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1、化学问题设计与问题解决梁吉成讲稿提纲一、交流背景二、“问题”和“问题解决”的涵义三、化学问题解决的基本环节四、化学问题解决对学生学习的作用五、化学问题的设计六、化学问题解决的教学模式各位老师、各位校长：大家好！非常感谢西南大学搭建平台，让我有机会和大家进行交流，今天与大家交流的话题是：“化学问题设计与问题解决”，希望通过交流，引起关于“问题教学”的一些思考，一些探讨，这就是我的初衷。主要从以下六个方面进行交流：见课件。我们先来看看问题教学的背景，有这样一个案例：一、交流背景案例一美国加州大学教授舍费尔德(A.Schoenfeld)曾别出心裁,拟出一道妙题,对小学一、二年级的学生进行测试。题目极
2、为简明: “一条船上有 26 头牛, 19 头羊。问船长的年龄是多大 ?” 老师们，凭经验，你们认为学生得出的答案会是怎样呢？（互动）。大多数学生得出了一个奇异的答案。参加测试的学生共有 97 名,其中 76 名得出 “答案”:船长的年龄是 45 岁（即26+19=45）。这 76 名学生占所有参加测试学生的 78%。我国数学教育家也用这道妙题测试了国内的 78 名五年级学生。有 8 名说此题无解。误答的学生人数占参加测试学生总数的 89% ,高出美国学生 11 个百分点。这是1986年的事。可是时隔26年的今天，情况又怎么样呢？浙江在线教育新闻网12年06月28日讯：在乐清的小学一年级的期末
3、考试数学卷出了一道类似的题目，“教室里有25张桌子，20条凳子，请问老师几岁？”这个题目的答案有三个选项：A不能计算，没有答案；B 25+20=45岁；C 25-20=5岁。而乐清一所小学4个班级的调查显示，多半考生都选择了B项45岁，而非正确答案A项。为什么会出现这种情况？这种情况说明了什么？（互动）。1.我国学生很听话，老师是权威，学生认为老师出的题，不可能没有答案；2.我们传统的教学，非常注重知识的掌握，容易忽略学习的过程，很少创造机会让学生展示学习过程中产生的疑惑，长此以往，学生逐渐淡化了提出疑问的意识。而在法国，同样的问题，超过90%的同学提出了异议。教育专家们认为，这一问题警示人们
4、:仅以传授知识为目标的教学,有可能妨碍学生智力继续、 全面的发展,甚至会影响受教育者一生的创造性发挥。因此课程改革，势在必行。基础教育课程改革纲要(试行)的颁布,标志着我国基础教育进入一个崭新的时代课程改革时代。课改强调教学三维目标“过程与方法”、“知识与技能”、“情感态度与价值观” 同等重要。在教学中，承认学习过程的价值,注重在过程中把知识融入个体的整体经验,转化为 “精神的力量” 和 “生活的智慧”。新课程确立了新的知识观,积极倡导学生“主动参与、乐于探究、勤于思考”,以培养学生“获取新知识”、 “分析和解决问题”的能力。在新课程背景下，化学课程标准明确提出发展学生以解决问题为核心的科学探
5、究能力,通过提出问题、做出假设、制订计划、进行实验、收集证据、解释结论、反思评价、 表达交流等多个环节充分展示学生的能力。因此,对问题和问题解决过程的研究,不再是探讨传统意义上的解题技巧,而是一个与学生的学习过程、学习方式、科学素养密切联系的新课题。新课改高度关注问题解决，在化学新课程的实施过程中必须加强对学生问题解决行为的研究,重视培养和提高学生的问题解决能力。要实现新课程中问题解决的教学目标,教师首先必须了解以下两个问题:什么是问题和问题解决 ? 二、“问题”和“问题解决”的涵义1. “问题”的涵义 所有的问题解决必定以对问题存在的认识为开始。任何问题解决活动都以一定的问题为研究对象。离开
6、了问题,问题解决就成了无源之水、 无本之木。科学家和心理学家对“问题”有多种解释，心理学家梅耶(Mayer )认为:当问题解决者想经过某种情境从一种状态转变为另一种不同的状态, 而且问题解决者不知道如何扫除两种状态之间的障碍时,就产生了问题问题由三部分组成,即给定状态(或称初始状态、 初始条件)、 目标状态及阻止给定状态转变为目标状态的障碍。因此，我们在教学中，进行问题设计时，要把握好“问题”的3要素，现在我们来看一个案例：案例二 人教版上册第20页有如下内容：对初三学生来说，就构成了一个有效的问题。主体初三的学生，初始状态（已有知识和能力）知道空气中有能供我们生存的氧气，而且从资料可以知道氧
7、气和二氧化碳的一些性质；目标状态怎样知道空气和我们呼出的气体有什么不同；困难或障碍如何收集呼出的气体？怎样检验二氧化碳的多少？教材上有具体的实验步骤，如果让学生自己设计，那么对初三刚学化学的学生来说，可能困难很大，但是让高中学生来设计，就不存在困难。由此可见, “问题” 有两个基本特征: 一是“问题” 与主体有关,所有 “问题” 都是相对于问题解决者(主体)来定义的;二是 “问题” 对于主体来说一定存在 “困难” 或 “障碍” ,问题是矛盾或困难在特定主体的头脑中的反映。2.问题解决问题解决又称解决问题, 按照认知心理学观点,可以将其理解为:具有明确的目的, 并有认知成分参与的一系列心理操作过
8、程,是一种具有目的指向性的系列心理行为过程;也可以解释为个人在面对问题之时,综合运用知识技能以期达到解决目的的思维活动历程。由此可见, 问题解决与我们平常所理解的解决问题可能有一定的区别, 不是所有的学生的解决问题的行为都属于问题解决,这要视学生在实践过程中有没有认知成分的参与而定,即所要解决的问题与学生的已有状态存在着一定的距离,学生在解决问题时,必须付出一定的心理劳动,而不可能在不存在任何障碍的情况下就能将问题顺利解决。如果在教学实践中,教师让学生解决一些无需做任何心理努力的问题, 从严格意义上讲,这些问题不属于科学的问题,这些问题解决活动也不属于真正的问题解决,对提高学生的问题解决能力的
9、贡献极为有限。因此,教师在实践教学过程中,应尽量做到 “因材施教” ,根据不同学生的心理特点、已有的知识和能力水平,设计不同的问题解决过程,使学生在问题解决的活动中发展能力。问题解决是一个活动的过程,不是结果,借助问题解决活动培养学生的各种问题解决能力才是问题解决的最终目标。在教学中，我们必须通过问题解决活动让学生在思维能力、搜集和处理信息的能力、迁移能力、 创新精神和实践能力、元认知能力等方面有所发展,加深对问题解决的认识和体验。案例三 在NaOH稀溶液中加入含酚酞，溶液变红。请学生探讨溶液变红的原因？并设计实验进行验证。（互动）这是一个开放性问题，老师们，凭您的经验，您认为学生会提出哪些假
10、设和怎样的解决办法呢？有学生认为是氢氧化钠与酚酞作用使溶液变红；有的认为是水与酚酞作用使溶液变红；有的认为是氢氧化钠、水、酚酞三者共同作用使溶液变红；有的认为是钠离子与酚酞作用使溶液变红；有的认为是氢氧根离子与酚酞作用使溶液变红。那么根据学生提出的假设，然后用实验进行验证，验证的方法相对来说并不难。这是一个很好的问题，能检查出学生思维的全面性，问题设计与解决有利于促进学生的思维发展，有利于学生元认知能力、创新能力和探究能力的发展。三、化学问题解决的基本环节 化学问题解决是中学生化学学习中的重要活动，分析学生的化学问题解决行为,可以更好地认识化学问题解决对学生学习化学的重要作用,更好地培养和提高
11、学生的问题解决能力。 问题解决既是问题解决者比较复杂的内在思维过程, 又是其一系列外在的行为过程。为了更好地对人类的问题解决行为进行研究,古今中外的许多研究者都尝试着把问题解决过程分解研究,美国教育家杜威将其过程划分为五个环节：遭遇到疑难或挫折发觉问题关键之所在收集有关资料并提出可能解决的假设从可能之解答中分析评鉴并选出最适当者按选定之解答方法实际行动,遇有不妥之处随时修正。我们认为问题解决至少包含以下几个重要环节:发现并明确问题、表征问题、选择并实施策略、反思和评价。任何问题解决都以问题为起点,又以反思和评价后提出新的问题为终点。另外,问题解决中的每一个环节都离不开问题解决者已经拥有的知识和
12、经验。1.发现并明确问题 发现并明确问题是问题解决活动中至关重要的环节，现代科学之父爱因斯坦曾说过: “提出一个问题往往比解决一个问题更重要,因为要解决一个问题也许仅是一个数学上的或是实验上的技能而已。而提出新的问题,新的可能性,从新的角度去看旧的问题,却需要有创造性的想像力,而且标志着科学的真正进步。 ” 在科学史上,因为发现和提出开创性的、有价值的问题而影响整个科学发展进程和方向的事例比比皆是,如物质是由什么构成的 ? 自提出这一问题后对该问题的解决就成为人类研究的重要课题,它激发人类开始思考周围的世界和物质,时至今日这个问题虽没有完全解决,但人类在解决该问题的道路上已经取得了丰硕的成果,
13、并促进了与此直接或间接相关的学科发展。 一般来说,问题不是个体凭空通过自己的简单思考就可以产生的,也不是个体能够刻意寻求到的,它需要个体在学习、生活、工作的过程中用心思考, 需要个体注意在不同时期用自己逐渐发展成熟的思维方式和知识经验来认识、 研究周围的世界,需要个体特别注意周围的新、趣、奇、异的事物与现象,需要个体抓住疑问并围绕疑问进行分析和思考并将其表达出来。所以,我们需要教导学生学会观察和思考、学会随时随地发现和提出问题,更需要学会提出好问题、提出有价值的问题。在教学中培养学生发现问题的意识尤为重要，可以利用科学家发现问题的故事激励学生，鼓励学生多问为什么，对学生的发现及时给予肯定，增强
14、自信，提高问题意识。案例四 科学家发现问题 库尔特瓦发现碘元素19 世纪,法国人库尔特瓦正在专心致志地做从海草中提取硝石的实验,谁知一只猫闯进了实验室,跳上了实验台。当库尔特瓦去驱赶猫时,逃下台的猫 “哐啷” 一声将台上一只盛有硫酸的瓶子打翻了。硫酸沿着桌子流到了浸过海草灰的溶液中,这时出现了一种奇怪的景象:硫酸和浸过海草灰的溶液合在一起后产生了反应,从中升起一缕缕紫色的烟雾,并散发出一种刺鼻的气味,这烟雾凝结后成为紫灰色的晶体, 发出金属的光泽。这个奇特的现象引起了库尔特瓦的兴趣,并提出一系列的问题:发出金属光泽的物体是一种新的物质吗 ? 它是什么 ? 它有哪些性质 ? 他放下手中提取硝石的
15、实验,将紫灰色的晶体收集起来研究,通过一系列实验,确证是一种新的化学元素,这一元素后来被称为 “碘”。“碘” 的希腊文原意就是 “紫色” 。以后,库尔特瓦进一步研究了这种元素的性质。1813 年,他宣布了 “碘” 元素这一研究成果。如果库尔特瓦没有问题意识，对所发生的现象视而不见，那么成功就会与他失之交臂。我们的学生在学习化学的过程中，会有类似的情况发生吗？案例五 金属钠与硫酸铜溶液反应的实验现象： 在人教版第八单元学习金属活动性顺序后，很多老师都会让学生探究钠和硫酸铜溶液反应的现象和原理。通常情况下，老师会在实验之前引导学生进行哪些方面的观察。在我校的一次区级研究课上，学生做实验的过程中，我
16、发现，有不少同学的大试管里出现了少量的黑色固体，甚至有少数同学的大试管内壁上出现了少量的红色固体，同学们在描述现象时，都能描述出主要的现象，但绝大多数学生对黑色固体等现象视而不见，一个班的学生中，只有3个同学发现问题并向老师提出疑问：（1）黑色固体是什么？是不是铜单质？（2）钠和硫酸铜溶液反应，应该要生成铜单质。 后来我反思，为什么学生对学习过程中的问题视而不见？原因有三点：一是我们的学生太相信老师了，认为老师绝对权威，既然老师都没有提到黑色固体或红色固体生成等现象，如果学习中出现了与之相悖的情况，一定是自己没有做好；二是没有问题意识，没有发现问题和解决问题的意识，出现了不同情况，没有探究本质的欲望和动力；三是现在的教育模式下很多学生处于被动学习状态，每天的时间都被老师安
