以学生为中心的课堂教学理论研究（之一）――基于问题解决中的教学问题设计

顾建辛E-mail:Gujxhzzj@hotmail.com浙江大学附属中学 (310007)

教学问题 覆盖教材内容并且认知水平较高（以理解应用分析型为主） 的“问题群”

问题的设计是一门艺术

第一部分 化学教学中教学问题的设计

一、教学问题的设计 主要内容：1. 教学问题设计的目标要求 2. 教学问题设计的内容要求 3. 教学问题设计与问题流的形成 4. 教学问题与教学目标 的关系

1.教学问题设计的目标要求 （ 1）问题是否有利于教学整体目标的实现； （ 2）问题本身目标是否明确，立意是否鲜明； （ 3）问题是否符合教学进程的需求； （ 4）问题时机和问题展示方式是否符合学生心理 需要。

问题 1：水是一种什么样的电解质？是否存在电离平衡？酸、碱是如何影响水的电离平衡的？问题 2：上述三种盐的组成有何特点？它们溶于水后溶液呈酸、碱性说明什么问题？问题 3：上述盐溶于水的过程对水的电离平衡有何影响？叙述其实质是并与酸碱的中和反应进行比较 .问题 4：如何表示以上变化？问题 5：根据以上分析，总结盐溶于水的变化规律。

案例一

在“盐类水解”的教学中，先由学生测定氯化铵溶液、醋酸钠溶液和食盐溶液的 PH值，创设问题情境后，再设计问题链，引导学生联想水的电离平衡及酸、碱对水的电离平衡的影响规律，通过分析比较、迁移，找出上述溶液呈酸、碱性和中性的原因，并联系与其相反的酸碱中和反应，深化理解，从而总结出盐类水解的概念和规律。

2. 教学问题设计的内容要求

（ 1 ）围绕教学的重点、难点确定教学问题；（ 2 ）根据学生的思维障碍（或错误）之处

确 定教学问题；（ 3 ）根据指向能力目标的关键之处确定教

学 问题；（ 4）根据引导学生探究攻关的内容确定教

学 问题。

案例二：

在“硝酸的性质”的教学中，在展示硝酸样品让学生观察后，可设计下列问题：问题 1. 纯净的硝酸应是无色的，为什么常见的浓硝酸是黄色的？问题 2. 如何使变黄的浓硝酸变无色？在中学范围内，溶液颜色是黄色的有哪些？显黄色的原因是否相同？

以此激活学生思维，将学生对问题的理解引向深入，转化为理性认识。

3. 教学问题设计与问题流的形成

简单问题 单元问题 基本问题 综合性问题

思 维 层 次 明 显

难度增大、知识储备的调用量加大

简单问题

什么是可逆反应？可逆反应达到平衡的标志是么？

只有一个唯一答案的问题

为解决某些基本问题或综合性问题所铺设的阶梯性问题

单元问题

化学平衡移动的原因是什么？外界因素是如何影响化学平衡移动的？

基本问题

指向学科核心的问题

分析利用漂白粉制取氯气的基本原理 对 Cl2 + H2O HClO + HCl 反应的价值分析

综合性问题

主要体现在实际生活、生产以及于其它学科的联系的教学问题

用液氮消毒自来水时，为什么再添加液氨会更有效近年来，某些自来水厂在用液氯消毒自来水时，还加入少量液氨，这是什么原因呢？

教学问题与教学目标 的关系

教学问题 ------- 根据教学目标的要求编制、覆盖教材内容且认知水平较高具有明确教学目标的指向

教学问题 ------- 引导学生为达到教学目标必须解答的疑惑或思维障碍

教学问题 ------- 实现教学目标而铺设的阶梯

教学问题 ------- 以教学目标为基本依据

二、问题情景与问题探究的引导

主要内容：1. 教学问题情景的构建 2. 问题情景设计的途径

1. 教学问题情景的构建

问题情境具备的三要素：

新的、未知的事物（目的），是产生问题情境的核心要素

对未知事物的需要是产生问题情境的基本条件

适合学生的知识能力水平是问题情景的重要保证

在一定温度下 , 把 2 摩 SO2 和 1 摩 O2 通入一个一定容积的密闭的容器里 , 发生如下反应 :2SO2 + O2 === 2SO3 当此反应进行到一定程度时 , 反应混和物就处于化学平衡状态 . 现在该容器中 , 维持温度不变 , 令 a 、 b 、c 分别代表初始加入的 SO2 、 O2 和 SO3 的物质的量( 摩 ). 如果 a 、 b 、 c 取不同的数值 , 它们必须满足一定的相互关系 , 才能保证达到平衡时 , 反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时的完全相同 . 请填写下列空白 :　 (1) 若 a=0,b=0, 则 c= ______.　 (2) 若 a=0.5, 则 b=_______ 和 c=______ .　 (3)a 、 b 、 c 取值必须满足的一般条件是 ( 请用两个方程式表示 , 其中一个只含 a 和 c, 另一个只含 b 和c):___

善于把教材中既定的化学知识与学生原有的认知结构相结合，并由此转化为相互关联的问题组，以展现知识的发生发展过程。借助具有内在逻辑联系的问题设计，促使学生思考，逐步培养学生自己发现问题、分析问题和解决问题的能力，使学生真正成为有意义学习的主动建构者

案例三 说明了什么？

2. 问题情景设计的途径

（ 1）通过实验创设问题情境；（ 2）通过学生的错误创设问题情境；（ 3）通过日常观念和科学概念的矛盾创设问题情境；（ 4）提出猜想并加以检验创设问题情境；（ 5）通过将问题“变形”创设问题情境；（ 6）通过“开放性”问题创设问题情境；

我们所说的教学问题，实际是一个围绕学生的认知水平和教学内容，从提高学生思维水平、构建完整知识网络所设计的具有阶梯性、完整性、系列性的，一组思维要求由低到高的问题流，这种问题流是贯穿于整个教学环节，通过系列问题将各知识内容贯穿在一起，引发学生积极地参与到整个教学环节中去，引领学生沉浸于问题情境中，从而引导学生的思维方向。

案例四说明了什么？

三、教学问题设计中存在的主要问题

主要内容：1.教学中主观问题的客观化倾向 2.教学问题设计存在的缺陷 3.教学问题缺少目标指向的几种表现

1. 教学中主观问题的客观化倾向

客观问题 ----- 是以考查学生对知识 掌握的程度而设计的

它是教材内容的具体应用，或是教材知识内容的直接使用，其答案是客观存在，且又往往是唯一的

特点

主观问题 ----- 是以考查学生分析、综合的 能力，即高级思维能力，服 从于更高的教学目的

其思维层次要求较高，它是教材知识的延伸或拓展应用，它的答案可以是唯一的，也可以是多样的

特点

“主观问题”过于宽泛

“主观问题”变成了仅靠记忆、背诵，答案唯一的“客观问题”

高级思维能力的训练自然流产

生机勃勃的人类智慧探究活动走向了僵化、教条的“死记硬背”和“题海战术”

2. 教学问题设计存在的缺陷

问题设计浅显，无法达到训练思维能力的基本要求；问题脱离教学实际，无法使学生找到解决问题的切入口；问题目标指向不明，无法与课堂教学主题构成联系；问题表述过于直白，无法激发学生探究的兴趣；问题之间缺乏联系，无法形成具有内在逻辑关系的问题组；问题思维层次不清，无法形成思维网络；……等等。

？

3. 教学问题缺少目标指向的几种表现

问题设计缺少目的性

问题设计的层次感不强

问题设计缺少启发性

问题设计针对性不强

第二部分 教学问题设计与思维能力结构模型

(1)导向性

(2) 层次性

(3) 发展性

一个具有明确目标的教学问题

实现一个问题解决需要经过 5 个阶段：a. 提出问题以及呈现问题的情境命题 ( 对问 题的限定 ) ；b. 明确问题的目标和条件，提取和选择适 当的信息；c. 把分散的信息联结，形成解决问题的网 络；d. 解决问题，达成目标；e. 对问题解决过程进行评价，并提出新的或 更高层次的问题。

化学科中“问题解决”的具体过程

识别出问题 观察、测量、实验 分类整理

预言、形成假说寻找模式设计并实施实验验证假设

综合与取舍 得出结论

确定尚未解决的问题

识别出问题

a

b 、c

d

e

氯酸钾和亚硫酸氢钠氧化还原反应生成 C1(一 1价 )和 S(十 6价 )的速度如图所示，又已知该反应的速度随着溶液中 [H+]浓度的增大而加快。

(1) 为什么反应开始时反应速度加快 ?(2) 为什么后期反应速度下降 ?

V

t

a. 识别出问题并对问题进行限定 ①影响反应速度大小的因素。 ②导出氧化还原反应的产物。b. 分类、整理、提取和选择适当的信息 ①导致反应速度加快的因素有 4点．增加浓度、增大体系压强、升高体 系温度、加入 正向催化剂。　　② 联系题意：改变反应物浓度是反应 速度引起变化的主要因素 ↓　 c. 形成假设、寻找模式，并加以验证　　① 题意并无外加反应物， 考虑题示 [H+] 的变化，可能是影响反应速度的

　　　　　主要原因　　② 设想阳 [H+] 的改变是由化学变化引起的　 d. 综合、得出结论，解决问题并达成目标：　　① KSO ３

－ → SO42- ＋　 H+ ；　　

　　　由于反应产生 H+ ， [H+]浓度增大， 符合题示信息，　　② 得出结论。达成目标　　 2 　　 KClO3十 6NaHSO3 ＝ 2Na2SO4十 2KCl 十 3H2SO4

　　开始时 [H+] 增大， 速度加 快。 　　　　　　　↓　 e 、识别出尚未解决的问题　　　① 后期速度下 降的原因是什么； 　　　　　↓

思维能力是各种能力要求的核心

实验能力

自学能

力 观察能

力

思维能力分为以下 5个层次： 将知识点结构网络化，并具有对知识的再现和辨别的思维能力；（知识结构的网络化和系统化、知识的再现和辨别）

将知识做有序贮存并能调用知识块，通过分解、迁移、转换（联想、类比、模仿、改造）、重组去解决问题的能力；（对问题情景的分解、对已有知识的分解和重组）

将化学知识 ,按内在联系进行抽象归纳，逻辑地统摄成规律，并按此规律进行推理和想象的创造能力；（从问题信息中归纳出一定规律、运用规律创造性解决问题）

通过分析和综合、比较和论证，选择解决问题最佳方案的评价能力；（对一种方案进行可行性评价、评价一种方案或模式所适用的范围）

将化学问题利用化学概念、原理抽象为数学问题的能力（由图象确立 Y=f（ x ）的数学模型、利用图表数据解决实际问题）。

将化学问题抽象为数学问题 对知识进行分 析和综合、比较和论证 按知识 内在联系统摄成规律 知识 块的有序贮存并调用 知识点结构的网络化

第一个属性――思维的敏捷性：培养敏捷与机智。

第二个属性――思维的严密性：要求严格与精确。

第三个属性――思维的整体性：不断开拓新的思路。

第四个属性――思维的创造性：学会独立思考。

具有真正意义上的思维能力培养和思维品质训练的问题应符合两个条件：

思维能力

建模能力

评价能力

创造能力

运用能力

辨别能力敏捷性 严密性 整体性 创造性 思维品质

思维能力结构的二维表示

辨别能力

运用能力

创造能力

评价能力

建模能力

敏捷性 严密性 整体性 创造性

思维能力

思维品质

教学内容

辨别能力

运用能力

创造能力

评价能力

建模能力

敏捷性 严密性 整体性 创造性

思维能力

思维品质

教学内容

辨别能力

运用能力

创造能力

评价能力

建模能力

敏捷性 严密性 整体性 创造性

针对不同的知识点（或某一个知识点），依据思维能力结构的基本要求，确定对学生培养（或训练）思维能力与思维品质的基本方向。化学上的许多问题均可在该能力结构中找到相应的交集点。

思维能力第一层次教学问题的设计问题 1 ：复述 CO2作为酸性氧化物可能发生的有关反应问题 2 ： CO2 中碳元素具有较高价态 ,有一定的氧化能力 ,写出 在高温下与某些还原性较强的物质（ C 、Mg等）发 生反应的化学方程式。问题 3: a.从结构考虑 :CO2作为分子晶体 ,“干冰”升华现象的解 释； b.从分子组成考虑 :CO2 密度较空气大 , 实验室收集 CO2 的 方法。 问题 4 ： CO2 与 Na2SiO3 、 NaAlO2等溶液反应的原理分析。

酸性氧化物的性质

具有弱氧化性

分子组成空间结构

与盐溶液反应

再现主要化学性质

再现主要物理性质

化学知识的 融会贯通，基本知识的网络化

知识内容

知识目标

思维能力目标

问题设计的基本模块之一

思维能力第二层次教学问题的设计

问题 1 ：对 CO2 、 SO2 气体分别与 Ba(OH)2 、 Ca(OH)2等溶液反应情况和原理的比较。问题 2 ：描述 CO2 在水中的溶解平衡移动与溶液的pH 的关系。问题 3 ：若在滴加氨水的 CaCl2溶液中通 CO2, 或在加入 NaOH 或 NH3

.H2O后BaCl2溶液中通入 CO2 ，分析可能出现的实验现象及原因。问题 4 ：从水解平衡的角度分 析 CO2 气体与 NaAlO2 、 Na2SiO3 、 NaClO等溶液反应的原因。

与 Ca(OH)

2

CaCl2作用

溶液 pH值的影响

与水解 知识的联系

实验原理分析

溶液 pH 值对 CO2溶解平衡的影响及实验原理分析

分析问题情景，学会对知识进行迁移、转换、重组，达

到解决问题的目的

知识内容

知识目标

思 维 能 力目标

问题设计的基本模块之二

分析有关数据 25oC的溶解度 (g) Na2CO3 NaHCO3 K2CO3 KHCO3 NaCl 22.2 9.6 110 33.2 36

思维能力第三层次教学问题的设计

问题 1： a. 相同温度条件下的饱和溶液中 ,Na2CO3 溶液的质量分数与 NaHCO3 溶液的质量分数的比较； b. 在饱和 Na2CO3 溶液中通入 CO2(外界条件不变 )时是否有 NaHCO3晶体析出。问题 2：上述变化能否运用平衡移动原理解释。问题 3：在碳酸钾溶液中通入 CO2也会发生类似的反应 , 但不会出现碳酸氢钾晶体析出，分析原因。问题 4：设计利用 NaCl,CO2 和 NH3制取碳酸钠的方案。

分析数据比较差异

不 同 现象分析

物 质制备方案设计

化 学 原理分析

进一步体会与理解 CO32-

与 HCO3- 之间的转化关系

培养从问题信息中归纳出一定规律、运用规律创造性解决问题的能力

知识内容

知识目标

思维能力目标

问题设计的基本模块之三

已知 NaCl 、 NaHCO3 、 NH3 、 CO2 的溶解度曲线如图所示

生成纯碱可分为两个阶段 :　　 a．饱和食盐水中导入 CO2,NH3,有小苏打晶体析出； b．煅烧小苏打晶体可得纯碱。 问题 :在饱和食盐水中先导入 CO2还是先导入 NH3 有利于 NaHCO3 的生成 ?为什么 ?

S(g) NaCl

NaHCO3

S(L)

NH3

CO2

T(OC) T(OC)

思维能力第四层次教学问题的设计

问题 1： 在饱和食盐水中先导入 CO2还是先导入 NH3有利于 NaHCO3 的生成 ? 为什么 ?问题 2： 确定利用上述方 法制取 NaHCO3 时要求控制的温度范围。分析NH3 和 CO2 通过的先后顺序对两者溶解度的 影响。问题 3： 完整地书写出工业制取纯碱的有关变化反应方程式；问题 4： 如应用该方 法是否能适用于 制取 K2CO3? 为什么 ? 如若将NH3改用 NaOH,也能增大 CO2 的溶解度 ,但实际生产中不采用该方 法 ,从理论上分析其原因。

分析图象的异同

实 验 条件控制

新 方案可能性评价

细 微 处分析

Na2CO3工业生产的基本流程及原理分析

通过分析和综合、比较和论证，选择解决问题最佳

方案的评价能力

知识内容

知识目标

思维能力目标

问题设计的基本模块之四

思维能力第五层次教学问题的设计原问题： 0.55gCO2 通入足量的 Ca(OH)2 溶液中，最后生成沉淀多 少克？改编 1 ： 0.55gCO2 通入含 0.74gCa(OH)2 的澄清石灰水中，最后 生成沉淀多少克？改编 2 ： 一定量的 CO2 通入含 0.74gCa(OH)2 的澄清石灰水中，最 后生成沉淀 0.75g,问所通入的 CO2 的体积为多少（ S、 T、 P）？改编 3 ： a molCO2 通入含 b molCa(OH)2 的澄清石灰水中，最后生 成沉淀的质量与 a和 b的函数关系如何？

克服思 维僵化状态

克服思 维封闭状态

克服思 维保守状态

克服思 维惰性状态

培养将化学问题利用化学 概念、原理抽象为数学问题的能力

思维能力目标

将问 题 进 行转化

全面考虑各种可能情况

对 问 题 进 行多向分析

评 价 解题思路的合理性

知识目标

问题设计的基本模块之五

中学化学教学中进行的问题指导，实际是属于思维能力结构在具体知识点的 展现过程，同时也只能充分运用思维能力结构 去指导问题的变式，才能使所变形式更具有意义，更为丰富多彩，更贴近于学生思维能力培养的需求。

在教学过程中，教师应把握不同的知识点 内容，在思维能力结构方面是如何表现的，只有这样才可能设计出具有针对性的教学问题 。

体现了教学问题设计的整体性

体现了教学问题设计的层次性

体现了教学问题设计的新颖性

体现了教学问题设计的开放性

以思维能力结构为依据设计教学问题的意义