化学问题设计与问题解决.ppt

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1、重庆市兼善中学重庆市兼善中学梁吉成梁吉成手机：手机：15823022200QQ：408160121一、交流背景一、交流背景二、二、“问题问题”和和“问题解决问题解决”的涵义的涵义 三、化学问题解决的基本环节三、化学问题解决的基本环节五、化学问题的设计五、化学问题的设计六、化学问题解决的教学模式六、化学问题解决的教学模式 四、化学问题解决对学生学习的作用四、化学问题解决对学生学习的作用一、交流背景一、交流背景1.课程改革，势在必行课程改革，势在必行2.三维目标，同等重要三维目标，同等重要3.化学课程标准明确提出发展学生化学课程标准明确提出发展学生以解决问题为核心以解决问题为核心 的科学探究能力的

2、科学探究能力 二、二、“问题问题”和和“问题解决问题解决”的涵义的涵义 1. “问题问题”的涵义的涵义 问题由三部分组成问题由三部分组成,即即给定状态给定状态(或称初始状态、或称初始状态、 初始初始条件条件)、 目标状态目标状态及阻止给定状态转变为目标状态的及阻止给定状态转变为目标状态的障碍障碍。 “问题问题” 有两个基本特征有两个基本特征: 一是一是“问题问题” 与主体有关与主体有关;二是二是 “问题问题” 对于主体来说一定存在对于主体来说一定存在 “困难困难” 或或 “障碍障碍” 。2.“2.“问题解决问题解决”的涵义的涵义 具有明确的目的具有明确的目的, 并有认知成分参与的一系列并有认知

3、成分参与的一系列心心理操作过程理操作过程,是一种具有目的指向性的系列心理行为是一种具有目的指向性的系列心理行为过程过程;也可以解释为个人在面对问题之时也可以解释为个人在面对问题之时,综合运用知综合运用知识技能以期达到解决目的的识技能以期达到解决目的的思维活动历程思维活动历程。 重要特点：过程中主体必须付出一定的心理劳动重要特点：过程中主体必须付出一定的心理劳动 。 问题解决是一个活动的过程问题解决是一个活动的过程, ,不是结果不是结果, ,借借助问题解决活动培养学生的各种问题解决能力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。才是问题解决的最终目标。 三、化学问题解决的基本

4、环节三、化学问题解决的基本环节1.1.发现并明确问题发现并明确问题2.2.表征问题表征问题3.选择并实施策略选择并实施策略4.4.评价反思评价反思四、化学问题解决对学生学习的作用四、化学问题解决对学生学习的作用（一）激发学生化学学习的兴趣（一）激发学生化学学习的兴趣（二）巩固、（二）巩固、 应用化学知识和技能应用化学知识和技能（三）体验和学习科学探究（三）体验和学习科学探究（四）形成良好的情感态度与价值观（四）形成良好的情感态度与价值观（五）评价与促进学生的学习（五）评价与促进学生的学习五、化学问题的设计五、化学问题的设计1.基础性原则基础性原则2.科学性原则科学性原则3.3.情景性原则（略）

5、情景性原则（略）4.4.活动性原则（略）活动性原则（略）5.5.开放性原则开放性原则六、化学问题解决的教学模式六、化学问题解决的教学模式 1 1 问题情境的创设问题情境的创设（视频）（视频）2 2 问题分析的引导问题分析的引导3 3 问题解决的组织问题解决的组织 4 4 问题结论的讨论问题结论的讨论一、交流背景一、交流背景二、二、“问题问题”和和“问题解决问题解决”的涵义的涵义 三、化学问题解决的基本环节三、化学问题解决的基本环节五、化学问题的设计五、化学问题的设计六、化学问题解决的教学模式六、化学问题解决的教学模式 四、化学问题解决对学生学习的作用四、化学问题解决对学生学习的作用案例一案例一

6、 美国加州大学教授舍费尔德美国加州大学教授舍费尔德(A.Schoenfeld)曾别出心曾别出心裁裁,拟出一道妙题拟出一道妙题,对小学一、二年级的学生进行测试。对小学一、二年级的学生进行测试。题目极为简明题目极为简明: “一条船上有一条船上有 26 头牛头牛, 19 头羊。问船长的头羊。问船长的年龄是多大年龄是多大 ?” 大多数学生得出了一个奇异的答案。参加测试的学大多数学生得出了一个奇异的答案。参加测试的学生共有生共有 97 名名,其中其中 76 名得出名得出 “答案答案” :船长的年龄是船长的年龄是 45 岁。这岁。这 76 名学生占所有参加测试学生的名学生占所有参加测试学生的 78%。 我

7、国数学教育家也用这道妙题测试了国内的我国数学教育家也用这道妙题测试了国内的 78 78 名名五年级学生。有五年级学生。有 8 8 名说此题无解。误答的学生人数占名说此题无解。误答的学生人数占参加测试学生总数的参加测试学生总数的 89% ,89% ,高出美国学生高出美国学生 11 11 个百分点。个百分点。浙江在线浙江在线教育新闻网教育新闻网1212年年0606月月2828日讯日讯 在乐清的小学一年级的期末考试数学卷出了一道类在乐清的小学一年级的期末考试数学卷出了一道类似的题目，似的题目，“教室里有教室里有2525张桌子，张桌子，2020条凳子，请问老条凳子，请问老师几岁？师几岁？”这个题目的答

8、案有三个选项：这个题目的答案有三个选项：A A不能计算，不能计算，没有答案；没有答案；B 25+20=45B 25+20=45岁；岁；C 25-20=5C 25-20=5岁。而乐清一所岁。而乐清一所小学小学4 4个班级的调查显示，多半考生都选择了个班级的调查显示，多半考生都选择了B B项项4545岁，岁，而非正确答案而非正确答案A A项。项。 仅以传授知识为目标的教学仅以传授知识为目标的教学,有可能妨碍学生有可能妨碍学生智力继续、智力继续、 全面的发展全面的发展,甚至会影响受教育者一甚至会影响受教育者一生的创造性发挥。生的创造性发挥。案例二案例二 人教人教版上册第版上册第2020页页有如下内容

9、：有如下内容：案例三案例三 在在NaOHNaOH稀溶液中加入含酚酞，溶液变红。请学生探讨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。溶液变红的原因？并设计实验进行验证。 现代科学之父爱因斯坦曾说过现代科学之父爱因斯坦曾说过: “: “提出一个问题提出一个问题往往比解决一个问题更重要往往比解决一个问题更重要, ,因为要解决一个问题也许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。而提出新的问题的问题, ,新的可能性新的可能性, ,从新的角度去看旧的问题从新的角度去看旧的问题, ,却需要却需要有创造性的想像

10、力有创造性的想像力, ,而且标志着科学的真正进步。而且标志着科学的真正进步。 ” ” 在教学中，我们需要培养学生学会观察和思考、在教学中，我们需要培养学生学会观察和思考、学会学会随时随地发现和提出问题随时随地发现和提出问题, ,更需要学会提出好问题、提出更需要学会提出好问题、提出有价值的问题。有价值的问题。1.1.发现并明确问题发现并明确问题案例四案例四 科学家发现问题科学家发现问题 库尔特瓦发现碘元素库尔特瓦发现碘元素 案例五 学生发现问题 金属钠与硫酸铜溶液发生反应实验现象建立建立“两库两库”化学问题库、错题库化学问题库、错题库案例六案例六 教学中学生发现问题教学中学生发现问题 人教版下人

11、教版下 P.26P.26第九单元第九单元 （2011.12.25）问题：蔗糖放进水中，很快消失，）问题：蔗糖放进水中，很快消失，课本上说是蔗糖分子扩散到水中，为什么不是反课本上说是蔗糖分子扩散到水中，为什么不是反应生成了其他物质呢？有没有办法证实？应生成了其他物质呢？有没有办法证实？又如：在学习了下册第八单元金属的性质后，又如：在学习了下册第八单元金属的性质后，有同学提出这样的问题：铜的化学性质比较稳有同学提出这样的问题：铜的化学性质比较稳定，通常情况下在空气中不易反应，那么为什定，通常情况下在空气中不易反应，那么为什么我的铜质眼镜夹会出现绿色的物质？么我的铜质眼镜夹会出现绿色的物质？ 认知心

12、理学家一般将信息在头脑中的呈现方式统称认知心理学家一般将信息在头脑中的呈现方式统称为表征。为表征。 一般来说一般来说, ,问题解决者在明确问题之后的首要工作就问题解决者在明确问题之后的首要工作就是要对问题进行正确的表征。表征在整个问题解决过程是要对问题进行正确的表征。表征在整个问题解决过程中占据着举足轻重的地位中占据着举足轻重的地位, ,没有表征就没有问题解决活动没有表征就没有问题解决活动的顺利完成。如果一个问题得到了正确的表征的顺利完成。如果一个问题得到了正确的表征, ,可以说问可以说问题已经解决了一半。问题表征是问题解决的关键环节。题已经解决了一半。问题表征是问题解决的关键环节。 2.2.

13、表征问题表征问题案例七 学生化学问题解决的内部表征 问题: 在化学性质的某些方面, NH3 和 H2O 相当, NH2-和OH-相当, NH4+ 和 H+相当。现有一活泼性中等的金属 M,请完成如下的反应:MO + NH4ClM(NH2 ) 2某学生的表征过程某学生的表征过程: : “相当相当” 告诉我可以从物质性质的相似点上去找突破告诉我可以从物质性质的相似点上去找突破口口, H, H+ +、 OH OH - -的性质可以迁移至陌生的问题情景。的性质可以迁移至陌生的问题情景。NHNH4 4 + +和和 H H+ +“相当相当” ” ，NHNH4 4Cl Cl 可以视为可以视为 HClHCl，

14、NHNH2 2 - - 和和 OH OH - -“相当相当”， M( NHM( NH2 2 ) )2 2 可以视为可以视为 M(OH) M(OH) 2 2，这样考虑，这样考虑, ,问问题变的异常简单题变的异常简单:MO + 2NH:MO + 2NH4 4Cl =MClCl =MCl2 2 + 2NH + 2NH3 3 + H + H2 2O(O(相相当于金属氧化物与酸溶液反应当于金属氧化物与酸溶液反应) )；M( NHM( NH2 2 ) ) 2 2 =MNH + =MNH + NHNH3 3( (相当于中等活泼金属形成的碱的热分解相当于中等活泼金属形成的碱的热分解) )。 从一般意义上理解从

15、一般意义上理解, ,策略是指根据活动的特点及其策略是指根据活动的特点及其变化而制定的行动方针和活动方式。问题解决的策略变化而制定的行动方针和活动方式。问题解决的策略则是为了解决特定问题而制定的行动方案则是为了解决特定问题而制定的行动方案, ,它也可以它也可以理解为我们平常所指的解决问题的方法。理解为我们平常所指的解决问题的方法。 策略的选择是一个复杂的思维过程策略的选择是一个复杂的思维过程, , 它要求问题它要求问题解决者根据对问题的表征结果及对策略知识的掌握情解决者根据对问题的表征结果及对策略知识的掌握情况选择合适的方法解决问题。况选择合适的方法解决问题。 3.选择并实施策略选择并实施策略案

16、例八案例八 有关碳酸钠溶液的碱性问题探究有关碳酸钠溶液的碱性问题探究 某一研究性学习小组做了一下实验：某纯碱溶液某一研究性学习小组做了一下实验：某纯碱溶液中滴入酚酞，溶液呈红色。为了探究产生红色的原因，中滴入酚酞，溶液呈红色。为了探究产生红色的原因，现有两种不同观点，观点一认为配制溶液所用的纯碱现有两种不同观点，观点一认为配制溶液所用的纯碱样品中混有氢氧化钠的原因；观点二认为碳酸钠水溶样品中混有氢氧化钠的原因；观点二认为碳酸钠水溶液显碱性的原因。请设计一个简单的实验方案证明哪液显碱性的原因。请设计一个简单的实验方案证明哪种观点正确。种观点正确。 学生方案一学生方案一 向溶液中加入过量的稀盐酸，

17、如果溶液红色褪去，则向溶液中加入过量的稀盐酸，如果溶液红色褪去，则观点一正确。观点一正确。学生方案二学生方案二 向溶液中加入足量的氯化钡溶液，如果生成沉淀，且向溶液中加入足量的氯化钡溶液，如果生成沉淀，且溶液红色褪色，则观点二正确。溶液红色褪色，则观点二正确。学生方案三学生方案三 向溶液中加入足量的氢氧化钙溶液，如果生成沉淀，向溶液中加入足量的氢氧化钙溶液，如果生成沉淀，且溶液红色褪色，则观点二正确。且溶液红色褪色，则观点二正确。“一个完整的问题解决过程是以对一个问题的认识和解一个完整的问题解决过程是以对一个问题的认识和解决为开始并以发现和提出另一个新的问题为结束决为开始并以发现和提出另一个新

18、的问题为结束” ” 。 4.4.评价反思评价反思 通过评价反思、总结归纳通过评价反思、总结归纳, ,问题解决者能够把对该问问题解决者能够把对该问题的解决中的经验或策略上升或升华为程序性知识并将题的解决中的经验或策略上升或升华为程序性知识并将其同化于知识结构之中其同化于知识结构之中, ,对问题解决者来说对问题解决者来说, ,这是一种质这是一种质的变化。的变化。（一）激发学生化学学习的兴趣（一）激发学生化学学习的兴趣1.1.源于生活的化学问题有利于激发学生化学学习的兴趣源于生活的化学问题有利于激发学生化学学习的兴趣 2. 2.涉及社会热点和科技发展的问题能激发学生化学学涉及社会热点和科技发展的问题

19、能激发学生化学学习的兴趣习的兴趣 3.3.形式多样的解题方式能激发学生化学学习的兴趣形式多样的解题方式能激发学生化学学习的兴趣 4.“ 4.“跨学科跨学科”的化学问题能激发学生化学学习的兴趣的化学问题能激发学生化学学习的兴趣 5. 5. 解题过程的体验能够激发学生化学学习的兴趣解题过程的体验能够激发学生化学学习的兴趣案例九案例九 化学问题激发学生学习的兴趣化学问题激发学生学习的兴趣( (之一之一) )例如：根据燃烧的条件可以采取的相应的灭火方法一般主例如：根据燃烧的条件可以采取的相应的灭火方法一般主要有三种要有三种: : 将可燃物撤离燃烧区将可燃物撤离燃烧区, ,与火源隔离与火源隔离; ; 将

20、燃将燃烧着的可燃物与空气隔离烧着的可燃物与空气隔离; ; 用大量的冷却剂用大量的冷却剂( (水、水、 二氧二氧化碳等化碳等) )冷却可燃物冷却可燃物, ,使温度降到着火点以下。下列做法利使温度降到着火点以下。下列做法利用了哪一种灭火方法用了哪一种灭火方法 ? ? 试简要说明。试简要说明。(1) (1) 家中油锅着火家中油锅着火后用锅盖盖上后用锅盖盖上 (2) (2) 扑灭森林大火时设置隔离带扑灭森林大火时设置隔离带 (3) (3) 酒精酒精灯碰倒引起的火苗用湿抹布灭火灯碰倒引起的火苗用湿抹布灭火 (4) (4) 扑灭油井大火可以扑灭油井大火可以使用炸药在大火上方爆炸使用炸药在大火上方爆炸案例十

21、案例十 化学问题激发学生学习的兴趣化学问题激发学生学习的兴趣( (之二之二) ) 例如例如: :据研究据研究, ,塑料袋几百年都不能腐烂塑料袋几百年都不能腐烂, ,一粒电池一粒电池能污染一平方米土地几十年之久能污染一平方米土地几十年之久, ,这些垃圾的处理已经这些垃圾的处理已经成为人们日常生活中的大事。有些国家已经制定了严成为人们日常生活中的大事。有些国家已经制定了严格的法令格的法令, ,规定垃圾分类盛放、集中回收规定垃圾分类盛放、集中回收, ,这样做有何这样做有何意义意义 ? ? 案例十一案例十一设计问题：为什么碳酸钠溶液中滴入酚酞溶液会变红？设计问题：为什么碳酸钠溶液中滴入酚酞溶液会变红？

22、针对初三的学生不适合，而对高二的学生来说，就是针对初三的学生不适合，而对高二的学生来说，就是一个有效的问题。一个有效的问题。案例十二：案例十二： 这样的化学问题符合事实吗这样的化学问题符合事实吗 ? ?例例: :在通电条件下在通电条件下, , 从食盐水可以制得氢气、从食盐水可以制得氢气、 氯气氯气(Cl(Cl2 2 ) )和氢氧化钠。和氢氧化钠。 (1) (1) 写出食盐水电解的化学方程式写出食盐水电解的化学方程式 ; ; (2) (2) 欲制取欲制取 10%10%的氢氧化钠溶液的氢氧化钠溶液 120 g,120 g,需电解需电解 97.5%97.5%的食盐水多少的食盐水多少g g。例例: :

23、某医院医生在给病人输液时没有按规程核对标签某医院医生在给病人输液时没有按规程核对标签, ,误误将酒精当做葡萄糖输入病人体内将酒精当做葡萄糖输入病人体内, ,发生病人中毒事件。发生病人中毒事件。这件事提示我们做化学实验时应注意什么这件事提示我们做化学实验时应注意什么 ? ?案例十三：案例十三：1.不外加其他试剂能区别下列溶液吗？不外加其他试剂能区别下列溶液吗？ NaOH、 AgNO3、 HCl、 FeCl3 2.下列三种物质下列三种物质, 只用一种试剂即可加以区分的是只用一种试剂即可加以区分的是( ) A. NaOH、 Ca (OH) 2、 稀稀 H2 SO4 溶液溶液 B. NaCl、 Na2

24、CO3、 NaNO3 溶液溶液 C. CaCO3、 NaOH、 CuSO4 三种固体三种固体D. NaOH、 Na2CO3、 NaCl溶液溶液案例十四案例十四 具有真实情景的化学开放题具有真实情景的化学开放题 在日常生活中在日常生活中, ,人们常根据物质的物理性质人们常根据物质的物理性质( (如颜如颜色、气味、色、气味、 状态、状态、 硬度、硬度、 密度、密度、 导电性等导电性等) )和化学和化学性质性质( (如可以燃烧、如可以燃烧、 能发生腐败、能发生腐败、 能生锈等能生锈等) )区别某区别某些物质。现有下列三组物质些物质。现有下列三组物质, ,请利用它们的性质将它们请利用它们的性质将它们区

25、别开来。区别开来。 (1) (1) 白酒和白醋白酒和白醋 ; ; (2) (2) 汽油和水汽油和水 ; ; (3) (3) 铁和铜铁和铜 。案例十五案例十五验证二氧化碳与氢氧化钠溶液确实发生化学反应验证二氧化碳与氢氧化钠溶液确实发生化学反应 方案一方案一指示剂法指示剂法方案二方案二 检验碳酸钠检验碳酸钠案例十五案例十五验证二氧化碳与氢氧化钠溶液确实发生化学反应验证二氧化碳与氢氧化钠溶液确实发生化学反应 案例十五案例十五验证二氧化碳与氢氧化钠溶液确实发生化学反应验证二氧化碳与氢氧化钠溶液确实发生化学反应 方案三方案三 气压法气压法案例十六案例十六质量守恒定律实验改进质量守恒定律实验改进 氢氧化钠

26、溶液与硫酸铜溶液反应的实验验氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应的实验验证质量守恒定律。证质量守恒定律。 在教学中，课本实验方案有值得改进的地在教学中，课本实验方案有值得改进的地方吗？如果有，谈谈您的想法。方吗？如果有，谈谈您的想法。案例十七案例十七 化学反应化学反应Cu+HCu+H2 2SOSO4 4= CuSO= CuSO4 4+H+H2 2能进行吗？能进行吗？ 如果可以，请设计实验方案，并修改以前如果可以，请设计实验方案，并修改以前的结论的结论“金属活动顺序表金属活动顺序表H H后的金属不能与酸后的金属不能与酸反应生成反应生成H H2 2” ” 结论修改结论修改“金属活动顺序表金属活动顺序表H H后的金属不后的金属不能自发与酸反应生成能自发与酸反应生成H H2 2” ”