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标题

基于问题群促进学生深度学习的教学实践

范文

张玉勇　丁秋武　张义平　郑良凯　於海情　杨淑君　李跃

摘要：以“乙酸”新授课为例设计教学，将情境、问题、活动、知识、评价和素养六个方面整合统一。根据知识内容特点，确定并发展与之对应的素养维度。以实验探究、演示实验、模型拼接和有效问题群相结合实施“乙酸”教学，以生活中的两个真实情境为红线贯穿整个教学过程。首尾呼应，引领学生感受生活，理解化学，学生掌握知识的同时，进行了有效的深度学习，既提升了素养，又训练了思维。

关键词：核心素养;问题群;深度学习;思维课堂;乙酸

文章编号：1008-0546（ 2019）08-0068-04

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j.issn. 1008-0546.2019.08.022

在当前背景下，学科素养的培养在很大程度上需要通过深度学习来实现。深度学习，就是指在教师引领下，学生围绕着具有挑战性的学习主题，全身心积极参与、体验成功、获得学生未来自主发展的有意义的学习过程。在这个过程之中，学生掌握学科的核心知识，理解学习的过程，把握学科的本质及思想方法，形成积极的内在学习动机、高级的社会情感、积极的态度、正确的价值观、成为既具独立性、批判性、创造性，又有合作精神、基础扎实的优秀学习者，成为未来社会实践的主人。深度学习为切实改变当下学科教学中出现的机械学习、碎片化学习和浅层学习等弊端提供了可行的学习方式。那么教师怎样去设计促进“深度学习”的教学呢？本课题组经过长期的探索与实践，认为基于真实情境的“问题群”教学是一种不错的选择。

问题是思维的引发剂，以“问题”为载体，教师为学生创设“原始”的、“实际”的真实情境，将学生需要学习的學科知识隐含于问题解决的过程之中，并以此为主线，按照问题内部的逻辑关系，环环推进，从而统领整个教学过程。所谓“问题群”，就是针对某一教学主题，从不同角度设计并列或递进的多个问题，或是在某一教学过程中设计一系列问题。它是根据不同层次的学生，每堂课的教学目标，教学内容和教学重难点，拟定有内在关联，逻辑性强的“一系列”问题，并将为何设计这样的疑问，如何寻求解决问题的方法等贯穿课堂教学的始终，清晰地展示“置疑一质疑一探究一释疑一反思一应用”的教学过程[1]。通过对“问题群”中不同层次问题的逐个解决，获得知识，提升能力，引导学生学思结合，推进学习持续深入，并让不同层次的学生都获得发展，学会把问题探究结果转化为合理的知识结构，实现知识的连续建构与学习的有效迁移。本课题组以人教版化学必修2“乙酸”教学为例，通过两个真实的问题情境，设置了两个问题群的教学，激发了学生的学习热情，让学生在解决问题的过程中体验了成功的喜悦，取得了良好的课堂教学效果。

二、基于学科核心素养的“乙酸”教学设计

1.背景分析

乙酸是学生在高中阶段学习的重要有机化合物。本节内容是以初中所学乙酸的用途为知识增长点，而从知识内涵和乙酸的分子结构特点上看，乙酸既是烃类和乙醇知识的巩固、延续和发展，又是学好酯类化合物的基础，故本节课不仅是本章的重点，也是高中有机化学学习的重点。

2.设计思路

在教学设计中，将情境、问题、活动、知识、评价和素养六个方面整合统一。根据知识内容特点，确定并发展与之对应的素养维度。素养的形成和发展与真实情境密不可分，正是在真实的情境和真实的学习中，知识得以创造，素养得以发展[2]。情境的选取要关注情境的真实性、关联性、问题性、过程性等特征（如图l所示）。创设情境，围绕情境合理设计问题，问题的设计要关注问题间的逻辑结构，问题的思维层次等。鼓励学生主动参与，深入思考，在各项活动中学习广义知识。根据学生参与活动的表现，即时评价，评估学生核心素养的发展水平。

我们根据“乙酸”一课的内容特点，确定着重发展学科核心素养中的三个维度，即：“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”。以此为导向，我们提出了两个真实情境：“被鱼刺卡住，喝醋有效吗？”“食醋能解酒吗？”围绕每个真实情境，各提出了五个具体的问题，形成了以真实情境为导向的问题群。第一个问题群主要是乙酸分子的结构、物理性质、弱酸性的学习;第二个问题群主要包括乙酸乙酯的制备、产物提纯、实验注意事项、酯化反应概念和断键方式的学习。两个问题群，共设计了三个学生活动，一是学生分组实验，通过乙酸和盐酸同时与镁条反应的对比观察，得出乙酸是弱酸的结论;二是观察改进实验，在教师的引导下，观察乙酸乙酯制备的改进实验，分析改进装置的特点，药品添加顺序，饱和Na2C03溶液的作用，以及分析产生“三色环”现象的原因;三是学生动手拼接模型实验，通过对制备乙酸乙酯的球棍模型的拼接，让学生感知乙酸的断键方式，进一步加深对酯化反应概念的理解。同时，在各个环节及时评价学生的表现，判断学生核心素养三个维度所达到的水平。

3.教学过程

【师】生活中的很多问题与有机化学知识密切相关，比如说这样的两个问题：

【PPT】问题1：吃鱼时，喉咙被鱼刺卡了，有人建议喝些食醋，这样做有效吗？

问题2：凤凰网报道（2011.11.07），食醋可以解酒，原理是酒中的乙醇与食醋中的有机酸反应，因而降低人体内乙醇的浓度，此报道可信吗？

【师】要想回答这两个问题，必须深入了解食醋的主要成分——乙酸的结构和性质。这节课我们一起来探讨生活中常见的第二种有机物——乙酸。

【设计意图1】以问题情境为素材，“问题”为学生提供了一个交流、合作、探索的平台，生活化的真实情境是重要的教学情境，旨在激发学生浓厚的学习兴趣，引导学生积极思维。

【板书】第二课时乙酸

【师】向同学们展示一瓶乙酸，找一名同学闻一下乙酸的气味。

【生】用手轻轻扇动，闻气味。刺激性气味！

【师】再次展示一瓶刚从冰箱保鲜层取出的乙酸，打开瓶塞，瓶口向下，请同学们观察，并解释原因。

【生】瓶内的乙酸已经变成了像冰一样的晶体，并没有流出;因为乙酸的熔点只有16.60C。“冰醋酸”因此而得名。

【师】如何取出瓶内固态的乙酸？

【生】水浴加热。

【师】我们已经学习了“乙酸的物理性质”，并不能解决刚刚提出的两个生活中的问题，要想完成这样的两个问题，需要我们进一步学习“乙酸的化学性质”。而化学性质是由结构决定的，下面我们学习乙酸的分子结构。

【师】展示乙酸分子的球棍模型，与乙醇分子的球棍模型相比较，有何不同？

【生】乙酸分子球棍模型中，除羟基外，比乙醇分子模型多了碳氧双键，少了两个碳氢键。

【师】乙酸分子中的“-COOH”原子团是乙酸的官能团，称为“羧基”，乙酸的化学性质主要由羧基决定。

【设计意图2】模型教学使知识直观化、生动化，学生从空间上掌握了乙醇和乙酸两种分子的结构特点，降低了学习难度，加深了学生对官能团概念的理解，培养了学生浓厚的学习兴趣。

【师】在前面的学习中，我们已经学习了乙酸是弱酸，在水溶液中可部分电离出H+。

【板书】乙酸的化学性质：

1.酸性CH3COOH=CH3COO- +H+

【师】请大家根据所提供的药品和仪器设计实验方案：①证明CH3COOH有酸性;②进一步证明CH3COOH是弱酸。

【PPT】实验药品及仪器：Imol·L-1CH3COOH溶液、Imol·L-1稀盐酸、Na2C03溶液、NaOH溶液、石蕊試液、酚酞试液、CuS04溶液、去膜镁条;培养皿、lOmL量筒、滴管、试管。

【教师点拨】设计实验方案要遵循以下原则：①原理科学;②便于操作;③现象明显;④绿色环保;⑤简约安全。

【师】证明乙酸的酸性实验方案有哪些？

【生】a.向装有少量乙酸溶液的试管中滴加2-3滴石蕊试液，若溶液变红色则证明乙酸溶液呈酸性;b.向装有少量乙酸溶液的试管中滴加1滴管Na2C03溶液，若有气泡产生则证明乙酸溶液呈酸性……

【师】大家的回答都非常到位，思路清晰，过程完整。下面大家思考一下，我们前面提到的生活中的第一个问题能否解决？并作出解释。

【生】能。乙酸能与Na2C03溶液反应，那么它也应该能与鱼刺的主要成分CaC03反应，它们都是碳酸盐。

【师】向大家展示用食醋浸泡过的带有鱼刺的鱼骨架（图3C），请大家用手感触一下鱼刺的软硬程度。

【生】鱼刺很软！

【师】如果鱼刺较小，情节不太严重，适当喝些食醋，是有效果的。如果情节较重，还是尽快看医生。

【师】怎样进一步证明乙酸是弱酸？

【生】一般是根据强酸制弱酸原理来设计方案。

【师】但是所提供药品没有醋酸盐。

【生】那就用所提供药品中的Imol.L-1CH3COOH溶液、Imol.L-1稀盐酸与镁条反应，观察实验现象。

【师】实验操作时还需注意什么事项？

【生】要把两条等大除去表面氧化膜的镁带同时放入等体积的两种酸溶液中。

【师】这种方法叫控制变量法。大家各取lOmLImol.L-l盐酸和Imol.L-1CH3COOH溶液于等大的培养皿中做对照实验。

【生】分组进行实验，观察现象，填写学案。

【师】大家观察到了什么现象，能得出什么结论？

【生】在Imol.L-1稀盐酸中的镁条表面产生的气泡多，镁条游动的速度更快。结合前面的实验，我们小组认为酸性的大小为：HCl>CH3COOH>H2C03。

【板书】酸性强弱：HCl>CH3COOH>H2C03

【设计意图3】通过学生自主探究实验情境的创设，一方面学生结合教师所讲知识能及时方便地动手实验验证课本知识，另一方面，学生通过自己动手设计实验，操作实验，接触仪器，促使自己积极思考、学会了与同学合作交流，也学会了探究的方法，形成了严谨的科学态度与实践能力，构建了自己的思维路线图，经历了思维生长的过程，在有限的时空内训练了自己的思维。

【师】我们要想回答第二个生活中的问题，需要学习CH3COOH和C2H50H发生化学反应时需要满足的条件。

【师】展示改进实验装置（图2B），与课本P75装置图（图2A）相比，有何不同？

【生】该装置中用圆底烧瓶代替了大试管，在长导管的末端增加了一个球形干燥管。

【师】改进后的装置有哪些优点？

【生】可以在发生装置中加入更多的原料，得到更多的产物，还可以防止倒吸，提高了安全性。

【师】我们给事先装有乙醇、浓硫酸、乙酸和沸石的发生装置加热，先小火加热，使其充分反应，再大火加热蒸出产物，用装有饱和Na2C03溶液的小试管收集产物。在饱和Na2C03溶液上方收集到了油状液体，找同学闻一下该液体的气味如何？

【生】用手轻轻扇闻，具有比较强烈的刺激性气味！

【师】乙酸与乙醇在加热和有催化剂的条件下反应，生成的应该是具有水果香味的乙酸乙酯（ CH3COOC2H5），我们收集到的油状液体为什么是刺激性气味呢？

【生】蒸出乙酸乙酯时，温度比较高，乙酸和乙醇可能也有部分蒸出，所以油状液体的气味不是单一的水果香味，而是混合气体的刺激性气味！

【师】油状液体既然是混合物，用什么试剂可以证明混合物中含有乙酸？

【生】石蕊试液。

【师】演示：使上层收集有油状液体的小试管倾斜45°角，轻轻加入一滴管石蕊试液，慢慢竖起，请大家观察实验现象。并解释原因。

【生】哇！好漂亮！在两种液体的界面处出现了“红、紫、蓝”三色环现象（图3A）。说明石蕊试液的密度比油状液体的大，比饱和Na2C03溶液的小，所以，中间的紫色是石蕊的颜色;紫色石蕊与油状液体接触变红，说明油状液体含有酸性物质：乙酸;与下层碱性的饱和Na2C03溶液接触，所以变蓝。

【板书】

浓硫酸

CH3COOH+C2H50H= CH3COOC2H5+H20

【师】该反应的生成物中，除乙酸乙酯外，还有水，如果把水分子看成由氢原子和羟基构成，那么，羟基到底来自哪种反应物？如何断键，怎样证明？请大家用乙酸和乙醇的球棍模型来拼接该反应可能发生的过程。

【师生分析】羟基有可能来自乙酸中羧基中的羟基，也有可能来自乙醇中的羟基，所以有两种断键的可能：①酸脱羟基，醇脱氢;②醇脱羟基，酸脱氢。（如图3B）为了证明是哪种断键方式，我们可以采用给乙醇中的氧原子做标记的方法，如果酯化反应时乙醇分子中的氧原子用'80来标记，通过精密仪器检测'80是在生成的乙酸乙酯中，还是水中，就可证明。科学事实证明，断键方式是按照第一种情况进行的。我们把这种方法称为“同位素示踪法”。

【设计意图4】学生阶段所经历的大大小小的考试，主要就是对其记忆力和逻辑思维能力的考查。尤化学教与学2019年第8期其是逻辑思维能力对人的发展更是至关重要。那么逻辑思维能力的提高，我们必须立足课堂，着眼未来。本节课的实验改进、产物验证和断键方式猜想无一不是对学生逻辑思维能力的提升。让学生在知其然的基础上知其所以然，在学习知识的同时，也使其思维强度得到进一步的锤炼。

【师】酯化反应属于什么反应类型？

【生】取代反应。可以看作乙醇中的乙氧基把乙酸中羧基上的羟基取而代之。

【回应第二个问题情境】由我们所学可以看出，乙醇与乙酸在加热和浓硫酸作催化剂的条件下，才顺利地反应生成了乙酸乙酯，而在人体内的环境下，是达不到这样的条件的，反应很难发生。所以，人醉酒之后喝食醋的说法是没有科学依据的。

三、反思与建议

教育的目的是提高学生的思维能力和学科素养。这就要求一线教师充分理解、熟悉教材，找准适当的章节内容，并以此为素材，依据学情，设计成包含不同层次问题的问题群，通过教师环环相扣的问题群设置，抽丝剥茧，沿波讨源，调动学生思维，使其思维习惯得以优化，思维层次得以深化，思维品质得以提升。这种教学方式也使得教师教学认识不断丰富和优化，是一个教与学双方良性互动、彼此生成、共同发展的过程。

这样既加大了教师的备课强度，也对教师的能力提出了更高的挑战。为了让学生在化学课堂上学有所得，掌握知识的同时提高能力，感受化学的同时训练思维，对中学教师常规教学提出两条建议，与大家共勉。第一，重视教材实验教学。化学作为一门基础自然学科，是以科学实验为基础的，实验是培养学生思维能力和实践能力的重要载体，尤其是实验方案的多样化，更是化学有别于其他学科得天独厚的优势，可以成为提升思维能力的顶级资源，这就要求教师们积极地跻身于化学实验的改进与创新之中，多开发思维容量大、经济环保、操作安全的微型实验或探究实验，使学生在实验过程中巩固知识和启迪灵感，进一步理解化学反应的本质和规律，培养学生的创新思维和实践能力。第二，优化教学过程。科学是一种过程。学生科学知识的获得，能力的提高，思维品质的提升都直接来源于课堂教学过程。因此，教师要根据学生自身固有的认知心理特征，在课堂上要积极探索培养学生的问题意识，科学地设置问题。有人说，提问就像砍大树，先从容易的地方下手，再砍坚硬的结疤处，这样问题就容易解决。面向全体，鼓励人人参与到问题解决过程中来，使学生以饱满的热情、积极的心理参与进来，认真思考、踊跃发言、合作交流、勤于动笔、分析问题、解决问题，最终经过老师对迷思概念的点拨，让不同层次的学生都获得发展。

参考文献

[1]孫亚红，王涛，熊辉.基于问题群驱动学生自主学习的“化学键”教学实践[J].中学化学教学参考，2018 （11）：12-16

[2]张华，论核心素养的内涵[J].全球教育展望，2016，45（4）：10-24

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