基于实验过程中问题生成与思考的模型建构
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作者:柳文龙
以实验为主体的探究活动，能使学生体验科学研究的过程，发现实验过程中的问题，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力，是新课程的基本理念。运用教材提供的实验素材，充分调动学生主动参与探究实验的积极性，引导学生实验、观察、调查、资料收集、阅读、思考、讨论等多种方式，通过问题的提出、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等活动，增进对科学探究的理解，发展科学探究能力。下面，以粗盐的提纯为例，从四个层次方面详述在实验过程中如何构建问题生成与思考的教学模型。
一、问题的预设
教学的“预设”就是“事先筹划”，即教师在教学活动开展之前对教学目标、教学内容、教学过程、教学方法等进行预先的设计和筹划。就化学实验教学而言，“预设”主要表现在：对实验方案设计的预设，对实验仪器选择的预设，对实验操作方法、步骤的预设，对实验现象的预设，对实验结果分析的预设等。然而，教学不只是单纯的“预设”，更是发现、创新与开发的过程。完全按照预设进行教学，课堂必然变得机械、沉悶和程式化，使教学的生命力在课堂中得不到充分发展。
例如，粗盐的提纯实验教学中，由浅入深不断提出问题，使实验过程变成学生不断发现问题、提出问题、解决问题的探索过程：（1）粗盐经溶解、过滤后所得的滤液并不只是NaCl的溶液，仍然含有少量可溶性杂质，如MgCl2、CaCl2、CaSO4、泥沙等，需要进一步检验并逐一除去，除杂时应选用什么试剂？（2）除去混在粗盐中的杂质先后顺序如何？（3）除去MgCl2和CaCl2杂质时，所加的试剂能否调换次序？是否有第二种选择，甚至第三种选择呢？（4）如何确定所获得的产品是否纯净？（5）如何计算粗盐中氯化钠的含量？（6）实验室粗盐提纯能否转化为工业上食盐的精制？等等。通过这些问题的预设，让学生在讨论、交流、分析、思考中，培养对实验的兴趣，提高实验探究能力。
二、问题的生成
问题的生成是指师生在交往、互动中，即时生成的新问题、新思考、新方法。其方式主要有：从教师课堂预设中生成，从课堂教学过程中生成，从课后反思中生成。其特点是：随机性、动态性、多样性和隐蔽性。问题的生成性对教学活动具有积极作用，课堂上把生成性问题作为新的教学资源，使教学内容更加完善、更加精彩有味。就化学实验教学而言，问题生成主要有：（1）实验设计方案的生成性问题;（2）对实验仪器的不同选择、不同组合以及使用过程中的生成性问题;（3）出现预设之外的实验现象所产生的生成性问题;（4）对实验现象进行分析判断时产生的生成性问题等。
如粗盐的提纯实验中，最后要求用盐酸除去过量的除杂试剂NaOH、Na2CO3，教师预设的常规方案是用普通pH试纸测溶液的pH值至7或接近7。而学生提出：一是可用酸碱指示剂判断溶液显酸性;二是直接通过观察滴加盐酸后不再有气体产生，证明碳酸钠和氢氧化钠已除尽。对此，教师应主动引导学生讨论交流，让学生在争论中发现，用指示剂引入了新杂质而不可取;而第二个方案没有提出异议，这时可让学生进行实际操作，看是否可行。这样，通过问题的发现、讨论，既开拓了学生的思路，又提高了学生的实验分析能力。
由此可见，教师的预设应有弹性，才能为问题生成留下空间。即教师要以开放的心态设计出灵活、动态的“预”案，而不是周密细致、一成不变的“成”案。就是说，动态生成的教学设计“粗”些，这样可为课堂实施的“细”留下了足够的弹性时空，为知识的动态生成、学生的自主建构留有了余地，给学生带来意料不到的课堂“意外生成”，这样的堂课教学，才能最大限度地促进学生的思考深度、思辨能力的发展。此外，“不同”或“不当”实验操作（反向实验）、对实验变量（条件）控制不当、对实验数据记录处理错误等也常引发的学生生成性问题，教学过程中也应引起教师的重视。
三、问题的思考
现代教育心理学研究指出，学生的学习过程不仅是一个接受知识的过程，而且也是一个发现问题、分析问题、解决问题的过程。一方面是暴露学生产生各种疑问、困难、障碍和矛盾，另一方面也是展示学生发展聪明才智、形成独立个性与创新成果的过程。正因如此，教学过程中教师应重视学生探索新知的经历和获得新知的体验。
例如，粗盐提纯过程中，要求用过量氯化钡除去粗盐中硫酸根，再用过量碳酸钠除去过量的氯化钡。但是，学生发现过滤后的滤液中还可以检验出硫酸根离子。对此，教师应及时引导学生分析存在问题的原因，接着教师根据学生问题追问：如何做好补救措施？
又如，实验结束后，有学生问：取粗盐10g经提纯精制之后，最后称量得到的食盐质量大于10g。这是什么原因造成的呢？对此，教师一方面要引导学生从实验过程中试剂加入情况去分析，另一方面要从产品是否干燥去找答案。对于前者，教师要引导学生思考：除杂过程中加入过量的NaOH、Na2CO3二种物质中的钠元素最终都转化为NaCl中去，这是导致质量增加的重要原因之一。通过对实验问题的思考、分析和讨论，与此同时学生的实验探究能力得到了发展。
四、模型的建构
1.模型建构流程。模型建构是为了让学生把片段、零碎的知识或思维形成一个整体（系统），提高认知思维能力水平。就化学实验过程中问题生成与思考而言，基于上述实验中学生生成问题的类型，笔者设计了如下“基于实验过程中问题生成与思考模型”，如下图：
2.模型应用讨论。对化学实验教学而言，实验前教师做好充分的“预设”尤为重要，如：对实验方案设计的预设，对实验仪器选择的预设，对实验操作方法、步骤的预设，对实验现象的预设，对实验结果分析的预设等等，教师都应在实验前做好充分的准备，预设使我们的实验有章可循。但是，“预设”不是实验的全部，实际的实验过程，再完美的“预设”也无法覆盖学生“生成与思考”问题，学生“生成与思考”的问题充满不确定性，所以实验过程中问题生成与思考的主要模型应有一定的“开放”性。教学需要“预设”，更需要“生成”。教师课前可根据上述模型预设学生可能生成的问题，但课中不能回避生成问题，即使当我们面对无法回避的实验意外时也应该对它有正确的认识，应把生成的意外及时纳入预设的教学之中，及时捕捉教育时机，整合课堂生成资源，并把它当作教学资源去开发、利用，不断丰富课堂教学的内涵，碰撞出越来越多的学生之间以及师生之间的思维火花，二者的思维相互碰撞，相互启发，相互引导，最终达到动态共振，让课堂教学精彩纷呈。
责任编辑 黄日暖
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