指向深度學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)

章誠(chéng) 何安坤

摘要：新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，而深度學(xué)習(xí)被認(rèn)為是培養(yǎng)核心素養(yǎng)的重要途徑。基于對(duì)深度學(xué)習(xí)的理解，以“原電池單元化教學(xué)”為例，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的效率作為主線，如何促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)并落實(shí)化學(xué)核心素養(yǎng)作為明線，采用教學(xué)內(nèi)容任務(wù)化、任務(wù)活動(dòng)問(wèn)題化的教學(xué)模式，在符合學(xué)生認(rèn)知水平的前提下，有效促進(jìn)學(xué)生對(duì)原電池知識(shí)的理解。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí)? 單元化教學(xué)? 核心素養(yǎng)? 轉(zhuǎn)化效率

深度學(xué)習(xí)也被譯為深層學(xué)習(xí)。按照布盧姆認(rèn)知領(lǐng)域?qū)W習(xí)目標(biāo)分類所對(duì)應(yīng)的“記憶、理解、分析、評(píng)價(jià)、應(yīng)用及創(chuàng)造”六個(gè)層次，淺層學(xué)習(xí)的認(rèn)知水平停留在“知道、理解”這兩個(gè)層次;而深度學(xué)習(xí)的認(rèn)知水平則對(duì)應(yīng)“分析、評(píng)價(jià)、應(yīng)用、創(chuàng)造”這四個(gè)較高級(jí)的認(rèn)知層次，不只涉及記憶、理解，更注重應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，因此簡(jiǎn)單地說(shuō)深度學(xué)習(xí)是一種基于理解的學(xué)習(xí)。結(jié)合化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)及課程性質(zhì)，筆者認(rèn)為化學(xué)教學(xué)中的深度學(xué)習(xí)有如下特征：注重批判性理解和接受知識(shí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)內(nèi)容與本學(xué)科相關(guān)內(nèi)容或其他學(xué)科相似內(nèi)容的有機(jī)整合，關(guān)注知識(shí)體系的構(gòu)建，強(qiáng)調(diào)知識(shí)在新情景中的遷移運(yùn)用和面向?qū)嵺`的實(shí)際應(yīng)用。傳統(tǒng)的單課時(shí)往往是碎片化教學(xué)，容易造成教學(xué)目標(biāo)割裂，知識(shí)無(wú)法有效融合，不利于學(xué)生構(gòu)建完整的知識(shí)體系。單元化教學(xué)是以某一主題、活動(dòng)或?qū)⒔滩膭澐譃橥暾麊卧M(jìn)行整體開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)的一種教學(xué)形式。它主張教師能夠以某一種系統(tǒng)化的視角，用一條主線貫穿各節(jié)課，使每節(jié)課之間既有聯(lián)系又各具特色;既培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)已知領(lǐng)域的知識(shí)能力，也培養(yǎng)其探索和發(fā)現(xiàn)未知領(lǐng)域的能力，從而促進(jìn)其深度學(xué)習(xí)。按照化學(xué)深度學(xué)習(xí)的特征，我們以高中化學(xué)“原電池”為例，進(jìn)行單元教學(xué)設(shè)計(jì)并實(shí)施。

一、教學(xué)內(nèi)容分析

“原電池”單元包含如下內(nèi)容：必修第二冊(cè)第六章“化學(xué)反應(yīng)與電能”，選擇性必修1第四章“原電池”。新課標(biāo)對(duì)這兩部分的要求依次是“以原電池為例認(rèn)識(shí)化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能，并從氧化還原反應(yīng)的角度初步認(rèn)識(shí)原電池的工作原理。認(rèn)識(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的實(shí)際意義及其重要應(yīng)用，了解原電池及常見(jiàn)化學(xué)電源的工作原理”。結(jié)合新課標(biāo)要求，我們對(duì)原電池內(nèi)容進(jìn)行了重新整合，將原電池單元化教學(xué)分為三課時(shí)，即“初探原電池”“再探原電池”“發(fā)展中的電池”。

二、教學(xué)過(guò)程

（一）第一課時(shí)：初探原電池

引入：高中生對(duì)生活中使用的電池比較熟悉，教師上課前收集一些廢舊普通鋅錳電池。上課伊始，指導(dǎo)學(xué)生拆解舊電池。

環(huán)節(jié)一：實(shí)物探究

師：指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，并提出問(wèn)題：電池由哪幾部分構(gòu)成？電池內(nèi)部的碳棒是什么極？負(fù)極在哪里？糊狀物有什么用？

學(xué)生拆解舊電池，研究電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過(guò)討論并結(jié)合電池的使用經(jīng)驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)查詢的信息，回答問(wèn)題。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)通過(guò)實(shí)物探究，讓學(xué)生有意識(shí)地把生活中的化學(xué)和教材中的化學(xué)知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，加深其對(duì)電池構(gòu)造的印象，提高其宏觀辨識(shí)能力，激發(fā)其自主探究的積極性。

環(huán)節(jié)二：探究原電池的原理和構(gòu)成

師：根據(jù)普通鋅錳電池的結(jié)構(gòu)，如果把鋅筒換成鋅片，碳棒換成銅片，糊狀物改成稀硫酸溶液，會(huì)出現(xiàn)什么情況？

學(xué)生完成課本實(shí)驗(yàn)6-3（1）、（2）。

問(wèn)題：用導(dǎo)線連接鋅片和銅片，現(xiàn)象怎樣？銅片表面的氣泡是什么、怎么產(chǎn)生的？氫離子在銅片上得到的電子是誰(shuí)失去的？在這個(gè)過(guò)程中，電子怎樣運(yùn)動(dòng)？由此大家有什么想法？如何檢測(cè)有電流產(chǎn)生？

學(xué)生回答，并完成實(shí)驗(yàn)6-3（3）。

教師引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)，理解Zn-Cu-H2SO4原電池工作原理并用圖表示。對(duì)學(xué)生畫(huà)圖結(jié)果，教師引導(dǎo)學(xué)生評(píng)價(jià)并修改。然后老師引導(dǎo)學(xué)生觀察Zn-Cu-H2SO4原電池，并結(jié)合普通鋅錳電池，思考原電池的構(gòu)成條件;提供鋅片、銅片、金片、石墨、硝酸銀溶液、無(wú)水乙醇、導(dǎo)線、水果、電流計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)原電池，并提醒學(xué)生注意變量控制。之后老師引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)原電池的構(gòu)成條件，體會(huì)原電池的反應(yīng)本質(zhì)并構(gòu)建簡(jiǎn)單原電池模型。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)通過(guò)學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，分析原電池的可能構(gòu)成條件，然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究。培養(yǎng)了學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)的能力，促進(jìn)了其對(duì)原電池的理解。通過(guò)學(xué)生構(gòu)建簡(jiǎn)單原電池模型，發(fā)展其模型認(rèn)知能力。

環(huán)節(jié)三：初試原電池

師：學(xué)習(xí)的目的是為了應(yīng)用，試用今天制作的電池使音樂(lè)卡唱歌。

學(xué)生操作，聽(tīng)音樂(lè)。

師：大家有什么想法？

生：這種原電池幾乎沒(méi)有實(shí)用價(jià)值！

師：為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，如何改進(jìn)？

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)單原電池的不足，初步建立辯證看待問(wèn)題的意識(shí)，并留下疑問(wèn)為下節(jié)課做鋪墊。

（二）第二課時(shí)：再探原電池

引入：音樂(lè)卡的音樂(lè)為什么會(huì)很快停止？

環(huán)節(jié)一：探究音樂(lè)很快停止的原因。

教師介紹數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生測(cè)量Zn-Cu-CuSO4單液原電池工作時(shí)的電流和溫度變化。學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)原電池溫度逐漸升高，電流大小逐漸減小。

提問(wèn)：實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明了什么？根據(jù)裝置分析有一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，為什么？

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)音樂(lè)卡實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生興趣;通過(guò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)展示單液原電池能量轉(zhuǎn)化情況，深化其對(duì)單液原電池的理解。

環(huán)節(jié)二：改進(jìn)原電池

提問(wèn)：Zn與CuSO4溶液直接接觸導(dǎo)致該原電池電流衰減，如何改進(jìn)？把銅片插入CuSO4溶液中，鋅片怎么辦？如何構(gòu)成閉合回路？

生：用電解質(zhì)溶液連通。

教師介紹鹽橋，提問(wèn)鹽橋的作用，并適當(dāng)提示，指導(dǎo)學(xué)生完善裝置圖;指導(dǎo)學(xué)生測(cè)量Zn-Cu-CuSO4雙液原電池工作時(shí)的電流和溫度變化，引導(dǎo)學(xué)生理解該雙液原電池工作原理并與單液原電池比較。

提問(wèn)：Zn-Cu-CuSO4雙液原電池反應(yīng)本質(zhì)是什么？與該單液原電池有區(qū)別嗎？由此可以得出什么結(jié)論？

設(shè)計(jì)意圖：本部分通過(guò)分析雙液原電池的工作原理、構(gòu)建復(fù)雜原電池模型，完善學(xué)生的知識(shí)體系，并使其對(duì)氧化還原反應(yīng)的認(rèn)識(shí)發(fā)生質(zhì)的飛躍。

環(huán)節(jié)三：評(píng)價(jià)原電池

提問(wèn)：1.比較Zn-Cu-CuSO4單、雙液原電池的電流，有沒(méi)有新的發(fā)現(xiàn)？

2.雙液原電池與單液原電池有沒(méi)有別的缺點(diǎn)？二者的實(shí)用價(jià)值如何？

3.如何提高雙液原電池的電流，什么樣的電池活性物質(zhì)可以再生？什么樣的電池可以不斷補(bǔ)充反應(yīng)的活性物質(zhì)？

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)通過(guò)分析和討論Zn-Cu-CuSO4單、雙液原電池的電流大小、穩(wěn)定性和實(shí)際應(yīng)用情況，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生辯證看待問(wèn)題的意識(shí)，引發(fā)學(xué)生思考理論和實(shí)際應(yīng)用之間的“距離”，體會(huì)科技發(fā)展的曲折。

（三）第三課時(shí)：發(fā)展中的電池

環(huán)節(jié)一：優(yōu)化原電池

提問(wèn)：為什么其他條件相同時(shí)，雙液原電池比相應(yīng)的單液原電池的電流?。浚ㄌ崾荆何锢碇杏绊戨娏鞔笮〉囊蛩兀?/p>

生：可能是U型管管口與電解質(zhì)溶液的接觸面積太小，U型管太長(zhǎng)。

師：兩者均導(dǎo)致電池的內(nèi)阻變大，電流變小。針對(duì)這兩點(diǎn)，大家利用下列器材：濾紙、飽和NaCl溶液、鋅片、銅片、CuSO4溶液、ZnSO4溶液等，繼續(xù)改進(jìn)原電池。

實(shí)驗(yàn)一：測(cè)Zn-Cu-CuSO4雙液原電池（用浸有飽和NaCl溶液的濾紙條代替U形管）的電流。實(shí)驗(yàn)二：在實(shí)驗(yàn)一的基礎(chǔ)上增加了一層濾紙條，測(cè)其電流。兩實(shí)驗(yàn)與使用U形管作鹽橋的雙液原電池的電流比較（結(jié)果見(jiàn)表1）。

提問(wèn)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，大家有什么想法？

生：不斷改進(jìn)鹽橋，可以使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的效率進(jìn)一步提高。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)通過(guò)學(xué)生借助物理知識(shí)，分析雙液原電池電流小的原因，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，診斷并發(fā)展學(xué)生融合學(xué)科間知識(shí)、遷移應(yīng)用知識(shí)的能力。

環(huán)節(jié)二：發(fā)展中的電池

教師用多媒體展示生活、生產(chǎn)中的電池，完善學(xué)生對(duì)普通鋅錳電池的認(rèn)識(shí)，強(qiáng)調(diào)這種電池的活性物質(zhì)不能再生，屬于一次電池，分析該電池的缺點(diǎn)和改進(jìn)方式;指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合課本和網(wǎng)絡(luò)查詢的信息，自學(xué)鉛酸蓄電池知識(shí)，了解二次電池;指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合氫氧燃料電池工作原理示意圖制作簡(jiǎn)單的燃料電池。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)分析幾種常見(jiàn)電池的原理模型，提升學(xué)生模型認(rèn)知能力;通過(guò)分析這幾種電池的優(yōu)缺點(diǎn)并評(píng)價(jià)，進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生辯證看待問(wèn)題、批判性接受知識(shí)的能力;通過(guò)利用原電池模型把2H2+O22H2O設(shè)計(jì)成一個(gè)電池并制作，發(fā)展學(xué)生理解、應(yīng)用知識(shí)的能力和創(chuàng)造能力。

環(huán)節(jié)三：展望新型電池

提問(wèn)：電池發(fā)展到燃料電池是不是就停滯不前了呢？想一想你們都需要什么樣的電池？看看哪些電池可以再改進(jìn)令其性能更好，你有什么好的想法！

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)展望新型電池，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，并使原電池的學(xué)習(xí)延伸到課外。

三、教學(xué)設(shè)計(jì)特色

（一）創(chuàng)設(shè)真實(shí)性的教學(xué)情境，激活學(xué)生思維，使其在對(duì)問(wèn)題的探索和獨(dú)立思考中有所發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生新穎、獨(dú)到的見(jiàn)解，培養(yǎng)和提高其創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力，最終解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

（二）以實(shí)驗(yàn)為探究手段，學(xué)生通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，在實(shí)踐活動(dòng)中深化認(rèn)知模型，從而培養(yǎng)比較分析、概括抽象、評(píng)價(jià)、遷移、應(yīng)用和創(chuàng)新等高階思維，發(fā)展學(xué)科認(rèn)識(shí)能力。

（三）整個(gè)教學(xué)活動(dòng)幾乎都是在師、生，生、生之間的對(duì)話、討論、交流中完成的，這種具有社會(huì)性的學(xué)習(xí)過(guò)程促進(jìn)學(xué)生內(nèi)化觀念和知識(shí)，進(jìn)一步發(fā)展了其高階思維。

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責(zé)任編輯：黃大燦