运用“问题连续体”优化化学实验教学设计

莫小卫

（梧州市卫生学校，广西 梧州 543002）

1 多元智能的“问题连续体”

“DISCOVER问题连续体矩阵”（DISCOVER Problem Comtinuum Catrix）简称“问题连续体”。“DISCOVER”中的每一个字母均代表一个词语的首字母，D代表探索（Discovering），I代表智力（Intellectual），S代表实力（Strengths），C代表能力（Capabilities），O代表观察（Observing），V代表多样化与差异（Varied），E代表种族（Ethnics），R代表反馈（Responses），即通过观察不同文化、不同种族人员的反应，发现他们的智力强项与能力。该理论是以开发学生潜能为目标的“问题体系”，由美国亚利桑那大学的梅克（J.Maker）教授运用多元智能理论创立，这个体系以“问题”为中心，以“方法”为中介，以“答案”为结果，根据学生的智力发展水平构建了5个层次的教学结构，揭示了5种类型的“问题解决”情景对于开发学生潜能的作用。“问题连续体”有3个关键理念：（1）多元智能理论；（2）问题解决（这是核心）；（3）整合（即关注如何将不同智能整合到解决开放式问题类型）[1]。

第一类问题：属感知层次，达到对事实的了解水平。

第二类问题：属理解层次，达到对事实的理解水平。

第三类问题：属综合层次，达到对概念、原理的掌握水平。

第四类问题：属运用层次，达到对概念、原理的运用水平。

第五类问题：属探究层次，达到自主探究及创新水平。

上述5类问题可以归纳为封闭性问题（相当于第一、二类问题）、半开放性问题（相当于第三类问题）和全开放性问题（相当于第四和第五类问题），见图1。

图1“问题连续体”中的问题类型

从图1中我们可以看出，问题呈现者提供的信息越多，问题的封闭性就越强；提供的信息越少，问题的开放性就越强。需要说明的是，这不是问题难度的连续体，而是问题开放程度的连续体。封闭端的问题与开放端的问题有可能是同等难度，但总体来讲，封闭端的问题更加简单易懂，而开放端的问题存在多个需要考虑的因素。图中的曲线意味着在问题类型之间没有明显的界限，即这是一个过程渐进的连续体。因此，问题的类型并不重要，重要的是在我们设计问题的时候，要保证问题具有不同的开放程度。“问题连续体”的左端需要聚合型思维，右端需要发散型思维。

“问题连续体”中的问题类型分类标准的特点是：不仅考虑了“问题的结论”，而且考虑了“问题的结构”和“问题解决的方法”[2]。

2 运用“问题连续体”开展化学实验教学设计

以“混合物的分离和提纯”为案例开展教学设计。

2.1 创设情景，认定目标

（第一类问题提出：属感知层次，达到对事实的了解水平）

师：上节课我们复习了过滤和蒸发操作，学习了SO42-的检验方法，讨论了Ca2+、Mg2+的检验，同学们，你们知道如何检验Cl-吗？

生：采取沉淀的方法，用AgNO3溶液和稀硝酸可以检验溶液中的Cl-。

师：很好，现在请检验一下自来水中是否含有Cl-。

（学生按照教师的指导进行实验，教师巡回纠正操作）

（第二类问题提出：属理解层次，达到对事实的理解水平）

师：同学们的实验都做得很好，请大家整理好实验仪器，继续思考如何将Cl-等可溶性杂质分离出来，获得纯净的水。

生：加AgNO3溶液和稀硝酸，然后过滤沉淀。

师：过滤完沉淀的溶液是纯净的吗？

生：不是，还含有其他的杂质离子。

师：那么很显然，刚才的方法行不通，哪位同学还有更好的分离方法？

生：蒸发，让水变成气态，从而和杂质分离。

师：蒸发，对！蒸发后再冷凝，就会获得纯净的水。这种先蒸发再冷凝的方法，就是我们今天要学习的分离液态混合物的一种常用方法——蒸馏。

2.2 多维互动，主题探究

（第三类问题提出：属综合层次，达到对概念、原理的掌握水平）

师：下面我们一起看看蒸馏操作需要哪些仪器？（教师指导学生检查实验台上的仪器）

师（出示蒸馏瓶）：这个烧瓶是什么类型的？

生：圆底烧瓶。

师：再仔细观察一下。

生（部分）：还有一个支管！

师：对，这种烧瓶叫蒸馏烧瓶，是蒸馏操作的专用仪器，液体将在这里开始蒸发，变为蒸气。

师（出示冷凝管）：同学们，再仔细观察一下这个玻璃仪器叫什么？

生：冷凝管。

师：气体将在这里被冷凝，重新变为液体。

生：冷却水水流的方向如何？（学生交流讨论）

师生（整合信息）：冷水从下口进，从上口出，这与气体的流向恰好相反，这种操作有利于热量交换。

师：我们将这种操作叫逆流操作。逆流操作在化工生产中具有重要意义。

师（延伸拓展）：冷凝后的液体经牛角管进入锥形瓶。我们将蒸馏所得到的液体叫馏分。刚开始蒸馏出的部分液体不纯净，要弃去。

师：温度计大家并不陌生，思考一下，温度计能不能插入液面以下呢？

生：不能。

师：为什么？

生：因为温度计测量的是蒸气的温度。

师：很好，温度计的正确放置方法是温度计的底部应和支管的管口相切。下面由同学们分组实验（两个人一组），要注意安全，不要忘记加沸石。

（学生做实验，教师巡回指导）

师（发展性评价）：同学们本实验都做得很好。

师：接下来请同学们检验蒸馏所得到的液体中是否还含有Cl-。

（学生做实验，教师巡回指导）

师：请同学们将实验仪器整理好。那么，还有没有Cl-呢？

生：没有了。

师：为什么Cl-能和水分离？

生：因为氯化物的沸点比水高，难挥发。

师：很好。接下来请同学们从蒸馏原理、仪器、操作要点进行全面总结。

2.3 信息整合

（第四类问题提出：属运用层次，达到对概念、原理的运用水平）

生1：蒸馏是分离沸点不同的液态混合物的方法，用蒸馏的方法可以除去难挥发或不挥发的杂质。

生2：蒸馏的仪器有蒸馏烧瓶、冷凝管、锥形瓶、酒精灯、石棉网、铁架台等。

生3：蒸馏烧瓶中需放入少量碎瓷片，以防止液体暴沸。温度计的底部应和支管的管口相切。冷凝管中冷却后的水从下口

进，从上口出，采取逆流操作。

师：很好。

（教师播放多媒体视频：海水淡化工厂的工作片段）

师：有些能源比较丰富而淡水短缺的国家，常利用蒸馏法大规模地将海水淡化为可饮用水，但这种方法的成本很高。寻找淡化海水的其他方法是化学研究和应用研究中的重要课题之一。

师：如果从溶液中提取溶质，我们还可以利用萃取的方法来进行。如从碘水中提取碘，碘在水中的溶解度不大，但在有机溶剂，如四氯化碳中的溶解度很大，从而可以用四氯化碳将单质碘从碘水中提取出来。

（教师指导学生阅读萃取的有关内容，学生阅读自学）

师（演示实验）：取少量碘水于一支试管中，然后向其中加入一定量的四氯化碳，振荡，静置。

师：同学们能观察到什么现象？

生：液体分上下两层。上层无色，下层为紫红色，且呈油状。

师：液体为什么会分层？

生：因为水和四氯化碳互不相溶。

师：下层是什么？

生1：下层是四氯化碳，因为四氯化碳的密度比水大，故在下层。

师：仅仅是四氯化碳吗？

生2：是碘的四氯化碳溶液。

师：对。我们知道，碘易溶于有机溶剂，而酒精是一种更常见的有机溶剂，那么酒精可不可以当萃取剂呢？

2.4 观点争锋，合作探究

（第五类问题提出：属探究层次，达到自主探究及创新水平）

生1：可以，因为碘单质在酒精中的溶解度比在水中要大。

生2：不能，因为酒精和水能互溶，不分层，所以不能用于萃取。

师（实验探究）：取少量碘水于一支试管中，然后向其中加入一定量的酒精，振荡，静置。

生：酒精不能用于萃取。

生（策略生成）：萃取的条件：（1）萃取剂不能与原溶液混溶；（2）溶质在萃取剂中的溶解度比原溶剂中大。

师：很好。那么如何将四氯化碳层和水层分开呢？试管显然不行，用漏斗行吗？

生：不行，如用漏斗液体会全部流下。

师（出示仪器）：看来我们需要一种能控制液体流速的仪器——分液漏斗。请同学们仔细观察这种仪器的结构特点。

生1：有玻璃塞。

生2：塞子上有凹槽。

生3：有活塞。

师：分液漏斗可以通过活塞来控制液体的流速。下面我们来学习萃取和分液的实验操作。

（教师操作演示振荡、放气、静置，并点拨操作要点，学生观察）

师（操作演示）：待液体分层后，打开活塞。注意观察，液体怎么不向下流呢？

生：老师你忘记将玻璃塞打开了。

师：很好！分液之前一定要注意将分液漏斗的玻璃塞打开，并且使塞上的凹槽对准漏斗上的小孔，这样才能保证液体慢慢流出。

（教师操作演示：待下层液体慢慢流出后，立即关闭活塞，将上层液体从上口倒出）

师：请同学们总结一下萃取操作的原理。

生：萃取是利用溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解度不同，使溶质从一种溶剂内转移到另一种溶剂中的方法。

师：很好，现在各组进行萃取和分液实验操作。

（学生分组实验，教师巡回指导）

2.5 巩固深化，发展提升

练习1.下列各组混合物能用漏斗直接分离的是（ ）A.柴油与汽油 B.汽油与水 C.溴与水 D.水与乙醇

练习2.回答下列问题：（1）分离沸点不同但又互溶的液体混合物,常用什么方法？（2）在分液漏斗中，用一种有机溶剂提取水溶液里的某物质时,静置分层后,如果不知道哪些液体是“水层”，试设计一种简便的判断方法。

（学生做题，教师巡回观察指导并纠正。请学生公布答案，教师点评）

2.6 凝结主题，延伸拓展

师：我们学习了混合物的分离和提纯，如过滤、蒸发、蒸馏和萃取以及离子（SO42-）检验的化学实验方法。在化学实验及科学研究中，还有许多分离与提纯的方法，如分馏等。此外，利用物质的特殊性质来分离和检验的方法也有很多，如体检时用尿糖试纸检测、法医常用的DNA测序等，都是非常快捷、准确、安全的方法。

3 思考

（1）运用“问题连续体”开展教学设计，最大的特点是教师要根据教学内容精心设计一些具有启发性的问题，引导学生去探究，在学生探究的过程中使其知识得到巩固、思维得到升华。

（2）“问题连续体”教学在教学方式上注重教师的引导、师生的互动交流、学生的分组实验以及适时的讨论总结等方式的灵活运用，极大地提高了学生的学习兴趣和学习热情，从而能够使学生自觉地、积极主动地获取知识。

（3）教师在新知识方面要注意尊重学生的基础和认知顺序，在细微之处下功夫，如对冷凝管和分液漏斗这两种学生以前没有接触过的仪器，要讲解细致、提问恰当，使学生对这两种仪器的结构特点和作用及操作要点形成清晰的认识。

（4）运用“问题连续体”开展化学教学，教师在让学生获取知识的同时,更要注重对学生化学思维方式和化学实验方法的培养，要注重让学生有更多的机会去主动体验探究过程，以促进学生科学探究能力的形成。

[1]陈爱苾.课程改革与问题解决教学[M].北京：首都师范大学出版社，2004.

[2]唐力.化学教学论与案例研究[M].海口：南方出版社，2001.