的學(xué)習(xí)，通過解決真實(shí)的問題，增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)，提升學(xué)生的解決問題能力。PBL教學(xué)模式進(jìn)行的是針對(duì)性和實(shí)踐性的教學(xué)，能夠平衡學(xué)生的需求、課程和特定學(xué)習(xí)情境間的關(guān)系，有著獨(dú)特、高效的教學(xué)效果。

二、PBL教學(xué)模式對(duì)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的價(jià)值分析

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中明確提出：真實(shí)問題情境是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成的重要平臺(tái)，為學(xué)生提供了真實(shí)表現(xiàn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的機(jī)會(huì)[2]。高中化學(xué)教學(xué)活動(dòng)的目的是提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，立足于全面提升學(xué)生能力，開展以活動(dòng)探究為主的多樣化學(xué)習(xí)活動(dòng)，在弱化評(píng)價(jià)的選擇功能的同時(shí)強(qiáng)化其診斷、激勵(lì)和發(fā)展功能。PBL教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)引導(dǎo)學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)過程，強(qiáng)調(diào)問題的解決，以問題為主線。與傳統(tǒng)化學(xué)教學(xué)模式相比，PBL教學(xué)模式更能提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。在PBL教學(xué)模式下，小組合作的學(xué)習(xí)方式有利于提高學(xué)生的人際交往能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，能有效提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力，從而全面提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

三、教學(xué)過程

下面以“分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì)”一課為例，展示基于PBL教學(xué)模式落實(shí)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)實(shí)踐過程。

[新課導(dǎo)入]水是大家最熟悉的物質(zhì)，是地球?qū)θ祟愖詈玫酿佡?zèng)，有水才有生命的存在。請(qǐng)大家動(dòng)手完成第一個(gè)分組實(shí)驗(yàn)。

[分組實(shí)驗(yàn)]硬幣滴水實(shí)驗(yàn)：在一枚一元的硬幣上慢慢滴水，這枚硬幣上最多能滴多少滴水而不外溢呢？會(huì)看到什么現(xiàn)象？有何感受？

[演示實(shí)驗(yàn)] 硬幣滴四氯化碳實(shí)驗(yàn)：在一枚一元的硬幣上慢慢滴四氯化碳，這枚硬幣上最多能滴多少滴四氯化碳而不外溢呢？會(huì)看到什么現(xiàn)象？有何感受？

[問題討論]水和四氯化碳均由分子組成，為什么硬幣上水的滴數(shù)多于四氯化碳？

[學(xué)生分析]硬幣上水的滴數(shù)多于四氯化碳，且四氯化碳易揮發(fā)這一事實(shí)證明了水分子間的相互作用強(qiáng)于四氯化碳分子間的相互作用。

[教師追問]四氯化碳的相對(duì)分子質(zhì)量比水的相對(duì)分子質(zhì)量大，按照影響范德華力大小的因素進(jìn)行分析，應(yīng)該是四氯化碳分子間的作用力更強(qiáng)才對(duì)啊，為什么這里會(huì)出現(xiàn)反常？

[學(xué)生分析]這個(gè)反常說明了水中還存在除范德華力以外的其他作用力。

設(shè)計(jì)意圖：通過在硬幣上滴水和滴四氯化碳對(duì)比實(shí)驗(yàn)的宏觀現(xiàn)象說明組成物質(zhì)的分子之間存在著相互作用。水的相對(duì)分子質(zhì)量比四氯化碳小而分子間的作用力卻更強(qiáng)這一認(rèn)知沖突引出水中還存在除范德華力以外的其他作用力，從而引出氫鍵。

探究一：氫鍵的形成過程

[小組討論]

（1）水是極性分子還是非極性分子？

（2）為什么水中的 H 原子幾乎成了“裸露”的質(zhì)子？

（3）氫鍵這種作用力的本質(zhì)是什么？

（4）氫鍵是化學(xué)鍵嗎？如何證明？

設(shè)計(jì)意圖：PBL教學(xué)中，最重要、最關(guān)鍵也是最難的環(huán)節(jié)是問題的設(shè)置，它是PBL教學(xué)的起點(diǎn)，決定了整個(gè)教學(xué)的方向。有效問題的設(shè)置能很好地檢驗(yàn)教學(xué)效果與聽課效果。

[模型分析]（1）水分子間氫鍵的形成過程。

由于水是極性分子，氧的電負(fù)性大并且半徑小，氫和氧之間的共用電子對(duì)偏向氧而偏離氫，從而使得氧原子帶上部分單位的負(fù)電荷，氫原子幾乎成為“裸露”的質(zhì)子。當(dāng)兩個(gè)水分子相互靠近時(shí)帶部分正電荷的氫原子與帶部分負(fù)電荷的氧原子之間就會(huì)產(chǎn)生靜電作用和一定程度的軌道重疊，我們把這種作用叫作氫鍵[3]。

（2）證明氫鍵是否是化學(xué)鍵。

[學(xué)生分析]水在100 ℃時(shí)會(huì)劇烈沸騰汽化成水蒸氣，而水受熱分解生成O2和H2需要2000 ℃以上，說明氫鍵不是化學(xué)鍵。

設(shè)計(jì)意圖：借助圖片結(jié)構(gòu)模型的分析，形象地將水分子及其空間分布呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，實(shí)現(xiàn)從微觀不可見向宏觀可見轉(zhuǎn)化，學(xué)生較快地理解了水分子中的氫鍵是如何形成的。學(xué)生通過水沸騰汽化和水分解溫度的差異，再結(jié)合氫鍵、范德華力、化學(xué)鍵強(qiáng)度大小的差異得出氫鍵不是化學(xué)鍵。從宏觀現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，培養(yǎng)了學(xué)生證據(jù)推理的意識(shí)。

[情境素材]冰為什么會(huì)浮在水面上？北方寒冷的冬天裸露在室外的自來(lái)水管為什么容易爆裂？請(qǐng)你從水分子的三種存在狀態(tài)的微觀結(jié)構(gòu)來(lái)分析。

[動(dòng)手操作]引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手拼裝冰晶體的部分結(jié)構(gòu)。

[教師分析]氣態(tài)水分子之間由于分子間距較大而難以形成氫鍵;水結(jié)成冰，每個(gè)水分子都與4個(gè)相鄰的水分子之間形成氫鍵，說明了氫鍵有方向性和飽和性;冰中的水分子可以最大限度地形成氫鍵且氫鍵有方向性和飽和性，導(dǎo)致冰晶體中有相當(dāng)大的空隙，使得相同質(zhì)量下冰的體積比水大，所以密度較小，因此冰能浮在水面上，水管也因水結(jié)冰體積變大而爆裂。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)氫鍵;建立了物質(zhì)宏觀性質(zhì)和氫鍵結(jié)構(gòu)的聯(lián)系，體現(xiàn)了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”。

[過渡]只有水分子才能形成氫鍵嗎？還有什么物質(zhì)可以形成氫鍵？形成氫鍵的條件是什么？

探究二：氫鍵的形成條件

[小組討論]結(jié)合下表數(shù)據(jù)和圖像分析，哪些分子之間存在氫鍵？判斷依據(jù)是什么？氫鍵形成的條件是什么？

[元素 電負(fù)性 原子半徑/pm F 4.0 71 O 3.5 73 N 3.0 75 C 2.5 77 Cl 3.0 99 ]

[學(xué)生分析]水的沸點(diǎn)是100 ℃，HF的沸點(diǎn)是19.54 ℃，可見標(biāo)準(zhǔn)狀況下HF并非氣態(tài)，再根據(jù)上圖可知ⅣA主族元素的氫化物沒有形成分子間氫鍵。

氫鍵的形成條件：

（1）電負(fù)性很大的原子X（N、O、F）與氫原子形成極性很強(qiáng)的X—H共價(jià)鍵;

（2）Y（N、O、F）原子的電負(fù)性很大，原子半徑很小，具有孤對(duì)電子。

[課堂練習(xí)]（1）根據(jù)氫鍵表示的方法：X—H…Y（X、Y可以相同），寫出氨水中可能存在哪些氫鍵。（2）觀察教材中的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)堿基配對(duì)圖，說說DNA分子中有幾種不同的氫鍵。

設(shè)計(jì)意圖：通過分析比較ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA氫化物沸點(diǎn)的變化規(guī)律，學(xué)生認(rèn)識(shí)到除了水分子間能形成氫鍵，HF、NH3等物質(zhì)也可以形成氫鍵，但不是只要含氫原子的分子都能形成氫鍵，由此歸納出氫鍵的形成條件。通過對(duì)課本DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中氫鍵的認(rèn)識(shí)，學(xué)生進(jìn)一步感受到氫鍵的重要性，認(rèn)識(shí)到化學(xué)與生命科學(xué)的關(guān)系。

探究三：氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響

[分組實(shí)驗(yàn)]有一瓶未知液體，用玻璃棒蘸取少量涂在手指上，感覺一下;再取少量該液體滴入水中，觀察現(xiàn)象[4]。

[教師引導(dǎo)]丙三醇俗名甘油，請(qǐng)分析丙三醇的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。結(jié)合你對(duì)氫鍵的認(rèn)識(shí)，大膽猜測(cè)為什么丙三醇黏度較大，而且能與水任意比互溶。

[學(xué)生分析]因?yàn)楸挤肿又杏卸鄠€(gè)羥基，可形成較多的分子間氫鍵，從而增大了丙三醇的黏度。丙三醇與水混合，能與水形成分子間氫鍵，因此丙三醇可溶于水。

[教師分析]氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)產(chǎn)生的影響，體現(xiàn)了微觀結(jié)構(gòu)對(duì)宏觀性質(zhì)的決定作用。

（1）對(duì)溶解度的影響

如果溶質(zhì)分子與溶劑分子間可以形成氫鍵，則溶質(zhì)的溶解度增大。

（2）對(duì)沸點(diǎn)和熔點(diǎn)的影響

[過渡]通過前面對(duì)氫鍵的分析可知，H2O、NH3等因?yàn)榉肿娱g形成氫鍵，使它們的沸點(diǎn)和熔點(diǎn)升高，那么能形成氫鍵一定會(huì)使物質(zhì)的沸點(diǎn)和熔點(diǎn)升高嗎？請(qǐng)分析教材圖2-4-12所示的鄰羥基苯甲醛和對(duì)羥基苯甲醛熔沸點(diǎn)的數(shù)據(jù)，從結(jié)構(gòu)上分析它們的熔沸點(diǎn)存在差異的原因。

[學(xué)生分析]鄰羥基苯甲醛的羥基和醛基是相鄰的關(guān)系，羥基上的氫和醛基上的氧之間距離比較近，可以形成氫鍵，使鄰羥基苯甲醛分子內(nèi)部的締合更加緊密，而分子間的相互作用變?nèi)?，所以鄰羥基苯甲醛的熔沸點(diǎn)要比對(duì)羥基苯甲醛低?？梢姡瑲滏I不僅可以在分子之間形成，也可以在分子內(nèi)形成。

分子間氫鍵：分子間氫鍵的形成使物質(zhì)的沸點(diǎn)和熔點(diǎn)升高。

分子內(nèi)氫鍵：分子內(nèi)氫鍵的形成使物質(zhì)的沸點(diǎn)和熔點(diǎn)降低。

設(shè)計(jì)意圖：通過分組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生真實(shí)地感受到氫鍵的存在。丙三醇黏稠如油狀卻能溶于水的性質(zhì)，強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)氫鍵可影響物質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)。學(xué)生通過分析對(duì)羥基苯甲醛及鄰羥基苯甲醛的熔沸點(diǎn)的數(shù)據(jù)，真切感受到物質(zhì)狀態(tài)的差異，加深對(duì)分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵的區(qū)別以及氫鍵類型的理解。

[素材情境]

（1）羊毛織品水洗后為什么會(huì)變形？

（2）為什么頭發(fā)沒有干透容易變形？

（3）糖粘在手上為什么會(huì)黏糊糊的？

設(shè)計(jì)意圖：用氫鍵解釋生活中的一些現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并引導(dǎo)學(xué)生從理論知識(shí)過渡到生活中的化學(xué)，突出化學(xué)在生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

[課堂小結(jié)]氫鍵是一種神秘的力量，人們對(duì)氫鍵的研究還在繼續(xù)。人類對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索永無(wú)止境！

四、教學(xué)反思

PBL教學(xué)模式以真實(shí)的化學(xué)問題情境為主線。本節(jié)課通過滴水實(shí)驗(yàn)、模型拼裝、分組實(shí)驗(yàn)等創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)、理解、感知?dú)滏I，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并最終實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用。在本節(jié)課中，教師針對(duì)氫鍵等核心知識(shí)，讓學(xué)生先閱讀課本上的相關(guān)資料，再通過小組討論對(duì)核心知識(shí)進(jìn)行有效的梳理，為問題的解決做充分的準(zhǔn)備和鋪墊。在探究氫鍵的形成條件時(shí)，學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，尊重客觀事實(shí)，在發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)反常時(shí)能勇于提出疑問，在認(rèn)知沖突中探索新知識(shí)。PBL教學(xué)模式下的高中化學(xué)教學(xué)真正做到了讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人。教師在教學(xué)設(shè)計(jì)的過程中設(shè)置學(xué)生展示環(huán)節(jié)，將課堂真正地交給學(xué)生，提高學(xué)生的課堂參與度，還通過角色互換，營(yíng)造輕松愉快的學(xué)習(xí)氛圍，改變傳統(tǒng)教學(xué)的滿堂灌模式，課堂教學(xué)效果事半功倍。

五、PBL教學(xué)模式的應(yīng)用展望

PBL教學(xué)過程中學(xué)習(xí)活動(dòng)豐富多彩，包含實(shí)驗(yàn)探究、小組合作等，多種多樣的學(xué)習(xí)活動(dòng)為學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)提供了多種方式，從而便于教師多角度了解學(xué)生學(xué)了什么、做了什么、做得怎樣，進(jìn)一步了解學(xué)生核心知識(shí)的掌握程度，并據(jù)此重新調(diào)整教學(xué)。基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的PBL教學(xué)模式，不僅是教學(xué)理念的創(chuàng)新，更是教學(xué)評(píng)價(jià)的創(chuàng)新，學(xué)生的個(gè)性發(fā)展得到鼓勵(lì)，充分體現(xiàn)化學(xué)教學(xué)的育人價(jià)值，提高了學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。PBL教學(xué)模式必定會(huì)為我們的課堂教學(xué)注入新的力量和生機(jī)。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 吳建軍.PBL化學(xué)教學(xué)模式對(duì)中學(xué)生化學(xué)問題解決能力的影響研究[D].武漢：華中師范大學(xué)，2017.

[2]? 中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[M].北京：人民教育出版社，2020.

[3]? 陳光巨.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)教科書化學(xué)選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2014.

[4]? 張金怡.“宏微結(jié)合”視角下《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》模塊的教學(xué)實(shí)踐：以“氫鍵的形成”為例[J].化學(xué)教與學(xué)，2020（10）：58-62.

（責(zé)任編輯 羅 艷）