素養(yǎng)導(dǎo)向的高中化學(xué)深度學(xué)習(xí)教學(xué)策略研究

葉愛(ài)嬌

（永泰第一中學(xué)，福建 福州 350700）

傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)于強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳授，以思考為中心的學(xué)習(xí)過(guò)程不能得以全面實(shí)施，知識(shí)的建構(gòu)受到影響，思維的品質(zhì)難以得到有效訓(xùn)練，存在淺層學(xué)習(xí)的問(wèn)題。淺層學(xué)習(xí)即學(xué)生對(duì)于課堂的知識(shí)點(diǎn)僅為無(wú)關(guān)聯(lián)的、零散的機(jī)械記憶，無(wú)法學(xué)以致用。淺層學(xué)習(xí)的存在，導(dǎo)致學(xué)生在面對(duì)陌生情境時(shí)，無(wú)法運(yùn)用所學(xué)知識(shí)有效解決。在常規(guī)的高中化學(xué)教學(xué)中，部分教師要求學(xué)生機(jī)械式記憶，使得學(xué)生對(duì)元素化合物知識(shí)和核心概念的理解只停留在淺層學(xué)習(xí)上，而學(xué)科核心素養(yǎng)的培育要通過(guò)深度學(xué)習(xí)來(lái)完成［1］。

深度學(xué)習(xí)在淺層學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，融入主觀的思考探究，能夠有效解決傳統(tǒng)課堂中師生的關(guān)系，避免了教師單方面的教而忽視學(xué)生的學(xué)，學(xué)生成為主體，在課堂上獲得存在感與意義感［2］。學(xué)生通過(guò)深度學(xué)習(xí)可以提高多方面的能力，例如，聽(tīng)講的能力、自我思考的能力、協(xié)同合作的能力、遷移應(yīng)用的能力等。深度學(xué)習(xí)的課堂不僅是包容悅納的課堂，更是促進(jìn)學(xué)生高水平認(rèn)知加工、基于理解、主動(dòng)學(xué)習(xí)的課堂。這樣的學(xué)習(xí)具有生長(zhǎng)性和可遷移性［3］。文章以四個(gè)高中化學(xué)教學(xué)片段為例，探討了基于核心素養(yǎng)培育的深度學(xué)習(xí)教學(xué)策略。

一、深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵

深度學(xué)習(xí)最早由美國(guó)教育學(xué)者馬頓和薩喬在1976 年提出。Entwistle 等人在這兩位美國(guó)學(xué)者的研究基礎(chǔ)上于1997 年將深度學(xué)習(xí)界定為學(xué)生全身心主動(dòng)投入、涉及高階思維能力獲取并且具有較強(qiáng)遷移能力的一種學(xué)習(xí)過(guò)程或狀態(tài)，從而區(qū)分于淺層學(xué)習(xí)。加拿大的Egan 教授于2015 年通過(guò)研究表明深度學(xué)習(xí)是未來(lái)學(xué)校實(shí)現(xiàn)教學(xué)變革的重要方式。Egan 教授認(rèn)為深度學(xué)習(xí)應(yīng)具有知識(shí)的深度、廣度、關(guān)聯(lián)度。我國(guó)對(duì)深度學(xué)習(xí)的研究起源于1984 年，魏榮禮在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)提出了學(xué)習(xí)應(yīng)有深度的理論。2008 年上海師范大學(xué)的黎加厚教授將國(guó)外深度學(xué)習(xí)研究的成果介紹給國(guó)內(nèi)教育者，深度學(xué)習(xí)引起了許多國(guó)內(nèi)學(xué)者的關(guān)注。2017 年華中師范大學(xué)的郭元祥教授，指出現(xiàn)在所提出的淺層學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)與20 世紀(jì)50 年代布魯姆知識(shí)層級(jí)的目標(biāo)有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，進(jìn)一步深化了對(duì)深度學(xué)習(xí)課堂的認(rèn)知。

深度學(xué)習(xí)是學(xué)生以自身內(nèi)在的學(xué)習(xí)需求作為動(dòng)力，以批判性學(xué)習(xí)認(rèn)知作為思維導(dǎo)向的一種教學(xué)方法［4］。深度學(xué)習(xí)在強(qiáng)調(diào)學(xué)生作為課堂主體的同時(shí)，也驅(qū)動(dòng)學(xué)生重視理解性學(xué)習(xí)。學(xué)生在課堂中，需要將新的知識(shí)融入原有的認(rèn)知框架。并且，構(gòu)建相互聯(lián)系的媒介，最終達(dá)成在新情境下能夠解決問(wèn)題的目標(biāo)。

落實(shí)核心素養(yǎng)的培育，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)會(huì)深入思考，理解學(xué)習(xí)內(nèi)容的內(nèi)涵和實(shí)質(zhì)，提升知識(shí)遷移應(yīng)用能力。教師可以通過(guò)精心創(chuàng)設(shè)情境化、結(jié)構(gòu)化的學(xué)習(xí)任務(wù)，采取基于深度學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)策略，幫助學(xué)生建構(gòu)宏觀辨析與微觀探析、證據(jù)意識(shí)與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)等維度的核心素養(yǎng)［4］。

二、深度學(xué)習(xí)教學(xué)策略

（一）小組合作探究引起深度學(xué)習(xí)

深度學(xué)習(xí)的課堂核心一：小組合作探究，學(xué)生在討論中完成課堂教學(xué)目標(biāo)。在課堂教學(xué)中，以學(xué)生小組為單位，讓學(xué)生自主體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。重視組織引導(dǎo)同伴互助學(xué)習(xí)，具體方法如下：1.教師引導(dǎo)學(xué)生自主與合作相結(jié)合，完成學(xué)習(xí)任務(wù)。2.以學(xué)生感悟帶動(dòng)學(xué)生，在學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中，培養(yǎng)其探索欲。

教學(xué)片段1：蘇教版必修第二冊(cè)《乙醇結(jié)構(gòu)》。

【情境引入】將學(xué)生每?jī)蓚€(gè)人分為一個(gè)小組，同伴互助合作。根據(jù)乙醇分子式C2H6O 和乙烷的結(jié)構(gòu)，小組搭建乙醇球棍模型結(jié)構(gòu)。

小組1：兩名學(xué)生通過(guò)討論合作，搭建結(jié)構(gòu)如圖1：

圖1

小組2：搭建結(jié)構(gòu)如圖2：

圖2

小組1 和小組2 同學(xué)之間相互交流他們各自搭建的結(jié)構(gòu)，分析談?wù)摬煌乃枷敕椒?，悟出差異點(diǎn)是O原子插入的位置不同。

【設(shè)計(jì)意圖】不直接將乙醇的結(jié)構(gòu)式告訴學(xué)生，而是讓學(xué)生根據(jù)乙烷結(jié)構(gòu)，對(duì)比乙醇的分子式，思考如何在乙烷的結(jié)構(gòu)上連一個(gè)O 原子，通過(guò)合作探究構(gòu)建乙醇模型，幫助學(xué)生正確認(rèn)知乙烷模型中6 個(gè)C-H 鍵等同，O 原子不論插入哪個(gè)C-H 鍵中，結(jié)構(gòu)相同。另一種結(jié)構(gòu)即O 原子插入C-C 鍵之間。

師：對(duì)學(xué)生搭建的兩種不同球棍模型給予積極肯定的評(píng)價(jià)。然后提出問(wèn)題：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證兩種可能的結(jié)構(gòu)？（提示）鈉保存在煤油（煤油是碳?xì)浠衔镏缓珻-C 鍵、C-H 鍵）中。

【設(shè)計(jì)意圖】根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)水平，很難自主設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，教師可以適時(shí)給學(xué)生提供深度思考所需的素材，為學(xué)生進(jìn)一步小組合作探究搭建橋梁。

生1：若乙醇能和鈉反應(yīng)生成H2，則證明乙醇有-OH 原子團(tuán)。

生2：若能產(chǎn)生氣體，可以測(cè)定氣體的體積，進(jìn)一步確定乙醇結(jié)構(gòu)。

師：如何進(jìn)一步確定乙醇的結(jié)構(gòu)？

【創(chuàng)設(shè)情境】給出定量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如表1 所示。

表1 一定量的乙醇與過(guò)量的Na 反應(yīng)

師：分析一定量數(shù)據(jù)，你們發(fā)現(xiàn)什么？

【總結(jié)，收集證據(jù)】定性角度：乙醇與Na 反應(yīng)生成H2。

【定量角度】n（C2H6O）：n（H2）=2：1。

【得出結(jié)論】乙醇的結(jié)構(gòu)為氧原子插在碳?xì)渲g的結(jié)構(gòu)。

圖3

【設(shè)計(jì)意圖】為了避免單向的知識(shí)灌輸，不將乙醇的具體化學(xué)結(jié)構(gòu)直接展示給學(xué)生，通過(guò)定性和定量分析相結(jié)合，幫助學(xué)生建構(gòu)乙醇模型的同時(shí)，培育學(xué)生證據(jù)意識(shí)和模型認(rèn)知維度的核心素養(yǎng)。

（二）認(rèn)知沖突誘發(fā)深度學(xué)習(xí)

深度學(xué)習(xí)的課堂核心二：把握認(rèn)知沖突，促進(jìn)學(xué)科思維，激發(fā)深度學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)的課堂應(yīng)設(shè)計(jì)具有問(wèn)題情境的認(rèn)知沖突，這種沖突會(huì)激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲，幫助學(xué)生理解新知識(shí)以及完善自身認(rèn)知框架，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)?！半x子反應(yīng)”在高中化學(xué)是一個(gè)重要的組成部分，通過(guò)離子反應(yīng)的學(xué)習(xí)，學(xué)生將認(rèn)識(shí)到物質(zhì)反應(yīng)的宏觀現(xiàn)象來(lái)源于溶液中微觀粒子間的反應(yīng)，形成宏微結(jié)合的科學(xué)素養(yǎng)。

教學(xué)片段2：離子反應(yīng)。

師：四種溶液［Na2S04、K2S04、H2S04、Ba（OH）2］兩兩混合，寫(xiě)出能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式。

生1：投影如下。

師：反應(yīng)①BaS04和NaOH 是新生成的物質(zhì)嗎？反應(yīng)②BaS04和KOH 也是新生成的物質(zhì)嗎？反應(yīng)③BaS04和H2O 也是新生成的物質(zhì)嗎？

師追問(wèn)：反應(yīng)①反應(yīng)中的NaOH 和反應(yīng)②中的KOH 到底是不是新生成的物質(zhì)？從反應(yīng)前后混合液微觀離子數(shù)目變化來(lái)說(shuō)明。

生（表示疑惑）：……

【設(shè)計(jì)意圖】創(chuàng)設(shè)四種溶液兩兩相互反應(yīng)，看似很簡(jiǎn)單，但經(jīng)過(guò)追問(wèn)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)欲望和認(rèn)知沖突，促進(jìn)了學(xué)生的深度思考，在后面的學(xué)習(xí)中經(jīng)過(guò)分析—猜想—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—證據(jù)推理—深化學(xué)生對(duì)離子反應(yīng)本質(zhì)的理解。

（三）數(shù)字化實(shí)驗(yàn)引發(fā)深度學(xué)習(xí)

深度學(xué)習(xí)的課堂核心三：巧借數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建深度學(xué)習(xí)的課堂。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生理解離子反應(yīng)十分有利。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)一方面能直觀地呈現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，營(yíng)造真實(shí)的教學(xué)情境，幫助學(xué)生理解相關(guān)概念；另一方面，學(xué)生在數(shù)據(jù)分析處理的過(guò)程中，可以建構(gòu)新知，不斷完善自身知識(shí)體系。

教學(xué)片段3：《離子反應(yīng)》第二課時(shí)。

師：以①Na2S04和Ba（OH）2反應(yīng)為例，氫氧化鋇溶液中含有什么離子？硫酸鈉溶液存在什么離子？你推斷的依據(jù)是什么？復(fù)分解反應(yīng)中所有微粒都參與反應(yīng)了嗎？以數(shù)字化實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)。

【實(shí)驗(yàn)藥品】:硫酸鈉溶液（物質(zhì)的量濃度0.1mol/L）、氫氧化鋇溶液（物質(zhì)的量濃度0.1mol/L）。

【實(shí)驗(yàn)儀器】250mL 燒杯、鐵架臺(tái)、滴定管、攪拌子、磁力攪拌器、電導(dǎo)率傳感器等。

學(xué)生進(jìn)行小組合作，帶著問(wèn)題探究。將50ml 0.1mol/L 氫氧化鋇溶液中逐滴加入50ml0.1mol/L 硫酸鈉溶液，在此過(guò)程中觀察溶液電導(dǎo)率的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1 所示。

圖1 電導(dǎo)率變化

學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：燒杯中有白色沉淀生成，電導(dǎo)率急劇下降，最終電導(dǎo)率不為零。

師追問(wèn)1：通過(guò)電導(dǎo)率測(cè)量實(shí)驗(yàn)推斷，在滴定的過(guò)程中，電導(dǎo)率的變化趨勢(shì)如何？反應(yīng)混合液中微粒形式在此過(guò)程中發(fā)生了怎樣的變化？這些變化說(shuō)明溶液發(fā)生了什么化學(xué)反應(yīng)？

師追問(wèn)2：這三個(gè)真實(shí)現(xiàn)象從微觀怎么解釋？

生：因?yàn)锽a2+和結(jié)合生成白色的BaS04沉淀，導(dǎo)致溶液中Ba2+和數(shù)目減少，進(jìn)而總離子濃度減少，電導(dǎo)率下降。

師追問(wèn)3：最終電導(dǎo)率為什么不為零？

生：反應(yīng)后溶液中的Na+和OH-離子個(gè)數(shù)不變。

師追問(wèn)4：硫酸鈉和氫氧化鋇溶液的反應(yīng)是由于哪些微粒間的作用而產(chǎn)生的？

【設(shè)計(jì)意圖】引導(dǎo)學(xué)生由復(fù)分解反應(yīng)概念向離子反應(yīng)概念轉(zhuǎn)變。借助學(xué)生已有知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生深入分析和正確理解復(fù)分解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。通過(guò)問(wèn)題誘導(dǎo)，并借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，幫助學(xué)生建構(gòu)離子反應(yīng)這一概念。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的引入能有效消除學(xué)生的認(rèn)知障礙，促進(jìn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，更有效地理解離子反應(yīng)的本質(zhì)，掌握對(duì)應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)。

（四）重構(gòu)認(rèn)知模型促進(jìn)深度學(xué)習(xí)

深度學(xué)習(xí)的課堂核心四：認(rèn)知模型的重新修正和重構(gòu)，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。以雙液原電池為學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生通過(guò)對(duì)化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能效率的證據(jù)推理，進(jìn)一步修正原有的認(rèn)知模型，重構(gòu)原電池的模型，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。

教學(xué)片段4：蘇教版選擇性必修1《原電池》。

師：利用桌面上的儀器和藥品搭建組裝單液Cu-Zn 原電池。Cu-Zn 原電池的示意圖如圖2 所示。并用溫度計(jì)測(cè)定體系的溫度有無(wú)變化。

圖2 Zn-Cu 原電池示意圖

學(xué)生搭建裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讀取溫度計(jì)示數(shù)，觀察指針和電極周?chē)F(xiàn)象并記錄。

【設(shè)計(jì)意圖】引導(dǎo)學(xué)生從物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化效率的角度思考問(wèn)題，發(fā)展學(xué)生的批判性思維。

師：鋅電極與硫酸銅溶液發(fā)生反應(yīng)，生成Cu 沉積在鋅片上。化學(xué)能不僅轉(zhuǎn)化為電能，還轉(zhuǎn)化熱能，所以指針不穩(wěn)定，迅速歸零。

師追問(wèn)1：導(dǎo)致出現(xiàn)指針不穩(wěn)定，迅速歸零現(xiàn)象的根本原因是什么？如何進(jìn)行改進(jìn)，能夠穩(wěn)定指針？畫(huà)出實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，組內(nèi)討論，組間互評(píng)。

學(xué)生通過(guò)思考，回答原因是Zn 直接和硫酸銅溶液接觸。因此將Zn 和CuSO4溶液隔絕，可以解決此問(wèn)題。并繪制裝置圖，展示如圖3 所示。

圖3 改進(jìn)后的Zn-Cu 原電池

師追問(wèn)2：將隔離的Zn 放在什么溶液？

生：選擇含Zn2+電解質(zhì)溶液最好，因此選擇ZnSO4溶液。

學(xué)生動(dòng)手搭建連接裝置（驚訝此時(shí)沒(méi)有電流產(chǎn)生）。

師追問(wèn)3：為什么沒(méi)有電流產(chǎn)生？因?yàn)闆](méi)有形成閉合回路，怎樣讓兩個(gè)燒杯中電解質(zhì)溶液聯(lián)通起來(lái)？

【知識(shí)鋪墊】鹽橋可以連通兩電路。

師：使用鹽橋搭建裝置，觀察電流表的指針偏轉(zhuǎn)方向以及指針是否能夠維持穩(wěn)定狀態(tài)，取出鹽橋，觀察指針有何變化。

學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)并交流討論得出結(jié)論（隔開(kāi)氧化劑和還原劑，連接二者之間鹽橋可以有效提高電流轉(zhuǎn)換效率，產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電流）。

師追問(wèn)4：雙液原電池是怎么產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定電流？

學(xué)生觀看微觀動(dòng)畫(huà)完成下表：

【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生重新認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能的原理，體驗(yàn)認(rèn)識(shí)能量轉(zhuǎn)化過(guò)程需要考慮效率，并且可控。Zn（s）+Cu2+（aq）=Zn2+（aq）+Cu（s），△H=-216.8kJ.mol.1-1，放熱的氧化還原反應(yīng)是構(gòu)成原電池的基本要素。引導(dǎo)學(xué)生將還原劑和氧化劑徹底分開(kāi)，從而打破原有認(rèn)知模型，建構(gòu)新模型。微觀動(dòng)畫(huà)有助于學(xué)生從感性認(rèn)識(shí)發(fā)展到理性分析，進(jìn)而發(fā)展學(xué)生宏微結(jié)合維度的核心素養(yǎng)。

師：鹽橋中的離子移動(dòng)方式是什么樣的？為什么是這種移動(dòng)方式？

學(xué)生領(lǐng)悟鹽橋在化學(xué)能高效轉(zhuǎn)化為電能的重要作用。

師講述：靜電作用使陰、陽(yáng)離子定向移動(dòng)。

師生共同總結(jié)：鹽橋的作用為連通兩端的電路，使兩種溶液能夠維持電中性。鹽橋中離子的定向移動(dòng)構(gòu)成了鹽橋原電池。Zn 和鋅鹽溶液以及Cu 和銅鹽溶液分別組成兩個(gè)半電池，最終形成原電池。

學(xué)生邊聽(tīng)邊自主建構(gòu)原電池的思維導(dǎo)圖。

【設(shè)計(jì)意圖】重新建構(gòu)和完善帶鹽橋的原電池模型，深化學(xué)生對(duì)原電池的原理以及構(gòu)成條件的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而發(fā)展學(xué)生模型認(rèn)知維度的核心素養(yǎng)。

三、深度學(xué)習(xí)的教學(xué)思考

文章通過(guò)開(kāi)展小組合作探究、創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖突情境、依托數(shù)字化實(shí)驗(yàn)以及重構(gòu)認(rèn)知模型等教學(xué)策略，構(gòu)建了基于理解的深度學(xué)習(xí)課堂，促進(jìn)了學(xué)生高階思維的培育，實(shí)現(xiàn)了核心素養(yǎng)的落地。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中積極思考、主動(dòng)探索，充分感受到了化學(xué)的廣泛應(yīng)用，真正體驗(yàn)到了學(xué)科的價(jià)值，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和社會(huì)責(zé)任感。通過(guò)實(shí)踐探索，作者認(rèn)為教師在組織基于深度學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)時(shí)，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：

一是教師應(yīng)有效利用知識(shí)載體、學(xué)習(xí)資源，充分調(diào)用各種傳媒手段，課堂上給學(xué)生豐富的大腦刺激，引發(fā)思維動(dòng)力，比較強(qiáng)烈而持久地推動(dòng)學(xué)生大腦活動(dòng)。開(kāi)展有效的小組互助合作，教給學(xué)生小組互助合作的要求和方法，通過(guò)自評(píng)、互評(píng)、教師評(píng)價(jià)，及時(shí)了解學(xué)生進(jìn)階過(guò)程，給予分層次的指導(dǎo)，形成長(zhǎng)期互助學(xué)習(xí)共同體，讓深度學(xué)習(xí)成為學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，成為課堂教學(xué)常態(tài)。

二是構(gòu)建有利于化學(xué)核心素養(yǎng)培育的深度學(xué)習(xí)課堂，關(guān)鍵在于設(shè)置促進(jìn)深度思考的問(wèn)題情境。營(yíng)造真實(shí)的教學(xué)情境，讓學(xué)生自主體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)深度學(xué)習(xí)，深刻理解相關(guān)概念，不斷修正和完善原有的認(rèn)知模型。學(xué)生個(gè)體對(duì)情境的感知和信息捕獲存在不同程度的差異，從而各自的思考方向、思考途徑、思考時(shí)間和空間以及思考品質(zhì)等等都會(huì)存在差異化，課程設(shè)計(jì)和課堂教學(xué)必須為優(yōu)化深度學(xué)習(xí)提供滿足學(xué)生多元智能結(jié)構(gòu)的有力支撐手段與措施。