方红梅 魏天文

【摘 要】“以问题情境为主线”的教学模式旨在研究教师根据教学目标和教材内容，在不同课程内容和课程类型的教学中，如何合理组织情境素材、创设问题情境主线贯穿整个教学课堂、逐层引导学生沿主线在真实情境中探究问题、完成对知识的构建，从而解决化学的实际问题，培养学生的创新精神和实践能力，使每个学生的核心素养得到不同程度的发展。

【关键词】问题情境 逻辑顺序 核心素养

化学是现代科学技术的重要基础，是与生产生活紧密联系的学科，情境素材丰富，可来源于社会生活、化工制造、学术研究、实验成果、图表数据、化学史料等，《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》也给出了很多情境素材使用建议。情境认知理论强调将学习的内容置于知识产生的特定社会情境中，使学习者参与真正的文化实践。情境教学不是提前将准备好的内容教给学生，而是在课堂上展现出与现实专家解决问题相类似的探索过程，提供解决问题的原型，并指导学生探索[1]。

“以问题情境为主线”的教学模式旨在研究教师如何合理组织情境素材，创设问题情境主线，逐层引导学生沿主线在真实情境中探究问题，完成对知识的构建，从而解决化学的实际问题，培养学生的创新精神和实践能力，使每个学生的核心素养得到不同程度的发展。

一、问题情境主线创设的基本模型

问题情境主线的创设是将情境素材与教学内容相结合，按照知识逻辑和学生的认知逻辑形成知识线，按照情境素材之间的大小包含关系及逻辑关系形成情境线，再将知识线和情境线融合成能承载化学知识和能力的具体的问题情境主线。形成情境线或知识线的逻辑顺序决定了问题情境主线的创设策略。

二、知识线的创设策略

知识内容的逻辑顺序必须满足知识发展和科学研究规律以及学生的认知发展规律。比如，“氧化还原反应”一课中，知识的逻辑顺序就是氧化还原反应概念的研究和发展顺序：得氧失氧→化合价升降→电子转移，以此知识线主导情境线的创设。此逻辑顺序以学生已有的得氧失氧的认知为基础，从宏观到微观再到本质，由表及里，逐步揭示氧化还原反应的本质，引导学生构建氧化还原反应的认识模型。

常见知识线的创设策略有四种类型。

第一，按照“宏观现象→微观探析→符号表征→建立模型”的逻辑顺序创设知识线。主要适用于探究体系中微粒的相关行为，如离子反应、化学平衡、盐类的水解和电解等内容。例如，离子反应的内容按照“氯化钠固体、氯化钠溶液的导电性实验→从氯化钠固体、氯化钠溶液的微观结构进行分析→用电离方程式进行符号表征→建立离子反应的概念模型”的逻辑顺序构建主线，既发挥了实验在化学概念形成中的重要作用，也体现了模型在揭示本质中的重要作用。

第二，按照“物质的用途→用价类观预测物质的性质→实验探究物质的性质→解决与物质相关的真实问题”的逻辑顺序创设知识线。主要适用于探究物质的性质。例如，“探究亚硝酸钠性质”可以按照“亚硝酸钠在肉类食品加工中的应用→用价类观预测亚硝酸钠的性质→实验探究亚硝酸钠与硝酸银溶液的性质、亚硝酸钠的氧化性和还原性→用探究得出的亚硝酸钠的性质解决亚硝酸钠中毒和工业废水中亚硝酸钠的处理问题”构建知识线。这体现了宏观和微观相结合的思想，强化了学生的证据推理意识。

第三，按照“物质的用途→物质的性质→物质的结构模型分析→符号表征化学反应”为逻辑顺序创设知识线，遵循“结构决定性质”的化学学科基本观念。主要适用于有机物的学习。例如，“乙醇”一课可以按照“乙醇的用途→乙醇的性质→乙醇的结构模型分析→符号表征乙醇的化学反应”创设知识线，使学生体会认识有机物的一般思路，强化有机物的认知模型。

第四，按照“个例→性质→归纳提炼规律→应用解决问题”逻辑顺序构建知识线。主要适用于化学原理的学习。例如，概念原理内容“元素周期律”按照“以第3周期的元素为个例探究性质→归纳提炼同周期元素性质的递变规律→用结构解释规律”创设知识线，探究过程借助实验和事实分析，从具体到抽象再到具体，有利于培养学生的逻辑思维能力。

三、情境线的创设策略

真實的情境素材由于其类型、大小的不同，导致了情境线的创设逻辑也不同。有的情境素材本身就有研究进程或理论发展的顺序，如合成氨发展史，科学家研究合成氨的发展过程就是一条情境线。有的素材情境小而散，如碳酸钠和碳酸氢钠的用途，这就需要先确定知识线，再以知识线为主导创设情境线。当一个大的情境素材可以承载或挖掘知识主题时，我们还可以从这个大情境中剥离出多个小情境，先创设情境线，再以情境线为主导，创设知识线。常见情境线的创设逻辑有如下几类。

第一，与化学史有关的情境素材，一般都体现了科学家探索、研究知识的历程以及化学知识研究的步骤和方法，可以以知识研究和发展的历史进程为逻辑顺序直接创设情境主线。如氧化还原反应概念的发展史、氯气的发现史、合成氨工业的发展史、硫酸工业和硝酸工业的发展史、阿司匹林的发展史、原子结构的发展史、电池的发展史等。以这些化学史中知识的研究和发展进程就可以创设一条情境线。例如，“化学反应的调控”一课中以合成氨工业的发展史为逻辑顺序创设情境主线，再用合成氨研究发展的时间轴将“合成氨生产条件的确定”的知识内容进行串联和融合，创设成问题情境主线。

第二，与工业生产有关的情境素材，其本身就包含了很多工业生产的步骤和环节，承载着丰富的学科知识和方法，如硝酸工业、硫酸工业、电镀工业、从海水中提取溴、工业烟气脱硫、金属矿物的开发利用等，这些情境素材涉及与工业生产相关的生产原理、生产条件、生产设备、原料处理、产物检验、测定产率以及环境保护等很多化学知识。可以从中剥离拆分几个相关联的小情境，按照由表及里、由浅入深、层次递进、连续一致的原则创设出情境线。例如，可以从“工业制硝酸”的大情境中逐层拆分出几个小的情境创设情境线进行生产原理和流程的分析：工业制硝酸的原理→让NOx完全转化为硝酸的生产措施→硝酸工业的尾气处理→硝酸工业的生产设备。又如，“海水资源的开发和利用”中，以海水中提取溴为大情境，以工业提取溴的工业流程构建情境主线：原料选取→物质转化→产品分离→从海水中提取物质的工业生产模型。

第三，按照一个实验大情境为中心，按照“提出假设→实验探究→發现新问题→实验探究→解释结论”构建情境主线或者以一个实验装置进行实验装置的连接、用途和改进为探究情境创设情境线。例如，配制一定浓度的溶液、海带中碘元素的检验、食品中铁元素的检验、探究食品中的添加剂、简易电池的设计与制作等。以“测定黑木耳中铁元素的含量”一课为例，以黑木耳能补铁为大情境逐层拆分出几个小情境，按照“对黑木耳中铁元素的存在形态提出假设→用实验进行黑木耳中铁元素的检验→定量测定黑木耳中的铁元素”创设出实验情境线。

知识线和情境线创设可以互为主导，既可以按照一定的逻辑顺序先创设情境线，以情境线主导知识线的构建，最后生成问题情境主线；也可以按照一定的逻辑顺序先创设知识线，以知识线主导情境线的构建，最后生成问题情境主线。知识线和情境线的创设都需要服从教学目标，体现化学核心知识，符合学生认知水平。

教师通过融合情境线和知识线，将知识转化为问题，使问题植根于情境中。例如，在合成氨工业发展的情境线中，教师从“1903年到1905年间，哈伯一直在研究合成氨的生产条件”的情境中创设的问题为：①理论上从哪几个方面进行合成氨生产条件的研究？②如何确定合成氨的生产条件？这两个问题涉及温度、浓度、压强和催化剂等外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的核心知识，学生在真实情境中通过对问题的探究既巩固了核心知识，又建立起了知识之间的内在联系。学生沿着问题情境主线在探究问题和解决问题的过程中，还会通过认知冲突形成新的生成性问题。例如，学生在讨论合成氨生产条件—压强—时，就产生了生成性问题：“压强对合成氨速率和产率的影响是一致的，那么哈伯为什么选择200大气压的生产条件？压强不是越高越好吗？”借助生成性问题的探究，学生将认知冲突转化为认知同化，将固定思维转化为发散思维，问题情境主线也随着思维的碰撞而跌宕起伏。

目前高考的命题原则是以真实情境为测试载体、以实际问题为测试任务、以化学知识为解决问题的工具，考查学生的关键能力和必备品格，体现“一核四层四翼”高考评价体系的要求。教师在教学中应重视创设真实且富有价值的问题情境主线，以引导学生开展自主探究活动，促进学生核心素养的形成和发展。

参考文献

[1] 王旭红.情境认知理论及其在教学中的应用[J]. 当代教育论坛（学科教育研究），2008（10）： 9-11.

本文系湖北省教育学会“十三五”规划重点课题“以问题情境为主线的探究式教学”（课题编号：2019B19001）研究成果。

（作者单位：1. 湖北省天门中学；2. 湖北省天门市教育科学研究院）

责任编辑：孙昕