深度學(xué)習(xí)視角下高中化學(xué)真實(shí)情境創(chuàng)設(shè)的實(shí)踐研究

李春鳳

摘 要：以“工業(yè)氮肥”為真實(shí)情境 ，創(chuàng)設(shè)任務(wù)鏈，驅(qū)動(dòng)學(xué)生開(kāi)展系列探究性活動(dòng)，并在探究活動(dòng)中落實(shí)教學(xué)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)遷移應(yīng)用，從而真正獲得解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生形成認(rèn)識(shí)方法，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí);真實(shí)情境;氨與銨鹽

一、背景介紹

化學(xué)學(xué)科深度學(xué)習(xí)作為一種主動(dòng)的、批判性的學(xué)習(xí)方式，以高階思維的發(fā)展、學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)的建構(gòu)以及實(shí)際問(wèn)題的解決為目的，通過(guò)具有化學(xué)學(xué)科特色的挑戰(zhàn)性任務(wù)，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。學(xué)生在獲得化學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，促進(jìn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展;在此學(xué)習(xí)過(guò)程中完成化學(xué)學(xué)科特有的學(xué)習(xí)任務(wù)——以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)方式的改變，產(chǎn)生情感共鳴;其學(xué)習(xí)結(jié)果更強(qiáng)調(diào)化學(xué)學(xué)科思想方法的理解與運(yùn)用。

真實(shí)情境能形成驅(qū)動(dòng)性任務(wù)、引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，是學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要載體。真實(shí)情境中開(kāi)展的教學(xué)，能夠吸引學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、進(jìn)行深度探究;學(xué)生在情境中建構(gòu)思維模型、打破與重構(gòu)，最終達(dá)到以問(wèn)題解決引領(lǐng)知識(shí)建構(gòu)、以知識(shí)應(yīng)用解決真實(shí)問(wèn)題的聯(lián)動(dòng)效果。因此，高中化學(xué)教學(xué)中需要進(jìn)行與學(xué)生深度學(xué)習(xí)相適應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)，創(chuàng)設(shè)具體的、真實(shí)的情境，使學(xué)生經(jīng)歷深度認(rèn)知，逐步具備高階思維的能力。筆者結(jié)合自己執(zhí)教的“氨與銨鹽”一課，具體談?wù)勅绾芜M(jìn)行指向深度學(xué)習(xí)的高中化學(xué)真實(shí)情境創(chuàng)設(shè)。

“氨與銨鹽”是新課標(biāo)中必修課程“主題2：常見(jiàn)的無(wú)機(jī)物及其應(yīng)用”的重要內(nèi)容。新課標(biāo)對(duì)此部分的內(nèi)容要求是：“結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例或通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，了解氮及其重要化合物的主要性質(zhì)，認(rèn)識(shí)這些物質(zhì)在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響”;在“教學(xué)策略”中建議“重視開(kāi)展高水平的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)、緊密聯(lián)系生產(chǎn)和生活實(shí)際，創(chuàng)設(shè)豐富多樣的真實(shí)問(wèn)題情境”等;在“情境素材建議”中提及“‘雷雨發(fā)莊稼’、工業(yè)合成氨、工業(yè)制硝酸、氮肥的生產(chǎn)與合理使用”;在“學(xué)業(yè)要求”中描述“能根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)分析實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)、生活及環(huán)境中的某些常見(jiàn)問(wèn)題，說(shuō)明妥善保存、合理使用化學(xué)品的常見(jiàn)方法，能說(shuō)明常見(jiàn)元素及其化合物的應(yīng)用對(duì)社會(huì)發(fā)展的價(jià)值”等。新課標(biāo)的要求和建議引導(dǎo)教師在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)真實(shí)的生產(chǎn)、生活情境，關(guān)注含氮化合物的轉(zhuǎn)化，建構(gòu)分類觀和價(jià)態(tài)觀，并實(shí)現(xiàn)不同含氮化合物轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)模型。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究、研究與實(shí)踐活動(dòng)等任務(wù)，強(qiáng)化化學(xué)知識(shí)與生產(chǎn)、生活的密切聯(lián)系及真實(shí)應(yīng)用。

本節(jié)課以“氮肥工業(yè)”為情境，基于該情境挖掘出四大任務(wù)，學(xué)生在了解“氮肥工業(yè)”原理的同時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的開(kāi)展獲得核心知識(shí)，提升對(duì)陌生物質(zhì)的性質(zhì)預(yù)測(cè)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，以形成運(yùn)用化學(xué)學(xué)科思想解決問(wèn)題的思路方法?，F(xiàn)將教學(xué)過(guò)程整理成文，以供參考。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)及過(guò)程

設(shè)置真實(shí)情境：工業(yè)上目前大量使用的三大類氮肥，介紹本節(jié)課的主要內(nèi)容：氨、銨鹽、氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法。整節(jié)課以“工業(yè)氮肥”的制備原理為主線，形成學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)的兩個(gè)角度：分類觀和價(jià)態(tài)觀;學(xué)習(xí)氨與銨鹽的性質(zhì)，運(yùn)用已學(xué)知識(shí)解決氮肥的保存及使用等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移與應(yīng)用。

（一）設(shè)置氮肥形態(tài)選擇情境，探究氨的水溶性實(shí)驗(yàn)

教材利用氨極易溶于水的性質(zhì)，設(shè)計(jì)趣味性實(shí)驗(yàn)。氨溶于膠頭滴管中的水，燒杯中水溶液大量倒吸，形成噴泉現(xiàn)象。課前教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)教材的噴泉實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重現(xiàn)和分析：由于裝有氨氣的圓底燒瓶是硬質(zhì)玻璃材料，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并不能直接觀察氨溶于水后大量減少，只能從倒吸的現(xiàn)象說(shuō)明壓強(qiáng)減小，間接證明氣體的數(shù)量減少。課前學(xué)生分小組將噴泉裝置改良：將裝氨氣的儀器換成質(zhì)軟的材料——礦泉水瓶。膠頭滴管用帶有膠管的礦泉水瓶代替，擠壓水瓶，實(shí)現(xiàn)氨氣溶于水。為實(shí)現(xiàn)壓強(qiáng)差，教師引導(dǎo)學(xué)生將水瓶開(kāi)小孔，擠壓水瓶的時(shí)候用拇指堵住小孔，氨氣溶于水后，松開(kāi)手指，與大氣相通。

課堂過(guò)程中學(xué)生分小組完成噴泉改良實(shí)驗(yàn)，各小組均能形成噴泉現(xiàn)象，溶液呈紅色。另外，裝有氨氣的塑料瓶迅速變癟，發(fā)出聲響，此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更直接地說(shuō)明氨氣瓶中氣體減少。由溶液變紅現(xiàn)象推理得到NH3與H2O發(fā)生化學(xué)變化，生成新物質(zhì)NH3·H2O。將NH3·H2O不穩(wěn)定、熱易分解的性質(zhì)，遷移應(yīng)用獲得氨水用作肥料在保存和使用時(shí)注意事項(xiàng)。

此環(huán)節(jié)中，基于真實(shí)情境使學(xué)生經(jīng)過(guò)質(zhì)疑、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、開(kāi)展實(shí)驗(yàn)、宏觀辨識(shí)、微觀探析、得出結(jié)論一系列活動(dòng)去探索學(xué)習(xí)氨的性質(zhì)，學(xué)生自覺(jué)思考所學(xué)知識(shí)的局限與不足，對(duì)所學(xué)知識(shí)及學(xué)習(xí)過(guò)程主動(dòng)進(jìn)行質(zhì)疑、批判與評(píng)價(jià)，思路方法實(shí)現(xiàn)打破與重構(gòu)，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

設(shè)計(jì)意圖：以“工業(yè)氮肥”的真實(shí)問(wèn)題情境為載體，學(xué)生進(jìn)行討論對(duì)比，分析氨用作氮肥不能選用“氨氣”，而“液氨”成本較高，因此選擇使用氨的水溶液。以此為線索，開(kāi)展“氨氣溶于水”的實(shí)驗(yàn)探究。

（二）探究氨與酸的反應(yīng)——空瓶生煙

教師準(zhǔn)備分別裝有干燥NH3和干燥HCl的集氣瓶，引導(dǎo)學(xué)生思考如何放置混合能使其更充分接觸。學(xué)生分析NH3和HCl的密度差異，將HCl集氣瓶放在上方，將NH3集氣瓶放在下方，實(shí)現(xiàn)氣體的充分混合，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

集氣瓶中產(chǎn)生大量白煙所帶來(lái)的震撼，使學(xué)生產(chǎn)生情感的共鳴。教材利用NH3和HCl的揮發(fā)性，通過(guò)蘸有濃氨水的玻璃棒與蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近，實(shí)現(xiàn)NH3和HCl的接觸，但效果不佳，也無(wú)法完全避免水的干擾，且NH3和HCl會(huì)擴(kuò)散到空氣中，造成污染，使用密封裝置進(jìn)行混合反應(yīng)則可以避免這個(gè)問(wèn)題。

設(shè)計(jì)意圖：設(shè)置問(wèn)題情境，氨的水溶液呈堿性，那么NH3能否與酸反應(yīng)？設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生從物質(zhì)分類角度實(shí)現(xiàn)含氮化合物的轉(zhuǎn)化。以銨態(tài)氮肥的制備為情境，由NH3和HCl的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生推測(cè)NH3和HCl反應(yīng)產(chǎn)物的成分為NH4Cl，培養(yǎng)證據(jù)推理、宏微結(jié)合、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新和環(huán)保意識(shí)，最終形成從物質(zhì)分類的角度認(rèn)識(shí)含氮化合物的轉(zhuǎn)化的認(rèn)知方法。

（三）“誰(shuí)動(dòng)了我的化肥？”——探究銨鹽的化學(xué)性質(zhì)

教師以化肥存放一段時(shí)間減少為問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生思考提出假設(shè)：氯化銨受熱不穩(wěn)定，易分解。學(xué)生小組取少量氯化銨進(jìn)行加熱，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，試管底部的固體減少，但在試管口重新生成。該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答了“誰(shuí)動(dòng)了我的化肥？”——銨態(tài)氮肥存放時(shí)遇高溫會(huì)分解，并將該性質(zhì)應(yīng)用于銨態(tài)氮肥保存應(yīng)注意低溫密封保存。教師提供“信息檢索”——銨態(tài)氮肥不能和堿性肥料（如草木灰）一起使用，引導(dǎo)學(xué)生提出假設(shè)：銨鹽與堿能反應(yīng)，并進(jìn)行銨鹽與強(qiáng)堿反應(yīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，解釋銨態(tài)氮肥不能和堿性肥料（如草木灰）一起使用的原因，并得到實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)NH4+的方法及實(shí)驗(yàn)室制取。

本環(huán)節(jié)中，學(xué)生在新的情境中以物質(zhì)類別的視角和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行推測(cè)和分析，同時(shí)診斷學(xué)生研究化肥的方法和思路，形成探究其他化肥以及生活中常見(jiàn)化學(xué)用品的思維和能力，發(fā)展學(xué)生宏觀辨識(shí)與變化觀念等學(xué)科核心素養(yǎng)。

設(shè)計(jì)意圖：以生活趣事“誰(shuí)動(dòng)了我的化肥？”以及化肥氯化銨的使用“注意事項(xiàng)”為真實(shí)情境，本環(huán)節(jié)中，學(xué)生在新的情境中以物質(zhì)類別的視角和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行推測(cè)和分析，同時(shí)診斷學(xué)生研究化肥的方法和思路，形成探究其他化肥以及生活中常見(jiàn)化學(xué)用品的思維和能力，發(fā)展學(xué)生宏觀辨識(shí)與變化觀念等學(xué)科核心素養(yǎng)。

（四）遷移與應(yīng)用——實(shí)驗(yàn)室制氨氣

應(yīng)用銨鹽的化學(xué)性質(zhì)，學(xué)生選擇合理的實(shí)驗(yàn)原理：銨鹽與堿反應(yīng)，而非直接加熱銨鹽。設(shè)置任務(wù)情境：觀察課本圖5-16，并運(yùn)用初中所學(xué)制備氣體的方法，完成實(shí)驗(yàn)裝置的選擇。具體結(jié)合銨鹽、氨的性質(zhì)，選擇“發(fā)生裝置”“干燥裝置”“收集裝置”“驗(yàn)滿裝置”“尾氣處理”，完成實(shí)驗(yàn)室制備氨氣的設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)。

設(shè)計(jì)意圖：該環(huán)節(jié)通過(guò)建立關(guān)聯(lián)知識(shí)，聚焦變化觀，將學(xué)生對(duì)含氮化合物轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)方式外顯。更關(guān)鍵的是，制備氣體方法的構(gòu)建為學(xué)生今后面對(duì)新的氣體物質(zhì)制備情境提供了基本框架，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)建模來(lái)解決問(wèn)題，并用一定的方法外顯化相應(yīng)的模型。學(xué)生自主思考、質(zhì)疑辯論，解決問(wèn)題，學(xué)生就能體會(huì)到模型在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的應(yīng)用價(jià)值，從而逐漸發(fā)展模型意識(shí)，掌握模型認(rèn)知方式。

三、評(píng)價(jià)與反思

（一）評(píng)測(cè)方法

課堂結(jié)束后，對(duì)150名學(xué)生以紙筆測(cè)試的形式進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查。本次調(diào)查從“問(wèn)題解決”“課標(biāo)學(xué)業(yè)要求”“教學(xué)滿意程度”三個(gè)維度進(jìn)行設(shè)計(jì)。評(píng)價(jià)采用李克特式五點(diǎn)量表計(jì)分法，選項(xiàng)包括：非常同意、同意、一般、不同意和非常不同意，依次記為5，4，3，2，1分。發(fā)放問(wèn)卷150份，回收問(wèn)卷150份，回收率100%。

（二）調(diào)查結(jié)果與分析

數(shù)據(jù)通過(guò)SPSS22.0進(jìn)行分析，本次調(diào)查的有效問(wèn)卷為150份，沒(méi)有缺失，總樣本量為150，其Alpha值為0.750，說(shuō)明學(xué)生通過(guò)問(wèn)卷進(jìn)行自我評(píng)價(jià)的結(jié)果內(nèi)在一致性好，可信度高。

學(xué)生自我評(píng)價(jià)的均分情況，從數(shù)據(jù)可以看出，“問(wèn)題解決”“課標(biāo)學(xué)業(yè)要求”“教學(xué)滿意程度”三個(gè)維度中，均分最高的是“教學(xué)滿意程度”，這說(shuō)明學(xué)生更喜歡情境化教學(xué)模式及實(shí)驗(yàn)探究。本節(jié)課以實(shí)驗(yàn)活動(dòng)探究為主要環(huán)節(jié)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中獲取知識(shí)、加深理解和遷移應(yīng)用，這無(wú)疑也為教師今后的教學(xué)指明了方向。真實(shí)的生活生產(chǎn)情境的引入，為教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)或情境問(wèn)題，能有效地促進(jìn)學(xué)科知識(shí)與真實(shí)問(wèn)題的相互融合，從而真正實(shí)現(xiàn)以問(wèn)題解決建構(gòu)知識(shí)、以知識(shí)應(yīng)用解決真實(shí)問(wèn)題的效果。得分相對(duì)較低的是“課標(biāo)學(xué)業(yè)要求”的達(dá)成維度，可能原因是學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)集中于情境和實(shí)驗(yàn)本身，而忽略了問(wèn)題解決中所包含的學(xué)科知識(shí)，今后將從情境化、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式逐漸常態(tài)化得以改善。

（三）教學(xué)反思

“課標(biāo)學(xué)業(yè)要求”維度的測(cè)評(píng)題目與教學(xué)目標(biāo)一一對(duì)應(yīng)。其中，學(xué)生自我評(píng)價(jià)得分相對(duì)較高的是“用化學(xué)（離子）方程式表示氨與銨鹽主要的化學(xué)性質(zhì)”“從價(jià)類二維的角度，分析、說(shuō)明含氮化合物的轉(zhuǎn)化路徑”，這就充分說(shuō)明學(xué)生通過(guò)教材知識(shí)的學(xué)習(xí)，建立了價(jià)類二維分析物質(zhì)及其變化的認(rèn)識(shí)視角，并應(yīng)用于本節(jié)內(nèi)容的表征和描述。學(xué)生雖能從價(jià)類二維的角度分析問(wèn)題，但從物質(zhì)分類的角度預(yù)測(cè)氨與銨鹽的化學(xué)性質(zhì)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，并能分析、解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力還有待提高。隨著今后的學(xué)習(xí)強(qiáng)化，學(xué)生逐步建構(gòu)氣體物質(zhì)的制備方法模型，最終實(shí)現(xiàn)陌生物質(zhì)的問(wèn)題解決。

結(jié)束語(yǔ)

新課程標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)要求不僅強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生必備知識(shí)的評(píng)價(jià)，更強(qiáng)調(diào)學(xué)生在真實(shí)情境中，獲取知識(shí)、加深理解和遷移應(yīng)用的關(guān)鍵能力的發(fā)展。在今后的教學(xué)中，應(yīng)在真實(shí)情境下形成驅(qū)動(dòng)任務(wù)，基于學(xué)業(yè)要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，使學(xué)生實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，逐步具備高階思維的能力。

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