初中化學(xué)模型建構(gòu)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的教學(xué)策略探討

馮杰亮

摘? ? 要：初中化學(xué)教學(xué)中，教師常采用知識告知的方法組織教學(xué)。從布盧姆教育目標(biāo)分類看，識記是低水平認(rèn)知維度，不能促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。化學(xué)模型建構(gòu)的教學(xué)從暴露學(xué)生的前概念開始，幫助學(xué)生經(jīng)歷圖式同化的過程，最終利用積極的模型建構(gòu)教學(xué)促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：模型建構(gòu);深度學(xué)習(xí);初中化學(xué)

一、教學(xué)背景

教學(xué)是教育者為促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)而對學(xué)習(xí)環(huán)境加以操控的過程。這個定義有兩層含義：其一，教學(xué)是教育者發(fā)出的行為;其二，它的目的是幫助學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。[1]教師教學(xué)在創(chuàng)設(shè)一種能引發(fā)學(xué)習(xí)者經(jīng)驗(yàn)的教學(xué)環(huán)境，這種經(jīng)驗(yàn)反過來會促進(jìn)學(xué)習(xí)者的知識產(chǎn)生變化。這種由經(jīng)驗(yàn)而引發(fā)的知識變化是在學(xué)生對知識進(jìn)行分析、歸納、分類、解釋、應(yīng)用等基礎(chǔ)之上，這需要學(xué)生對知識進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。

什么是深度學(xué)習(xí)？教育部基礎(chǔ)教育課程教材發(fā)展中心負(fù)責(zé)的深度學(xué)習(xí)總項(xiàng)目組將其界定為：“在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞著具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，全身心積極參與、體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程?！盵2]

因此，教師可以根據(jù)學(xué)生經(jīng)驗(yàn)選擇挑戰(zhàn)性的情景，通過學(xué)生間的參與、探究、分析、交流與評價等活動，幫助學(xué)生將經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為知識的變化，體驗(yàn)成功。最后，教師通過對學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)判斷其知識是否真正發(fā)生了變化，以獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)過程

初中化學(xué)中的圖表、圖像作為模型可以是最直接、直觀反映客觀事物變化規(guī)律的語言，包含著豐富的信息資源，模型與文字相比起到更簡單、更明了的作用。在化學(xué)反應(yīng)中，物質(zhì)間反應(yīng)過程及物質(zhì)質(zhì)量變化都可以用圖像變化來表示，學(xué)生也可通過對模型的建立和分析促進(jìn)對物質(zhì)反應(yīng)實(shí)質(zhì)的深度理解。

例如：學(xué)生在學(xué)習(xí)了酸、堿和鹽物質(zhì)的相關(guān)知識后，學(xué)生已知曉酸與堿反應(yīng)生成鹽和水、鹽與堿反應(yīng)生成新鹽和新堿，但在酸與鹽的混合溶液中加入一種堿溶液后，是酸先與堿反應(yīng)還是鹽先與堿反應(yīng)呢？為什么？反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是什么？學(xué)生或許不是很清晰，甚至有時是依靠著機(jī)械性記憶進(jìn)行解答，部分學(xué)生還會死記硬背“堿先與酸反應(yīng)，再與鹽反應(yīng)”等內(nèi)容。這些學(xué)生的模糊概念阻礙了學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的理解。為此，筆者以“化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)質(zhì)量變化的圖像教學(xué)”為例，通過模型建構(gòu)來促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，形成初中化學(xué)課堂教學(xué)的一種策略，供同行參考。

（一）根據(jù)學(xué)生經(jīng)驗(yàn)選擇情景

教師從學(xué)生熟悉的混合物反應(yīng)切入主題，引發(fā)學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)。

師：這是氯化銅和鹽酸混合溶液，如果往該混合溶液中不斷滴入氫氧化鋇溶液會有什么現(xiàn)象發(fā)生？試分析其原因。

生：藍(lán)綠色溶液中會產(chǎn)生藍(lán)色絮狀沉淀。

師：氫氧化鋇溶液一滴入就有沉淀嗎？為什么？

生：開始沒有沉淀，后來有沉淀。因?yàn)樗{(lán)綠色溶液中有鹽酸，氫氧化鋇先與鹽酸反應(yīng)，鹽酸反應(yīng)完后再與氯化銅反應(yīng)。

師：藍(lán)色絮狀沉淀會不會一直增加？能否用坐標(biāo)圖像來表示這反應(yīng)過程？

生：……

教師通過上述對話式交流，引導(dǎo)學(xué)生回顧舊知，同時為化學(xué)反應(yīng)這模型建構(gòu)作好鋪墊，更為重要的是還引發(fā)了學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)。在解釋物質(zhì)反應(yīng)先后順序的對話中，學(xué)生暴露了一個前概念，即堿與酸先反應(yīng)生成鹽和水，酸反應(yīng)完后，堿再與鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。奧蘇伯爾說，影響學(xué)生最重要的一個因素是學(xué)生已經(jīng)知道的東西。已經(jīng)知道的東西就是學(xué)生的前概念，有時，知道的東西還可能是一些錯誤經(jīng)驗(yàn)。作為教師，這是重要的教學(xué)資源，我們必須十分關(guān)注學(xué)生頭腦中的東西，并據(jù)此教學(xué)。

因此，“堿是否先與酸反應(yīng)，再與鹽反應(yīng)？”這個學(xué)生經(jīng)驗(yàn)，它將作為學(xué)生下階段深度學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)性主題。

師：這是硫酸鈉和鹽酸混合溶液，如果往溶液中滴入氫氧化鋇溶液會有什么現(xiàn)象發(fā)生？請用生成沉淀與加入溶液的質(zhì)量關(guān)系曲線圖像來表示。

（二）將經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為知識的變化

學(xué)生前概念充分暴露后，如何將學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為知識，這就要通過認(rèn)知沖突讓學(xué)生對已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行重新分析和評價，進(jìn)而建構(gòu)正確的知識概念。

1.前概念暴露分析

學(xué)生繪制生成沉淀與加入氫氧化鋇溶液之間的質(zhì)量關(guān)系曲線，會有三種不同的圖像模型（如圖1）。不同圖像模型的原因與學(xué)生腦海中已有的酸和堿溶液先反應(yīng)這一錯誤經(jīng)驗(yàn)密不可分。這樣的錯誤前概念不僅比較牢固，而且在學(xué)生腦海中還會最快呈現(xiàn)。

生1：堿與酸先反應(yīng)，再與鹽發(fā)生反應(yīng)。滴入的氫氧化鋇溶液先與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋇和水，開始沒有沉淀。氫氧化鋇溶液與鹽酸反應(yīng)完后，再與硫酸鈉反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀。因此，曲線圖像為滴入一定質(zhì)量氫氧化鋇溶液后才開始上升，硫酸鈉反應(yīng)完后，曲線變平，如圖1（a）。

生2：堿與酸和鹽同時發(fā)生反應(yīng)。由于氫氧化鋇開始會與鹽酸發(fā)生反應(yīng)，所以氫氧化鋇與硫酸鈉開始反應(yīng)的量少，產(chǎn)生沉淀也比較少。鹽酸反應(yīng)完后，滴入的氫氧化鋇全部與硫酸鈉反應(yīng)，此時產(chǎn)生的沉淀變多。所以，曲線圖像開始平緩些，一段時間后，曲線變陡，反應(yīng)完后，曲線變水平，如圖1（b）。

生3：堿與鹽先反應(yīng)，再與酸發(fā)生反應(yīng)。因?yàn)?，這次沉淀和上次沉淀物質(zhì)性質(zhì)不同。上次沉淀物質(zhì)是氫氧化銅，而這次物質(zhì)是硫酸鋇。硫酸鋇的性質(zhì)與氫氧化銅不同，它是一種不溶于酸的物質(zhì)。所以，曲線圖像一開始上升，與鹽反應(yīng)完后，溶液不再有沉淀生成，曲線變水平，如圖1（c）。

在教學(xué)組織過程中，學(xué)生將自己對反應(yīng)過程的理解用圖像模型形式呈現(xiàn)。圖像模型有助于將學(xué)生心中隱性的思考充分外顯。在此基礎(chǔ)上，教師可結(jié)合生生間的評價交流，通過分析比較學(xué)習(xí)促使學(xué)生反思自己的理解。

2.知識概念的建構(gòu)

師：上面三種曲線到底哪種正確呢？化學(xué)是注重實(shí)證的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是最好的檢驗(yàn)辦法。

小組活動：學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，并繪制沉淀質(zhì)量的變化曲線，繪制后分組匯報(bào)。

……

生：圖1（c）曲線正確。

師：這實(shí)驗(yàn)中，堿是與鹽先反應(yīng)，再與酸發(fā)生反應(yīng)嗎？

深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵：在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞這具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，開展以實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動，從宏微結(jié)合，變化守恒的視角，運(yùn)用證據(jù)推理與模型認(rèn)知的思維方式，解決綜合復(fù)雜問題，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的積極參與，促進(jìn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

酸、堿和鹽之間發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)先后順序?qū)W生并不能簡單記憶，學(xué)生學(xué)習(xí)過程中要從宏觀走向微觀，學(xué)生從微觀層面理解反應(yīng)的本質(zhì)。實(shí)質(zhì)上是溶液中離子間互換反應(yīng)，兩種離子之間如果能結(jié)合成難溶性的堿或鹽、不穩(wěn)定的酸或堿（分解放出氣體）、或難電離的水，反應(yīng)就能發(fā)生，反之，反應(yīng)就不能發(fā)生。

師：如圖2，物質(zhì)的微觀模型可以解釋化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)。氫氧化鋇溶液一滴入，溶液中存在6種離子，其中，H+和OH-結(jié)合生成難電離的H2O，SO42-和Ba2+結(jié)合生成難溶的BaSO4沉淀。隨著氫氧化鋇溶液的繼續(xù)加入，BaSO4沉淀也隨之增加。到恰好完全反應(yīng)時，溶液中只剩余Na+和Cl-兩種離子。繼續(xù)滴加氫氧化鋇溶液，沉淀不再增加，溶液中應(yīng)有Na+、Cl-、OH-和Ba2+4種離子。

生：反應(yīng)生成沉淀為硫酸鋇，它不溶于酸和水。所以，堿與酸反應(yīng)的同時與鹽也發(fā)生反應(yīng)。沉淀硫酸鋇質(zhì)量的多少與硫酸鈉溶液和氫氧化鋇溶液的質(zhì)量有關(guān)。因此，反應(yīng)沉淀曲線先隨氫氧化鋇溶液質(zhì)量的增加而升高，硫酸鈉反應(yīng)完后，曲線變平。

3.對學(xué)習(xí)表現(xiàn)進(jìn)行評價

學(xué)生的知識重構(gòu)是否真正發(fā)生了呢？這就需要教師對學(xué)習(xí)表現(xiàn)進(jìn)行評價。通過評價教師可以判斷學(xué)生對知識轉(zhuǎn)變的情況。為了評價的客觀真實(shí)，教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)真實(shí)而又新穎的問題情景，盡可能避開學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)，不然學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)具有的片面性，不能完全反應(yīng)出學(xué)生的真實(shí)能力，也不能有效促進(jìn)學(xué)生對于整個反應(yīng)過程的整體把握和本質(zhì)理解。

師：進(jìn)一步研究，硫酸鈉和鹽酸混合溶液不斷滴入氫氧化鋇溶液，其中滴入的氫氧化鋇溶液質(zhì)量和溶液生成沉淀質(zhì)量的關(guān)系曲線，如圖3所示。請根據(jù)圖中相關(guān)信息分析計(jì)算出所滴加氫氧化鋇溶液的質(zhì)量。

上述分析計(jì)算的過程可以評價學(xué)生對圖像模型的本質(zhì)是否真實(shí)理解。生成的沉淀物質(zhì)實(shí)質(zhì)為硫酸鋇，它的質(zhì)量多少隨氫氧化鋇溶液質(zhì)量增加而增加。氫氧化鋇溶液與硫酸鈉溶液恰好完全反應(yīng)時，反應(yīng)生成沉淀質(zhì)量最大。如果學(xué)生對上述反應(yīng)模型真正理解了，學(xué)生會在學(xué)習(xí)表現(xiàn)中有良好表現(xiàn)。上述考察學(xué)生學(xué)習(xí)表現(xiàn)時，教師對學(xué)生的理解還提出了新的要求，看似相似的圖像模型，進(jìn)一步需要學(xué)生能對模型數(shù)據(jù)進(jìn)行提取和處理，這對學(xué)生也是一個新的挑戰(zhàn)。理解實(shí)質(zhì)的基礎(chǔ)上，學(xué)生還要不斷深度思考，不斷提升學(xué)習(xí)進(jìn)階。

三、教學(xué)設(shè)計(jì)和過程的反思

（一）初中化學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)策略遵循學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律

教師對教學(xué)行為的操控引發(fā)學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的暴露引起知識的轉(zhuǎn)變，學(xué)生知識的轉(zhuǎn)變促進(jìn)了深度的、有意義的學(xué)習(xí)的發(fā)生，模型建構(gòu)的教學(xué)策略可以用圖4表示。上述課例中，教師并沒有直接將酸、堿、鹽的反應(yīng)順序告知學(xué)生，而是讓學(xué)生經(jīng)歷了模型建構(gòu)、思維碰撞、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、證據(jù)推理和模型重構(gòu)的過程，促進(jìn)學(xué)生向高階思維發(fā)展。

（二）初中化學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)過程有利于學(xué)生的思維外顯

讓學(xué)生繪制反應(yīng)的變化曲線圖像，教師可以清晰地知曉學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)實(shí)質(zhì)的理解深度。同時，通過化學(xué)反應(yīng)的圖像模型建構(gòu)起了宏觀和微觀的橋梁。學(xué)生不僅能夠知道宏觀上的反應(yīng)現(xiàn)象，而且可以理解微觀反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，教師通過物質(zhì)質(zhì)量坐標(biāo)圖像中的數(shù)據(jù)讓學(xué)生進(jìn)行定量計(jì)算，這有利于教師對學(xué)生學(xué)習(xí)表現(xiàn)進(jìn)行評價分析。

（三）初中化學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)策略促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)

在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生不是被動的接受，而是主動的參與，學(xué)生是課堂教學(xué)的主體。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中有思維碰撞，小組內(nèi)有思考與討論、評價與交流，活動中滲透著實(shí)證的思想和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。巴特萊特認(rèn)為學(xué)習(xí)是一種圖式同化的建構(gòu)過程，而不是在記憶中增加新呈現(xiàn)的信息的過程?；瘜W(xué)模型建構(gòu)教學(xué)策略將學(xué)生視為積極的意義建構(gòu)者，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的真正發(fā)生。[□][◢]

參考文獻(xiàn)：

[1]理查德·E.梅耶.應(yīng)用學(xué)習(xí)科學(xué)[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2018：52-53.

[2]胡久華.深度學(xué)習(xí)：走向核心素養(yǎng)（學(xué)科教學(xué)指南·初中化學(xué)）[M].北京：教育科學(xué)出版社，2018：2.