問題導(dǎo)向作為一種以學(xué)生為主體的新理念教學(xué)模式,科學(xué)設(shè)置一定難度的問題,并充分發(fā)揮問題的引導(dǎo)誘發(fā)之效,讓學(xué)生始終保持對問題的探究,基于個體知識體系的構(gòu)建,不斷思考問題的表象與本質(zhì)關(guān)聯(lián),從而在解題中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力。本文以“燃燒和滅火”教學(xué)為例,對問題導(dǎo)向教學(xué)進(jìn)行實踐探索,以期為深度學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)實踐提供借鑒。
一、教材分析
燃燒是滲透于日常生活方方面面的自然現(xiàn)象。本課題緊密融合燃燒的實際展示與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)實驗,通過一系列精心策劃的實驗活動,激發(fā)學(xué)生的觀察熱情與深度思考,引導(dǎo)他們從直觀現(xiàn)象出發(fā)進(jìn)行科學(xué)推理,最終揭示燃燒發(fā)生的必要條件與高效滅火的科學(xué)原理。
二、教學(xué)目標(biāo)
(一)證據(jù)推理與模型認(rèn)知
增強(qiáng)證據(jù)導(dǎo)向的思維能力,能夠依據(jù)確鑿證據(jù)構(gòu)建合理假設(shè),并通過縝密的分析與推理過程,對這些假設(shè)進(jìn)行驗證或反駁。
(二)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識
通過深入探究燃燒的必要條件與滅火的根本原理,提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。
(三)科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任
通過實驗探索,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)而務(wù)實的科學(xué)精神;激勵學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識,有效應(yīng)對實際生活中的挑戰(zhàn)。
三、基于問題導(dǎo)向的“燃燒和滅火”的教學(xué)實踐
(一)創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境,提出探究問題
本節(jié)課旨在通過引領(lǐng)學(xué)生回溯過往所見的燃燒反應(yīng)實例,激發(fā)他們的主觀能動性,使其能夠自主提煉并歸納出燃燒的科學(xué)內(nèi)涵,從而實現(xiàn)對既有知識的整合與深化,達(dá)到“溫故而知新”的教學(xué)佳境。課程巧妙穿插了“荒野技能挑戰(zhàn)賽——鉆木取火”的視頻片段。在觀看視頻的過程中,學(xué)生以敏銳的觀察力捕捉關(guān)鍵細(xì)節(jié),并運(yùn)用批判性思維和邏輯推理能力,逐步剖析并歸納出燃燒所不可或缺的三大要素,培養(yǎng)學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)中至關(guān)重要的“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)。
[教學(xué)片段1]
師:同學(xué)們,人類最早應(yīng)用化學(xué)的變化之一就是燃燒,它給我們的生產(chǎn)、生活帶來了巨大的便利,我們不妨回想學(xué)過的化學(xué)知識,關(guān)于燃燒反應(yīng)的有哪些?
生:木炭、鐵絲和鎂條都能燃燒!
師:那么這些反應(yīng)的共同點有哪些?
生1:放熱、發(fā)光。
生2:都能夠與氧氣產(chǎn)生劇烈的氧化反應(yīng)。
師:回答得很好,確實燃燒表現(xiàn)為劇烈的氧化反應(yīng),就是可燃物與氧氣之間QUNDXkv0uOd93t6YNBDFleNNUBvwTMQl//UxUjBBU8c=發(fā)生的??墒?,燃燒是在什么條件下產(chǎn)生的?先讓我們看看視頻片段吧。(教師播放“荒野技能選拔賽之鉆木取火”的視頻)
師:取火成功了,他們采用了什么方式?
生1:首先是用力鉆木條,然后輕輕吹。
師:石頭呢?為什么?
生1:不可以,因為石頭不能燃燒。
師:你說得特別好,任何可燃物都有一個著火點,也就是燃燒需要的最低溫度。那我們就來總結(jié)一下,分析視頻里的取火方式,找出燃燒需要的條件。
生:溫度和可燃物都達(dá)到著火點,然后輸送氧氣。
師:是的,但這只是我們的猜想,那么是這三個條件都具備才可以燃燒,還是滿足其一就能燃燒?下面進(jìn)行相關(guān)實驗。
(二)設(shè)計探究方式以及思維模型構(gòu)建
首先,明確燃燒的三個基本條件:可燃物、溫度達(dá)到著火點、與空氣(或氧氣)接觸。題目中已經(jīng)給出了可燃物(白磷和紅磷)這一條件,接下來,我們需要通過實驗來探究“溫度達(dá)到著火點”和“與空氣(或氧氣)接觸”這兩個條件對燃燒的影響。也就是說是需要完全具備還是具備其一即可?利用所給的儀器和藥品設(shè)計實驗方案。
[教學(xué)片段2]
師:演示教材實驗。(按照人教版教材中的實驗圖認(rèn)真演示“探究燃燒的條件”)
生1:白磷在銅片上燃燒,有很多白煙產(chǎn)生,但白磷在熱水中以及紅磷在銅片上都未曾燃燒。
師:那么對比實驗有哪些?這些實驗的結(jié)論都是什么?
生2:形成對比實驗的可以是熱水中的白磷和銅片上的白磷,足以顯示只有具備著火點的溫度,才可以燃燒。
師:解釋得很好,那么讓銅片上的紅磷燃燒需要什么條件?
生:通過加熱達(dá)到紅磷的著火點。
師:那要想讓熱水中的白磷燃燒有什么辦法?
生:注入一定的氧氣。
師:比較實驗現(xiàn)象后獲悉:是否必須具備三個條件才可燃燒?
生:必須都具備。
教師巧妙地采納了學(xué)生討論后得出的最優(yōu)方案,精心引導(dǎo)學(xué)生細(xì)致地觀察每一個細(xì)微的實驗現(xiàn)象,隨后總結(jié)出:燃燒這一化學(xué)過程必須嚴(yán)格同時滿足“三個必要條件,且三者缺一不可”的重要結(jié)論。借此契機(jī),教師進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生,構(gòu)建了關(guān)于燃燒條件清晰而深刻的“三角”思維模型(如圖1所示)。
隨后,教師引領(lǐng)學(xué)生以小組形式深入探討現(xiàn)有教材裝置存在的局限,將任務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計并組裝一套新穎的實驗裝置。為促進(jìn)學(xué)生思維的系統(tǒng)性與邏輯性,教師首先啟動了一場深入的交流對話,聚焦于實驗設(shè)計方案構(gòu)建的基本原則與策略,并形象地展示了如圖2所示的控制變量思維框架。
當(dāng)學(xué)生圓滿達(dá)成其分組設(shè)計任務(wù)之際,教師篩選出幾個具有標(biāo)桿意義的實驗藍(lán)圖(見圖3),并巧妙地借助手機(jī)同屏技術(shù),在大屏幕上展示這些設(shè)計精髓。首先,小組1憑借其非凡的創(chuàng)造力,設(shè)計出圖3(1)所示的裝置,該裝置不僅精準(zhǔn)地探究了燃燒的必要條件,還巧妙地規(guī)避了五氧化二磷有害氣體直接排放至空氣的問題,彰顯了強(qiáng)烈的環(huán)保意識。緊接著,小組2則以卓越的創(chuàng)新能力,在圖3(2)裝置中實施了精妙絕倫的改良。他們明智地更換為單孔膠塞,并巧妙地增設(shè)了帶氣球的導(dǎo)管,這一舉措有效緩解了氣壓的激增。經(jīng)過一番熱烈而深入的集體討論與細(xì)致分析,全班師生達(dá)成共識,一致推舉小組2的實驗方案最優(yōu)(如圖3〈2〉所示)。
教師借助學(xué)生間跨組別的互評機(jī)制,不僅目睹了他在實驗操作技能、批判性思維能力及創(chuàng)新思維能力上的顯著提升,更見證了綠色環(huán)保意識的深刻根植。
(三)探究滅火的原理
萬物皆具二元性,火焰可以烹飪美食、冶煉鋼鐵,極大地推動了人類社會的繁榮與文明。然而,一旦失控,火焰亦可瞬間轉(zhuǎn)為毀滅性力量,吞噬生靈與財富,故防控火患刻不容緩。因此有必要探討滅火的原理。
[教學(xué)片段3]
師:燃燒為我們的生活帶來了諸多便利與光明,然而,若對火的使用不慎,則可能引發(fā)火災(zāi)。鑒于已對燃燒的必要條件有了深入的理解,接下來,師生攜手共探滅火之道。以熄滅蠟燭火焰為例,思考并分享你們所能想到的所有熄滅蠟燭的方法。
師:請5名同學(xué)上來分享熄滅蠟燭的方法和原理。
生1:我將水噴在蠟燭的火焰上,原理是讓溫度達(dá)不到著火點的需要。
生2:我會將二氧化碳注入蠟燭火焰上,原理是斷絕燃燒需要的氧氣。
生3:我將沙子傾覆到蠟燭火焰上,是為了讓蠟燭燃燒的氧氣斷絕。
生4:我用剪刀將蠟燭芯剪掉,讓可燃物斷絕。
生5:我沒有材料可選擇了,只能用嘴吹滅蠟燭,也是斷絕氧氣。
師:這幾位同學(xué)的觀點大家都認(rèn)同嗎?
生6:第五位同學(xué)說得沒有道理,用嘴將蠟燭吹滅并不能隔絕氧氣,應(yīng)該是降低著火點。
師:究竟是不是這樣?我們不妨用嘴輕輕吹自己的手背感覺一下?
生:很涼的感覺,所以吹蠟燭的原理應(yīng)該是將著火點的溫度降低了。
師:同學(xué)們的表現(xiàn)非常棒,我們要給予熱烈的掌聲!
師:有很多種滅火的措施,其原理就是想辦法將可燃的三個條件破壞掉。
在本節(jié)課程中,教師提出一個深入探討的議題:依據(jù)熄滅蠟燭的實踐操作,并結(jié)合廣泛的生活經(jīng)驗,分析滅火的原理。分析后,學(xué)生不難洞察,滅火的精髓在于巧妙地瓦解燃燒所必需的各項條件,只需巧妙破除其中任一環(huán)節(jié),即可實現(xiàn)有效滅火的目標(biāo)。教師進(jìn)一步引領(lǐng)學(xué)生對“燃燒條件——三者相輔相成,缺一不可”與“滅火原理——三者之中,破壞其一即足以奏效”這一對看似矛盾實則相輔相成的概念進(jìn)行深刻的對比剖析?;诖?,教師引導(dǎo)學(xué)生對“火三角”模型進(jìn)行了全面的審視與完善(如圖4所示)。
(四)現(xiàn)實F6Lvm86JdaUKXo6SIT0Zv9Ea6uxV80O5QHnfwS5Kihs=生活中的滅火應(yīng)用
本章節(jié)精心設(shè)計了一系列小組研討活動,這一過程不僅強(qiáng)化了學(xué)生將理論知識應(yīng)用于實踐的能力,還著重培養(yǎng)了他們運(yùn)用化學(xué)原理剖析復(fù)雜現(xiàn)實問題的能力,鼓勵學(xué)生在面對日?;瘜W(xué)現(xiàn)象時能夠理性分析,并在此過程中樹立深厚的社會責(zé)任感。隨后,課程巧妙地融入了一個名為“一高一低蠟燭燃燒實驗”的互動環(huán)節(jié),該環(huán)節(jié)創(chuàng)新性地采用了“設(shè)疑—觀察—反思”的教學(xué)模式。
[教學(xué)片段4]
師:請同學(xué)們觀看相關(guān)視頻,認(rèn)真思考火災(zāi)發(fā)生時,你怎么處理?
場景一:在進(jìn)行科學(xué)實驗時因為酒精燈內(nèi)酒精泄漏在實驗桌上著火;場景二:夜里煤氣有泄漏的現(xiàn)象;場景三:電視機(jī)突然燃燒;場景四:自己身體上大范圍燃燒;場景五:森林燃起大火;場景六:在廚房炒菜過程中不慎油鍋著火。
生:針對不同的火情,探討不同的滅火方式,交流經(jīng)驗并評價。
師:如果你在火災(zāi)現(xiàn)場,在逃跑的過程中,是應(yīng)該直立還是匍匐?原理是什么?
演示實驗:大燒杯里有兩根蠟燭,一高一低。
生:高的應(yīng)該最先熄滅。
師:認(rèn)真思考,為什么高的最先熄滅?
生1:因為受熱膨脹后的二氧化碳會上升到燒杯的上方。
師:說得好!由此思考火災(zāi)發(fā)生時我們要怎么做。
生:前行的時候彎下腰貼近地面。
師:火災(zāi)自救的方式有很多,你們還知道哪些?
學(xué)生分組討論。
師:這節(jié)課之后,你們有什么收獲?
生1:我們知道了什么條件能燃燒,也知道了是怎樣燃燒的,重要的是明白了用不同的滅火方式撲滅不同的火。
生2:在實驗設(shè)計過程中,我們要通過對比實驗來設(shè)計某一因素,還要綜合考慮杜絕環(huán)境污染。
生3:火場自救的方式還包括運(yùn)用化學(xué)原理,我們可以掌握這些技巧。
師:燃燒這一自然現(xiàn)象,既賦予了我們溫暖與光明,也潛藏著危險與挑戰(zhàn)。人類對燃燒與滅火機(jī)制的探索,始終保持著不懈的熱情與深入的鉆研。
教師巧妙地運(yùn)用了視頻播放這一新穎的教學(xué)手段,精心編織了一個將知識活學(xué)活用的生動場景,旨在顯著提升學(xué)生的實踐性和應(yīng)用性。教師通過PPT課件,生動模擬了真實的火災(zāi)現(xiàn)場,促使學(xué)生能夠即時將課堂所學(xué)靈活應(yīng)用于解決實際問題中,從而實現(xiàn)對學(xué)習(xí)成效的有效檢驗與鞏固。不僅如此,教師勇于突破傳統(tǒng)教學(xué)的界限,精心構(gòu)建多元化的“實踐性情境”,通過組織“滅火器使用實操演練”,讓學(xué)生在親身體驗中深刻掌握滅火器的性能與操作要領(lǐng),實現(xiàn)理論知識向?qū)嵺`技能的順利轉(zhuǎn)化。教師還鼓勵學(xué)生勇于跳出傳統(tǒng)框架,探索知識的廣闊天地,通過創(chuàng)設(shè)“拓展性情境”,如提出“燃燒是否必然需要氧氣”,引導(dǎo)他們利用網(wǎng)絡(luò)資源或參與化學(xué)興趣實驗進(jìn)行深度思考與探究。
四、基于問題導(dǎo)向的初中化學(xué)教學(xué)實踐的反思
(一)構(gòu)建解決問題的學(xué)習(xí)過程
巧妙設(shè)問、深刻剖析直至圓滿解答,構(gòu)成了學(xué)習(xí)的主旋律。學(xué)生需要積極構(gòu)建自己的化學(xué)思維大廈,從而提高跨越情境界限、靈活應(yīng)對各類化學(xué)難題的能力。以“燃燒與滅火”這一教學(xué)單元為例,教師以匠心獨運(yùn)的方式,將深奧的化學(xué)原理轉(zhuǎn)化為一系列既開放又貼近生活的核心問題,深深植根于日常生活的土壤中,旨在激發(fā)學(xué)生的探索熱情與好奇心,引導(dǎo)他們主動探尋答案。
(二)轉(zhuǎn)變認(rèn)知的知識建構(gòu)
在“燃燒和滅火”一課中,教師巧妙地利用學(xué)生熟悉的“打火機(jī)”作為切入點,成功地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心。在本課中,教師設(shè)計了紅磷和白磷在不同條件下的燃燒實驗,讓學(xué)生通過對比實驗現(xiàn)象來發(fā)現(xiàn)影響燃燒的因素。這種實驗探究的方式不僅培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力和動手能力,還使他們在實踐中深化了對燃燒條件的理解。教師通過讓學(xué)生記錄實驗現(xiàn)象、測量溫度等數(shù)據(jù),引導(dǎo)學(xué)生分析這些數(shù)據(jù)與燃燒條件之間的關(guān)系,成功地培養(yǎng)了學(xué)生的證據(jù)推理能力。最后,教師通過提出實際問題并引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決問題的方式,實現(xiàn)了對知識的遷移應(yīng)用。
(三)構(gòu)建思維模型,雜亂思維邏輯化
在教學(xué)中,教師不僅致力于知識的詳盡傳授,更匠心獨運(yùn)地將學(xué)科核心素養(yǎng)深度融合于課堂中,尤其是聚焦于“控制變量法”與“火三角”這兩個核心思維模型的構(gòu)建。此舉不僅顯著加深了學(xué)生對“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”這一化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的領(lǐng)悟與掌握,還卓有成效地促進(jìn)了學(xué)生良好學(xué)科思維模式的形成。在學(xué)習(xí)過程中,借助“控制變量法”這一強(qiáng)有力的思維工具,學(xué)生在探索燃燒條件的實驗設(shè)計上迸發(fā)出驚人的創(chuàng)造力與想象力。與此同時,教師在指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建思維模型的過程中,還巧妙地引導(dǎo)學(xué)生將原本模糊、雜亂的思維活動梳理成清晰、有條理的語言或圖示表達(dá)。本節(jié)課最為顯著的亮點在于其獨特的“雙軌并行”教學(xué)理念:既及時關(guān)注學(xué)生的思維動態(tài)過程,又長遠(yuǎn)規(guī)劃學(xué)生邏輯學(xué)科思維習(xí)慣的養(yǎng)成。
(作者單位:廣州市從化區(qū)流溪中學(xué))
編輯:溫雪蓮
作者簡介:廖小燕(1977—),女,漢族,廣東廣州人,本科,中學(xué)化學(xué)一級教師,研究方向:初中化學(xué)教學(xué)。