“问题导学法”的实践研究

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摘要：以人教版必修2第一章第二节《元素周期律》第二部分——“元素周期律”的教学为例，介绍化学理论课的课型研究和“问题导学法”在中学化学常态课的教学实践。

关键词：元素周期律;问题导学法;课型;化学理论课

文章编号：1008-0546（2015）09-0052-06 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2015.09.017

一、教学设计背景

1. 课型研究在中学化学常态课教学中的重要性

课堂教学的课型泛指课的类型或模型，是课堂教学最具有操作性的教学结构和程序。现代教学理论认为，教学过程结构是课型分类的主要依据之一，特定的课型必然有特定的教学过程结构。教师通过对课型的研究，能更好地掌握各种课型的教学目的、教学结构、教学方法等方面的规律，提高教学设计、实施和评价的能力。

2014年，广州市化学教研室发布了教学研究成果《中学化学基本课型研究》，研究者对各种类型的课在教学观、教学策略、教材、教法等方面的共同特征进行抽象、概括的基础上形成的五种化学基本课型，分别是：元素化合物课、概念原理课、技能（程序）课、高级技能（问题解决）课，复习课。教研室并对每种课型给出了科学取向教学论指导下的一些建议，例如原理课的显性教学任务：（1）知道原理是什么（如果—那么，原因—结果）。（2）知道原理为什么是这样的。（3）运用原理去办事 （解释、预测或控制变量之间的相互作用）。（4）辨明新原理与有关原理的关系，形成原理系统，学习方式有例规法和规例法等。

笔者根据所学到的教学理论对人教版教科书《化学必修2》的教学内容逐一进行了课型教学实践研究，充分认识到课型研究在常态课教学中的重大作用，深刻认识到教师对不同课型的理解和组织对常态课教学成败的举足轻重的影响：

（1）教师应针对不同的课型设计教学目标，例如对同一知识点，在新授课和复习课的教学目标应有所不同。而不同的教学目标应采取不同的教学活动来实现。

（2）元素化合物课、概念原理课、技能（程序）课、高级技能（问题解决）课这些特定的课型有着其特定的教学过程结构，教师能够熟悉的话，必然很大程度地减轻备课的压力，提高课堂效率，尤其是对新手教师而言。

2. “问题导学法”对化学理论课教学的指导意义

“问题导学法”教学起源于美国教育学家杜威的“从做中学”的解决问题的思维方法。使之形成理论并作出新发展的是美国心理学家布鲁纳，他在《发现的行为》一文中指出：“发现不限于寻求人类尚未知晓的事物，确切地说，它包括用自己的头脑亲自获得知识的一切方法。”

“问题导学法”是依据所教学生的知识层次、能力层次、智力层次的总体水平，而对范例教学要素探究学习和对问题解决学习进行优化的教学策略。该模式以教材或补充教材为基础，以问题为杠杆，既重视教师指导、点拔、示范的教的过程，更注意学生主体意识、主动学习、能力迁移、自主探究的学的过程;以教为前导，以学生为主体，着眼于提高课堂教学效率和课堂教学的四维目标，即传授知识（基础目标）、培养能力（主体目标）、发展智力（深化目标）、塑造人格（主体目标），以实现课堂教学形式的根本性转变。

所以“问题导学法”和传统的“讲授法”为主的教学方法明显不同，“问题导学法”提倡不把现成的知识提供给学习者，而是从青少年好奇、好问、好动的心理特点出发，在教师的引导下，依靠教师和教材所提供的材料，让他们自己去发现、回答和解决问题，使他们成为知识的发现者，而不是消极的接受者。“问题导学法”能很好地体现现代教育学中的“以教师为主导，以学生为主体”教学原则。

而化学概念（理论）课的教学目标重视概念的建立过程，要让学生感受、理解概念和理论的产生和发展过程，培养学生的思维能力、科学精神和创新意识。这就要求教师在上概念（理论）课时，（1）要提供尽可能充足的实验事实或数据，帮助学生形成概念。（2）要注意运用准确、简明和逻辑性强的语言，通过归纳的方法，抽象化学事实和化学现象的本质特征，或通过演绎的方法，分析新概念与原有概念的异同，给概念下定义。（3）要在初步建立概念后，通过正、反例分析以及范围、条件的讨论，帮助学生理解概念（理论）的内涵。（4）要在初步建立概念的基础上，及时通过概念的运用，巩固概念，并在后续学习中发展概念。

故此，在化学概念（理论）课的教学中应用“问题导学法”：（1）可用问题引导学生学习概念（理论）的内涵和外延，达成教学目标。（2）化学概念（理论）课缺少直观、形象的实验，比较枯燥，可用问题组组织学生展开交流、讨论，引起学生学习的兴趣，发挥学生的主体作用。

近年来，我校大力开展“20+20” 高效课堂下实践“问题导学，启迪思维”的课堂教学研究。笔者也借此春风，在课型研究的同时渗透“问题导学法”，开展了校级小课题研究《以“问题导学”为利刃，破解化学基本理论的学习障碍——<物质结构 元素周期律>的教学实践研究》。下面谨据切身感受，以“元素周期律”这一部分的教学为例，对“问题导学法”在化学理论课的应用谈谈一孔之见。

二、教学内容的分析选择

1. “元素周期律”在中学化学的重要性

《化学课程标准》要求学生“能结合有关数据和实验事实认识元素周期律，了解原子结构与元素性质的关系”，教师据此一般会提出必修内容的知识与技能目标要求：（1）通过表格分析有关数据（原子核外电子排布、原子半径、元素的主要化合价等），认识元素周期律。（2）通过实验探究和事实，能以第三周期为例，认识同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。

元素周期律的学习属于概念理论课，化学概念理论的教学是掌握化学知识的关键，是学生学习化学运用科学的基础，在中学化学中具有举足轻重的地位。

元素周期表和元素周期律是学习和研究化学的重要工具，元素周期表的认识对学习化学有着非常重要作用。著名化学家傅鹰曾经说：“我们可以毫不夸大地说，若无周期律，特别是周期表，化学就不可能有今天。”

元素周期律是对元素性质呈现周期性变化实质的揭示，通过本节的学习，可以使学生对以前学过的知识进行概括、综合，实现由感性认识上升到理性认识;同时，也会以此理论来指导后续学习（它是选修3必要的基础知识），所以，学好元素周期律是十分重要的。

2. “元素周期律”的学习障碍调查及原因分析

元素周期律知识尽管具有较强的逻辑性，教学中会呈现丰富的实验和事实让学生分析，学生应该能基本掌握相关内容的。但据笔者访谈学生得出的调查结果，学生往往觉得周期律容易掌握某一部分，但整体的变化规律难以掌握，并且大部分学生不会应用周期律来解决实际的化学问题。

为什么会出现这样的学习障碍呢？笔者认为主要有如下的原因：

（1）在元素周期律的教学中，教师没能体现出教材本身的逻辑系统，不重视理论推理，致使学生的逻辑思维能力培养不到位。

（2）元素周期律实质上就揭示了微观结构和宏观性质之间的内在联系，虽然原理简单，但是学生在进入高中学习后，第一次接触宏观现象与微观结构之间的结合点，在理解和掌握原理上都存在困难，加上教师容易在教学中以“讲授法”为主，这就致使学生很容易落入死记硬背、生搬硬套的化学学习误区。

（3）在应试模式下的教学，存在着一种怪圈——初、高中化学教学的课时和内容都有很大的“缩水”，教和学屈服于应试，一切以解题为终极目标。该模式导致学生对化学知识体系的认识支离破碎，化学基本观念含糊，理性思维不到位，学科素养大大降低。

3. 解决“元素周期律”的学习障碍的教学策略

那么，如何引导学生建构化学基本观念、认识元素性质与原子结构的内在联系呢？笔者认为应该重点考虑以下几点：

（1）精心设计教学，在教学中进行有效组织，衔接好初高中知识

本章要学习的“物质结构、元素周期律”知识，在初三课本上册第四单元“物质构成的奥秘”这一章中都有简单介绍，如原子结构、元素周期表、离子的形成等，但学生并不清楚这些知识之间的内在联系，而必修2的第一章内容就是要在初中有关知识的基础上向纵深发展——去认识原子结构和元素周期表的内在联系，再通过数据的分析和实验的体验来认识元素周期表中同主族、同周期元素的性质与原子结构的关系，进而揭示元素周期律，认识到元素的“位—构—性”之间的关系。因此教材的前两节的编排顺序不仅是体现化学史实，更重要的是便于学生在旧知识的基础上，产生新的认知。

新旧知识联系点：

（2）增加课时，以降低难度

由于本校学生基础较差，“元素周期律”这一本应1个课时能讲完的内容，在本校是不可能完成的。为了让学生掌握更为牢固，笔者决定安排2课时完成教学任务，1.5课时为新授课，0.5个课时为练习课。

（3）充分利用课前预习达成教学效果

教材安排了两个科学探究，让学生理论推理，借助实验和事实分析，应用归纳法和演绎法，揭示元素性质呈现周期性变化的实质。一些可以在课堂上当堂完成的内容，例如，填写教材P14页表中所缺的内容和对表中各项内容绘制图表，但由于学生基础薄弱，如果在课堂上完成，耗时多，效果不好，但改为课前预习后，由于化学科周课时只有2-3个课时，学生有充分时间可以顺利完成要求，教师也能及时收回预习提纲进行批改，并能有效检查学生完成情况，对课堂教学形成有效反馈。

（4）注重探究学习与用教科书教

在教学中，根据探究学习的现实需要，对教科书进行“添加”或“整合”，创设探究情境，使学生的探究活动积极性迸发出来。例如：在“科学探究1”中，利用“山东版”教材资源，添加了一个绘制图表的探究活动，一方面既能培养学生处理数据的能力和利用数据得出结论的意识，另一方面又增强了教材的启发性。再如：在“科学探究2”中，虽然本校学生不能人人都能设计实验，但仍然整合了“山东版”教材资源，要求学生设计实验，并写出实验方案，这一方面给优生一个锻炼的机会，另一方面促使大部分学生能自觉查阅课本，达到课前预习“分组实验”的效果。

（5）利用“问题导学法”引导学生理性思考，发挥学生的主体作用

教学中多次创设问题情境，教学内容以问题的形式呈现，学生在不断提出问题，研讨问题，解决问题中逐步理解学习内容，从而使学习过程成为不断提出问题，解决问题的探究过程。在教学中给学生留有一定的研究和创造空间，增强课堂的开放性，让学生透过现象看本质，领会知识的内涵，发现知识间的逻辑联系，有序建构知识体系并充分而舒展地表达、发展、创新。这样才能促进学生深刻理解并掌握化学核心知识和理论，在对知识的理解运用中形成基本观念，逐步形成理性思维。

（6）增加探究活动内容，有利于学生识记基础知识

在“阅读探究”中增加了“最高正价”、“最低负价”、“气态氢化物的化学式”、“最高价氧化物的化学式”、“最高价氧化物对应水化物的化学式”等书写内容，能让基础薄弱的学生更加牢固地掌握一些基础知识。

三、教学流程的设计

教学片段1：以图表为载体，寻找元素周期律

[课前预习1]填写教材P14页表中所缺的内容。

[课前预习2]与你的小组成员一齐对表中各项内容进行比较、分析，寻找其中的规律。

[作图1]在右图（图见附录1）中继续画出3-18号元素以原子序数为横坐标、原子的最外层电子数为纵坐标的直方图。观察所画图形，与你的小组同伴们讨论，你的结论是什么？

[作图2]在右图（图见附录1）中继续画出3-18号元素以原子序数为横坐标、原子半径为纵坐标的折线图。对于原子半径的变化（稀有气体元素暂不考虑），与你的小组同伴们讨论，你的结论是什么？

[作图3]在右图（图见附录1）中继续画出3-18号元素原子序数为横坐标、元素的主要化合价为纵坐标的折线图。对于元素主要化合价的变化，与你的小组同伴们讨论，你的结论是什么？

设计意图：1～18号元素的元素符号、原子结构示意图是学生必须掌握的内容，因此必须让学生独立表格缺少的内容，作为对学生上一节学习情况的检测。基于学生基础薄弱，将课堂完成的部分耗时长的内容改为让学生课前完成，减少课堂容量。

教学片段2：化学史引入，问题导问，深入理解“结构决定性质”

[课堂引入]化学史中镓的性质的推断故事

[问题思考]结合周期表，你认为门捷列夫依据什么准确预言了类铝（镓）的性质？你能更具体补充二者结构和性质（半径、化合价、金属性等）有何联系及区别？为什么？

[点拨]同族——最外层电子数相同——主要化合价相同;镓比铝电子层多——镓比铝原子半径大——镓比铝失电子能力强——镓比铝金属性强。

[板书]结构决定性质，性质反映结构。

[思考]同周期的元素也会存在规律吗？

设计意图：先复习同族元素性质递变，激发学生的学习主动性，引导学生抓住“位、构、性”三者之间的关系这一主线， 再引领学生用同样的科学思路探究同周期元素。

教学片段3：展示图表，层层导问，揭示同周期的原子结构和化合价变化规律

[投影]学生提供的优秀的“最外层电子数随原子序数变化图”。

[思考]随着原子序数的递增，元素的原子最外层电子排布呈现什么变化？最外层最多能容纳多少个电子？

[答案及投影]随着原子序数的递增，元素的原子最外层电子排布呈现周期性变化。最外层最多能容纳8个电子。

[投影]学生提供的优秀的“原子半径随原子序数变化图”。

[教师讲解]稀有气体元素的原子半径测定与相邻非金属元素的测定依据不同，而不同来源的数据是没有比较价值的，所以没有提供稀有气体元素的原子半径数据。

[提问]⑴随着原子序数的递增，元素的原子半径呈现__________ 变化。

（2）电子层数相同的元素的原子随原子序数的增加，半径逐渐______________ 。

（3）最外层电子数相同的同主族元素，电子层数越多，半径______________ 。

（4）原子半径最小的是_____________原子。

[讨论]下面我们通过讨论影响原子半径的因素来深入理解原子半径的递变规律：

（1）原子核内质子对核外电子有何作用？

（2）电子层数相同时，核内质子数对半径是如何影响的？

[讲述]非常对。当核外电子排布相同时，核内质子数越多，核对核外电子的吸引力就越强，半径就越小。

[讨论]那么同一种元素的原子和离子半径有何规律？（利用“人添减厚衣”形象说明）

[小结板书]影响原子半径的因素：

电子层数相同，质子数越多，吸引力越大，半径越小;

最外层电子数相同，电子层数越多，电子数越多，半径越大。

另外：阳离子半径<其原子半径，阴离子半径>其原子半径

[讲述]从上面的活动中，我们了解到，随着原子序数的递增，元素的原子结构呈周期性变化，那么元素的性质是否也有周期性变化呢？我们先来分析一下元素的主要化合价是否也有周期性的变化。因为化合价是元素表现出来的性质。

[展示]学生提供的优秀的“最高正价、最低负价随原子序数变化图”。

[简述]表中给出的是元素的最高化合价和最低化合价，某些元素还是许多其他常见价态。

[思考并填空]⑴随着原子序数的递增，元素的化合价呈现 ____________变化。

（2）最外层电子数、最高正价与最低负价之间有什么关系？

（3）哪些元素的化合价有什么特殊之处？

（4）最高正价存在于什么物质中？最低负价存在于什么物质中？

设计意图：展示图表能给学生直观的周期律感受，并指导学生将所给信息条理化，同时准确表述所得结论;通过问题组，降低学生理解难度，引导学生自主归纳1-18号元素最外层电子数、原子半径、主要化合价的变化规律。

教学片段4：实验探究第三周期金属元素的金属性强弱

[实验探究]请你利用所给仪器和试剂设计、完成实验，验证你对钠、镁、铝三种元素原子失电子能力相对强弱的预测。（注意设计对比实验时只能改变一个条件，其他条件要相同。）

试剂：酚酞，面积相同的镁条和铝条，盐酸（1mol/L），蒸馏水。

仪器：烧杯，试管，表面皿，酒精灯，试管夹、砂纸

实验记录：（预习时填写实验内容，其他课堂上边做实验边记录）

[讨论]⑴回忆钠与水反应的现象，比较钠和镁与水反应的难易程度。

（2）比较镁和铝与盐酸反应的难易程度。

（3）比较钠、镁、铝的最高价氧化物对应的水化物（氢氧化物）碱性强弱。

[讨论]通过以上实验和讨论，你能推断出钠、镁、铝的金属性强弱吗？

[思考]你能从原子结构角度解释钠、镁、铝的金属性递变规律吗？

（1）写出钠、镁、铝的原子结构示意图;

（2）钠、镁、铝的原子半径递变关系;

（3）原子核对最外层电子的吸引力递变关系。

[小结]对于同一周期的元素，随着原子序数的递增，原子半径越小，原子核对最外层电子的吸引力越大，失电子能力越弱，金属性越弱。

[思考]钠失去1个电子，铝失去3个电子，是否说明钠的金属性比铝弱？

设计意图：改编科学探究，可降低难度，使学生一方面能养成探究意识，另一方面又能有效压缩课堂容量;充分利用教材中资源培养学生实验操作能力、观察能力;通过问题组分解问题以降低学生理解难度，强调元素性质与原子结构的关系，突出教学重点，帮助学生扫清思维误区。

教学片段4：事实分析第三周期非金属元素的非金属性强弱

[投影]学生完成空白部分，并上黑板书写。

[问题思考]通过以上讨论，你能推断出硅、磷、硫、氯的非金属性强弱吗？

[点拨及投影]     Si    P    S    Cl

非金属性逐渐增强

[问题思考]你能从原子结构角度解释硅、磷、硫、氯的非金属性递变规律吗？

（1）写出硅、磷、硫、氯的原子结构示意图;

（2）硅、磷、硫、氯的原子半径递变关系;

（3）原子核对最外层电子的吸引力递变关系。

[点拨及投影]对于同一周期的元素，随着原子序数的递增，原子半径越小，原子核对最外层电子的吸引力越大，得电子能力越强，非金属性越强。

[问题思考]氯得到1个电子，硫得到2个电子，是否说明氯的非金属性比硫弱？

[点拨]非金属性与得电子能力有关，但与得电子数无关。

[投影]通过以上对第三周期元素性质的比较，我们可以得出结论：

Na   Mg   Al   Si   P   S   Cl        Ar

金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强   稀有气体元素

设计意图：通过改编表格，提供比教材更丰富的事实，使学生掌握常考物质的化学式，并得出第三周期非金属元素的非金属性递变规律，从而培养学生归纳概括能力;通过问题组分解问题以降低学生理解难度，强调元素性质与原子结构的关系，突出教学重点，帮助学生扫清思维误区。

四、教学设计反思

在中学无机化学知识系统化、结构化的过程中，元素周期律起着举足轻重的核心作用。学好这部分知识，对化学学习是十分重要的。

元素周期律和元素周期表中蕴含着非常丰富的科学方法和人文精神，是培养学生创新精神和实践能力的一个重要载体，而且一直处于不断的变化之中，这些内容在拓宽学生知识视野、激发学生学习兴趣、改进学生学习方式、增强学生情感体验、培养学生创新精神、提高学生实践能力等方面有着非一般的功能。

本课时的设计，针对学生认识现状和前概念，教学基于学生已经在初中和必修1已经积累大量的感性素材。如果在教学中从学生所熟悉的初中和必修1的内容入手学习，低起点，小台阶会降低学生对新知识的陌生度，达到温故知新的效果。而由于课时限制和学生基础薄弱，在教学过程中，我充分利用教材资源解决了基本理论课的枯燥感，教学中多次创设问题情境，教学内容以问题的形式呈现，学生在不断提出问题，研讨问题，解决问题中逐步理解学习内容，从而使学习过程成为不断提出问题，解决问题的探究过程。这发挥了学生的主体作用，也让学生能自主构建知识，解决教学重难点：元素性质与原子结构的关系。

笔者用此设计在从教的四个班级开展教学实施，学生反映能较好地掌握元素周期律，并且通过跟踪调查，发现学生都能较好地应用元素周期律解决化学问题。但应再加强课堂语言的生动性，使学生更加对化学感兴趣和利于理解理论知识。

参考文献

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