基于学科深度理解的问题链教学实践探究

朱国雁

◆摘要：问题链课堂是一种深度学习课堂范式。问题链为导向的深度学习课堂完成从知识本位走向化学学科核心素养提升。基于深度理解的问题链教学是《物质结构与性质》课堂教学实践研究的新切口。

◆关键词：问题链;深度理解;素养提升

电离能是人教版选择性必修2《物质结构与性质》的知识内容。以电离能为主体的深度学习过程，也是学生知识、技能、素养易版选择性必修2《物质结构与性质》的知识内容。以电理论性强、学科难度大知识体系的深度学习方法。

一、问题链

问题链是依据化学学科知识，核心素养养成，把多个子问题，组装为或并列、或递进的组合问题的学科深度理解教学新范式。依据学生的已有知识或经验，化学学习过程中将要产生或可能产生的困惑，将知识转换成为层次鲜明、具有系统性的一连串的教学问题;是一组有中心、有序列、相对独立而又相互关联的问题。

二、教材解析

电离能是《物质结构与性质》（人教版2019）第一章原子结构与性质的内容。电离能是在必修课程学习多种元素周期律知识之后的元素周期律的进一步学习和提升。也是学生对元素周期律的深度学习、深度理解过程。

三、学情分析

电离能是高二学习的知识，隶属于学生已有的元素周期律知识体系。学生已经具备基础元素周期律的知识。分3个层次学习电离能知识，第一层次，认识元素的第一电离能等元素性质的周期性变化;第二层次，能从电子排布角度对第一电离能的周期性变化进行解释;第三层次，促进对结构与性质关系的理解。

四、核心素养指向

电离能深度学习过程，指向宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知等多维度化学学科核心素养。从核心素养水平1、2提升至水平3甚至水平4。宏观辨识与微观探析素养水平1中提及，能联系物质的组成和结构解释宏观现象，到素养水平2能从物质的微观结构说明物质电离能的共性和差异及其原因，解释电离能变化的规律，再提升至素养水平3、4能根据物质的微观结构，描述和预测电离能可能变化和规律。也有证据推理与模型认知素养的有水平1、2至水平3、4的提高和升华。对电离能的变化模型，能对模型和原型的关系进行评价和改进。电离能的深度学习过程，既是知识深度理解过程，又是化学学科素养生成、提升、夯实过程。教师要引导学生通过对知识的探究来提高能力，促进学生通过独立思考和合作探究的方式来掌握知识，活跃思维，提高学习能力。

五、学科深度理解的问题链教学策略

问题链的深度学习课堂是伴随着多维度学科素养生成的深度理解课堂。问题链课堂的深度理解是触及知识本质，伴随理解、应用、分析、评价和创造等高阶思维活动的教与学。学生通过学习而逐步形成正确价值观念、必备品格和关键能力。问题链的深度学习课堂以问题链探学、问题链导学、问题链研学三种策略进行探究。

1.指向知识本原的问题链探学策略

【案例一】第一电离能教学片断

【问题链1.1】什么是第一电离能？

【生】气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量为第一电离能。

【问题链1.2】第一电离能有哪些特点？它表现出来的样子是怎样的？

【生1】气态电中性基态原子;失去一个电子。

【生2】生成气态正离子

【梳理归纳】第一电离能特点：气态电中性基态原子;失去一个电子;生成气态正离子

【问题链1.3】除了第一电离能之外，还有第二电离能、第三电离能……他们之间有什么关系？

【生】第一电离能、第二电离能、第三电离能直接没有直接联系，逐级增大。

设计意图：问题是活跃学生思维的“导火索”。教师通过问题会启迪学生的智慧，点燃学生的主动性，促进学生通过主动思考的方式来分析知识，总结規律，建构知识框架，实现学生对知识的理解和认识。在知识讲解过程中，教师设计了一个问题链，此问题链共包含3个子问题。每一个问题都会促进学生进一步思考，实现学生深度理解电离能知识。教师在带领学生思考过程中可以设置“第一电离能基本概念→第一电离能特征→第一、第二、第三电离能”的深度学习过程，激发学生的主动性，活跃学生的思维，促进学生通过发散思维的方式来探究知识，在主动建构中形成知识体系。学科知识由一般到特殊，由特殊到一般的深度理解过程。其中蕴含宏观辨识与微观探析和证据推理与模型认知各级水平核心素养的积累、提升。

2.梳理知识机理的问题链导学策略

【案例二】第一电离能变化规律教学片断

观察图1，思考下列问题。

【问题链2.1】分析同周期元素第一电离能的变化规律。

【问题链2.2】找出同主族元素第一电离能的变化规律，并举例说明。

【梳理】第一电离能的周期律

设计意图：此问题链片断为第一电离能周期性变化学习片断。通过问题链的方式，学生的思维处于主动状态，改变了课堂被动接受知识的传统学习状态。课堂学习不再是“填鸭式”教育，学生的能力得到了锻炼。在该学习过程，学生会认识到本课知识与高中化学主干知识元素周期律深度锲合，通过知识的正向迁移，学生的思维会处于跃跃欲试状态。学生会认识到第一电离能和电负性，是《物质结构与性质》模块重要知识体系，也是元素周期律知识系统重要拼图。这些知识会促进学生建构出属于自己的知识框架，在主动建构中完善认识，提高理解。探究中，学生会以图形、图像变化，分析第一电离能，促使证据推理与模型认知的素养水平达到水平3，能从定性与定量结合上收集证据，并能得出合理的结论。基于证据推理的思维模型有很好的迁移和变通性，学生在创新实践中有原型支撑、模型指导，甚至在新的情境中建立新的高级规则和理论，体现了分析、综合、评价以及创新等高阶思维水平。以教材图像为切入的问题链，也是以变化观念和平衡思想、科学探究与创新意识等为导向的深度学习策略。学生通过主动思考，对微观变化和宏观现象也会形成客观性认识，在主动建构中深化对知识的理解和认识，形成对知识的客观性理解。

3.构建知识框架的问题链研学策略

【案例三】第一电离能综合应用教学片断

【问题链3.1】以第三周期元素第一电离能为例，分析第一电离能变化的特殊性。

【生】图中显示Mg、P的第一电离能特别高。（高于前后元素的第一电离能）

【问题链3.2】思考第三周期元素第一电离能特殊性与其原子结构的关系。

【问题链3.2.1】请写出Mg、P的价层电子排布式。

【问题链3.2.2】思考Mg、P原子结构与第一电离能升高的关系。

【生1】Mg基态原子最外层3s为全满状态，结构相对稳定，第一电离能高。

【生2】P基态原子最外层3p为半满状态，结构相对稳定，第一电离能比S高。

【问题链3.2.3】归纳图中其他各周期ⅡA族、ⅤA族元素第一电离能的特殊性。

【问题链3.3】（2020全国卷I 第35题节选）Li及其周期表中相邻元素的第一电离能（I1）如表所示。I1（Be）> I1（B）> I1（Li），原因是 。

【参考答案】Li、Be、B同周期，核电荷数依次增加。Be为1s22s2全充满稳定结构，第一电离能最大。与Li相比，B核电荷数大，原子半径减小，第一电离能增大。

设计意图，这是第一电离知识体系的构架环节，3个问题链构成完整的问题链深度学习、第一电离能学科知识的深度理解。学科理解既有宏观层面对学科本身的整体理解，也有较为微观的对具体学科知识和思维方式的理解。运用第一电离能的特殊性，找到结构决定性质的依据，既有宏观辨识与微观探析、又有证据推理与模型认知等核心素养的夯实。问题链3.3也是科学探究与创新意识的体验和沉淀。此问题链达成了电离能知识框架的完备构建、电离能知识的深度理解，化學学科素养的养成夯实。在问题链的指导和带动下，学生会活跃思维，想到自己已有的知识，主动建构知识框架和知识网络，形成自己的客观性认识和理解。学生在课堂探究过程中会主动进行宏观辨析和微观探究，寻找有效的证据和模型进行认知，实现学生探究能力的提高。学生对知识的理解就是通过对问题链进行深度探究实现的，在不断地深度探究中，学生会形成对知识的深度理解和认识，内化知识，提高学习能力。

六、结语

问题链深度理解课堂立足于学生适应现代生活和未来发展的需要，充分发挥化学课程的整体育人功能，构建发展学生化学学科核心素养。问题链的化学课堂是以知识深度理解的化学课堂。问题链的深度理解课堂是化学课堂新范式。

参考文献

[1]王春阳.高中化学教学中高阶思维的培养路径[J].中学化学教学参考，2019（06）：20-22.

[2]王伟.基于学科理解的高中化学教师“原电池”教学表现研究[J].化学教学，2021（06）：10-15.