基于學(xué)科理解的深度學(xué)習(xí)化學(xué)課堂教學(xué)策略

【摘 要】化學(xué)學(xué)科理解是對化學(xué)學(xué)科知識及其思維方式和方法的一種本原性、結(jié)構(gòu)化的認(rèn)識。文章提出通過縱橫分析，確定明確且豐富的學(xué)習(xí)目標(biāo);通過四維解讀，挖掘?qū)W習(xí)內(nèi)容的多重價值;通過學(xué)習(xí)活動，實現(xiàn)課堂深度學(xué)習(xí)的完整性;通過嵌入式評價，促進(jìn)課堂深度學(xué)習(xí)的持續(xù)推進(jìn)四個方面，闡述基于學(xué)科理解的深度學(xué)習(xí)化學(xué)課堂教學(xué)策略。

【關(guān)鍵詞】學(xué)科理解;深度學(xué)習(xí);核心素養(yǎng);高中化學(xué)

普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》指出，化學(xué)學(xué)科理解是指教師對化學(xué)學(xué)科知識及其思維方式和方法的一種本原性、結(jié)構(gòu)化的認(rèn)識，它不僅僅是對化學(xué)知識的理解，還包括對具有化學(xué)學(xué)科特質(zhì)的思維方式和方法的理解[1]。筆者認(rèn)為，對學(xué)生來說，課堂上學(xué)科知識的化學(xué)學(xué)科理解是有理解程度深淺之分的，學(xué)生對學(xué)科知識的理解越深，越有利于其深度學(xué)習(xí)和學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。因此，基于學(xué)科理解的深度學(xué)習(xí)化學(xué)課堂，應(yīng)追求分析、應(yīng)用、評價和創(chuàng)新等高階思維的運用，增進(jìn)學(xué)生對知識及其思維方式和方法的本原性、結(jié)構(gòu)化的認(rèn)識，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。據(jù)此，筆者從學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)活動、學(xué)習(xí)評價四個方面闡述基于學(xué)科理解的深度學(xué)習(xí)化學(xué)課堂教學(xué)策略。

一、縱橫分析，確定明確且豐富的學(xué)習(xí)目標(biāo)

一節(jié)有效的課堂，要有明確且豐富的學(xué)習(xí)目標(biāo)。教師要制訂基于學(xué)科理解的深度學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)目標(biāo)，首先要對學(xué)生、對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行縱橫分析，其次，根據(jù)學(xué)生形成學(xué)科知識及其思維方式與方法的本原性、結(jié)構(gòu)化的認(rèn)識，圍繞促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，確定明確且豐富的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

（一）縱向分析學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容掌握的“過去—現(xiàn)在—未來”

奧蘇貝爾的有意義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)者發(fā)生有意義學(xué)習(xí)的前提是學(xué)習(xí)的內(nèi)容要與學(xué)習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的表象、符號、概念或命題相聯(lián)系。教師需要分析學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的已有知識儲備，掌握學(xué)生已具備的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，這樣才能明確學(xué)生學(xué)習(xí)之后可能獲得的知識、能力和素養(yǎng)發(fā)展，形成學(xué)習(xí)目標(biāo)。因此，教師要縱向分析學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容掌握的“過去—現(xiàn)在—未來”。

“過去”指的是學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，此為課堂深度學(xué)習(xí)的起點。“現(xiàn)在”指的是學(xué)生的“現(xiàn)實生活”。教師要在學(xué)生的生活經(jīng)驗與學(xué)習(xí)內(nèi)容之間搭建一座“橋梁”，幫助學(xué)生應(yīng)用已有認(rèn)知，發(fā)展理解、應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)新等深度思維?！拔磥怼笔侵笇W(xué)生可能會獲得的知識、能力和素養(yǎng)提升，教師應(yīng)站在學(xué)生的立場形成教學(xué)目標(biāo)。教師對“未來”分析的關(guān)鍵在于，把握學(xué)生“將有”與“已有”知識、經(jīng)驗、能力和素養(yǎng)之間的內(nèi)在聯(lián)系。由此，教師縱向分析了學(xué)生對“鋁和鋁合金”掌握的“過去—現(xiàn)在—未來”（見表1）。

（二）橫向分析學(xué)習(xí)內(nèi)容的課標(biāo)要求、教材內(nèi)容、評價目標(biāo)

課堂學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成，依靠課堂素養(yǎng)發(fā)展水平的評價目標(biāo)制訂與落實來實現(xiàn)。評價目標(biāo)是促進(jìn)課堂教學(xué)、發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的動力與實踐尺度。因此，教師制訂學(xué)習(xí)目標(biāo)，要橫向分析學(xué)習(xí)內(nèi)容的課標(biāo)要求、教材內(nèi)容、評價目標(biāo)，達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)與評價目標(biāo)一致（如圖1）。

由圖1可知，教師首先要細(xì)讀課程標(biāo)準(zhǔn)，了解學(xué)習(xí)內(nèi)容的學(xué)科核心素養(yǎng)培育要求，認(rèn)識學(xué)科知識的學(xué)科價值、社會價值，厘清學(xué)習(xí)活動的建議、情境素材的建議及教學(xué)策略等，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。其次是要根據(jù)教材內(nèi)容及課程標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容要求明確核心知識內(nèi)容、符號表征、科學(xué)探究、微觀探析、認(rèn)知結(jié)構(gòu)化等。最后，結(jié)合以上分析，制訂素養(yǎng)水平發(fā)展的評價目標(biāo)，明確學(xué)習(xí)內(nèi)容需要達(dá)成的學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展水平和學(xué)科核心知識的學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以及實施評價的有效途徑、方法和策略。由此，教師橫向分析了“鋁和鋁合金”的課標(biāo)要求、教材內(nèi)容、評價目標(biāo)（見表2）。

根據(jù)以上分析，可以將“鋁和鋁合金”的素養(yǎng)發(fā)展學(xué)習(xí)目標(biāo)確定為：宏觀辨識鋁和鋁合金在實際生活的廣泛應(yīng)用;微觀探析鋁和鋁合金的性能與性能優(yōu)化路徑及方法;鋁及氧化鋁、氫氧化鋁兩性實驗探究、變化觀念、證據(jù)推理，形成兩性金屬性質(zhì)的認(rèn)知模型;人類開發(fā)與改造金屬性能的認(rèn)識思路;鋁和鋁合金優(yōu)良性能的使用、開發(fā)和制備的科學(xué)精神與社會責(zé)任;體驗化學(xué)學(xué)科為人類創(chuàng)造美好生活，為科技發(fā)展做出的巨大貢獻(xiàn)。

二、四維解讀，挖掘?qū)W習(xí)內(nèi)容的多重價值

課堂實施深度學(xué)習(xí)是圍繞真實情境展開的，而學(xué)科知識在真實情境中應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造。因此，教師需要對真實情境中的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行本原性、結(jié)構(gòu)化的認(rèn)識，多角度、多維度進(jìn)行解讀。

（一）情境解讀

情境解讀即“觸景生情”。課堂深度學(xué)習(xí)的內(nèi)容并非絕對客觀而抽象，而是產(chǎn)生于特定的社會歷史背景、真實且富有價值的實際情境之中。如果教師抽離知識產(chǎn)生的“來龍去脈”，忽略其“背景依存”，那么學(xué)生很難理解前人所創(chuàng)造的知識，知識只能成為學(xué)生機(jī)械記憶的符號。因此，對特定知識進(jìn)行情境解讀有利于學(xué)生更好地理解。

比如，“鋁和鋁合金”的真實情境素材有食品包裝（易拉罐、牛奶盒等），建筑材料（門窗、裝飾品等），生活用品（鋁鍋、梯子等），航天材料，等等。學(xué)生了解鋁和鋁合金的廣泛用途之后，自然會“觸景生情”，對本節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生興趣。同時，教師可以通過“鋁是活動金屬，易與氧氣反應(yīng)，為什么鋁制品耐用呢？鋁質(zhì)軟，為什么能成為高硬度金屬材料呢？鋁鍋為什么不耐酸、不耐堿呢？”等引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，持續(xù)推進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

（二）聯(lián)結(jié)解讀

深度學(xué)習(xí)的課堂追求學(xué)習(xí)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，它是促進(jìn)學(xué)生從化學(xué)學(xué)科知識向化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。因此，教師要圍繞核心概念與原理，通過聯(lián)結(jié)的方式，形成完整的知識關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)化、認(rèn)識思路結(jié)構(gòu)化、核心觀念結(jié)構(gòu)化，提升學(xué)生的化學(xué)知識結(jié)構(gòu)化水平，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。比如，教師可以將鋁和鋁合金的性能及其廣泛用途進(jìn)行聯(lián)結(jié)（如圖2）。

（三）本原性解讀

知識總是承載著一定的思維和方法，既包括分析與綜合、抽象與概括、歸納與演繹等一般的思維方法，又包括屬于化學(xué)學(xué)科特定的學(xué)科思維和方法，如實驗現(xiàn)象的宏觀辨識，反應(yīng)原理的微觀探析，化學(xué)方程式的符號表征等。教師只有對知識所承載的思維方法進(jìn)行本原性解讀，才能幫助學(xué)生形成一定的學(xué)科思維方式和思維習(xí)慣，增進(jìn)學(xué)生對學(xué)科知識內(nèi)容的本原性、結(jié)構(gòu)化的認(rèn)識，真正實現(xiàn)對知識的創(chuàng)造和遷移。如鋁單質(zhì)和氧化鋁所承載的思維和方法如圖3所示。B38838FF-7371-4061-8A06-23ACEAFF21C7

（四）意義解讀

深度學(xué)習(xí)的課堂不只是追求“知識人”，更要成為“文化人”。學(xué)生要通過深度學(xué)習(xí)，理解世界、認(rèn)識文化、改造世界，發(fā)展必備品格，成為具有契合時代核心價值觀的人。因此，教師需要對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行意義解讀，促進(jìn)學(xué)生在知識學(xué)習(xí)過程中獲得積極的情感體驗，體驗知識的學(xué)科價值、社會價值。比如，教師可以以“鈉鉀合金熱消融法治療癌癥”作為情境[2]，讓學(xué)生沉浸在真實情境中，圍繞該法治療癌癥的“化學(xué)原理、遇到困境、成本低廉”三個核心問題（見表3），探究鈉的性質(zhì)，體驗化學(xué)知識對于人類健康、社會發(fā)展的巨大價值。

三、學(xué)習(xí)活動，實現(xiàn)課堂深度學(xué)習(xí)的完整性

對于課堂學(xué)習(xí)活動，在不同環(huán)節(jié)，教師要有不同的實施重點和策略，實現(xiàn)課堂深度學(xué)習(xí)的完整性，使學(xué)生完成認(rèn)知的自我建構(gòu)，不斷提升素養(yǎng)。

（一）創(chuàng)設(shè)情境，持續(xù)引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突

激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)需要真實情境，維持學(xué)生深度學(xué)習(xí)需要真實情境引發(fā)的有意義問題情境。因此，教師創(chuàng)設(shè)持續(xù)引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突的真實情境是深度學(xué)習(xí)的保障。

比如，在探究鈉單質(zhì)的性質(zhì)時，教師可以提供一段“堿金屬熱消融治療癌癥”的素材：將微量堿金屬如鈉、鉀或其合金通過注射器注入人體腫瘤組織，鈉、鉀或其合金會與目標(biāo)組織內(nèi)的水發(fā)生放熱化學(xué)反應(yīng)，從而達(dá)到高效的熱消融目的。此法相比傳統(tǒng)的放射治療方法，所用設(shè)備和治療操作簡單、藥物便宜。但是，鈉、鉀或其合金性格活潑，給手術(shù)的實施帶來不少難題。[2]

這個真實情境既明確指向本節(jié)課的核心知識內(nèi)容，又能激發(fā)學(xué)生的求知欲望，讓學(xué)生感受化學(xué)知識的社會價值。同時，結(jié)合對“堿金屬熱消融治療癌癥”設(shè)備和治療操作簡單、藥物便宜，但也存在保存困難等難題的分析、應(yīng)用、評價與創(chuàng)新，能夠使學(xué)生持續(xù)進(jìn)行深度思考。

（二）建立關(guān)聯(lián)，形成學(xué)習(xí)內(nèi)容的認(rèn)識思路

認(rèn)識思路是從學(xué)科本原對物質(zhì)性質(zhì)及其變化的認(rèn)識過程的一種概括，是引發(fā)深度學(xué)習(xí)的課堂抓手。在深度學(xué)習(xí)的課堂中，教師要幫助學(xué)生重溫已有知識，在已有知識上生長出新知識，幫助學(xué)生建立起新知識與已有知識和生活經(jīng)驗的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，形成新知識學(xué)習(xí)的認(rèn)識思路。

比如，在探究氯氣性質(zhì)時，教師可以在一件白色T恤（紅袖）上灑上醬汁，讓學(xué)生嘗試去除醬汁。學(xué)生結(jié)合本節(jié)課知識，認(rèn)為可以選用稀釋的84消毒液把它氧化成無色物質(zhì)。那么可以把整件T恤泡在稀釋的84消毒液中嗎？答案顯然是不行的，因為紅袖子會褪色?？梢愿挠妹藓灦啻握喝∠♂尩?4消毒液反復(fù)涂抹，直到醬汁斑塊消失。教師繼續(xù)追問：“84消毒液在生活中的主要用途有哪些？如何保存？為什么不能與潔廁靈混合使用？若想提升84消毒液的消毒、漂白能力，除了提升濃度，有人說可以加酸，你認(rèn)為可以加什么酸呢？”

教師將本節(jié)課的新知識84消毒液與學(xué)生的生活經(jīng)驗“去除醬汁”相聯(lián)系，探究84消毒液的成分、性質(zhì)、用途、保存等相關(guān)內(nèi)容，讓學(xué)生建立關(guān)聯(lián)，形成學(xué)習(xí)內(nèi)容的認(rèn)識思路。

（三）模型認(rèn)知，幫助學(xué)生實現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化

學(xué)習(xí)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化是促進(jìn)學(xué)生從化學(xué)學(xué)科知識向化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵，它的主要表現(xiàn)形式有知識關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)化、認(rèn)識思路結(jié)構(gòu)化、核心觀念結(jié)構(gòu)化。在深度學(xué)習(xí)的課堂中，教師要通過引領(lǐng)學(xué)生對新舊知識、不同概念和原理進(jìn)行辨析，概括出物質(zhì)及其變化的認(rèn)識過程，以及通過對物質(zhì)及其變化的認(rèn)識過程的進(jìn)一步抽象，采用模型認(rèn)知圖示，形成結(jié)構(gòu)化的認(rèn)識。比如，對于人教版化學(xué)必修第一冊涉及氧化劑和還原劑的內(nèi)容，學(xué)生學(xué)習(xí)后形成模型認(rèn)知，對學(xué)習(xí)內(nèi)容形成結(jié)構(gòu)化的認(rèn)識（如圖4）。圖4既有氧化劑、還原劑的知識關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)化和單線橋表達(dá)氧化還原反應(yīng)的符號表征，也有認(rèn)識氧化還原反應(yīng)的“守恒律、價態(tài)律、強(qiáng)弱律”的認(rèn)識思路，更有氧化還原反應(yīng)中蘊(yùn)含的“變化觀、守恒觀、價態(tài)觀、微粒觀”等核心觀念結(jié)構(gòu)化，以及氧化還原反應(yīng)在生活中應(yīng)用的學(xué)科價值、社會價值。

（四）再設(shè)情境，幫助學(xué)生遷移、解決實際問題

再設(shè)真實情境的目的是幫助學(xué)生通過分析、綜合，提煉出解決問題所需要的知識、技能與觀念，運用所學(xué)知識解決實際問題，使學(xué)生在實現(xiàn)知識遷移的同時，形成探索性的見解和質(zhì)疑，診斷并發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

比如，在教學(xué)了人教版化學(xué)必修第一冊第一章第二節(jié)“離子反應(yīng)”中的“電解質(zhì)的電離”后，教師再設(shè)化學(xué)史情境：早在19世紀(jì)70年代，拉烏爾根據(jù)實驗發(fā)現(xiàn)，往水中加入蔗糖、乙醇、氯化鈉均會使水的凝固點下降，他發(fā)現(xiàn)往1 kg水中分別加入物質(zhì)的量均為0.01 mol的上述物質(zhì)時，水的凝固點分別下降0.0186 ℃、0.0186 ℃、0.0361 ℃[3]。根據(jù)以上化學(xué)史實，請回答以下3個問題。

問題1 加入氯化鈉水的凝固點下降約為加入蔗糖和乙醇2倍的原因是什么？（猜想：遷移電解質(zhì)會電離，氯化鈉溶液中粒子濃度比非電解質(zhì)蔗糖、乙醇高一倍。）

問題2 可以做哪些實驗證明你的猜想？（可以采用對照實驗，加入氯化鉀、醋酸鉀固體，還可以用氯化鈣、硫酸鋁等固體物質(zhì)，概括電解質(zhì)溶于水電離后溶液中粒子的濃度變化。）

問題3 根據(jù)拉烏爾實驗現(xiàn)象，舉例說明該實驗結(jié)果在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活中可能的應(yīng)用。（如生活中常用醋酸鉀、氯鹽做融雪劑。）

學(xué)生要解決以上情境問題，首先需要根據(jù)拉烏爾實驗現(xiàn)象提供的實驗數(shù)據(jù)信息，從物質(zhì)類別和電離的微粒觀（電解質(zhì)和非電解質(zhì)）視角合理推測造成性質(zhì)差異的原因，回答問題1;再設(shè)計平行實驗證明自己的猜想，回答問題2;進(jìn)一步聯(lián)系生活經(jīng)驗或大膽猜想回答問題3。如此，學(xué)生進(jìn)一步鞏固、理解電解質(zhì)在水溶液中會自發(fā)電離，診斷并發(fā)展了宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

四、嵌入式評價，促進(jìn)課堂深度學(xué)習(xí)的持續(xù)推進(jìn)

在課堂中，教師要善于采用提問、點評、問題解決等方法，開展嵌入式評價，診斷并發(fā)展學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化水平，學(xué)科價值和社會價值的認(rèn)識水平，以及學(xué)科思維、核心素養(yǎng)發(fā)展水平。比如，在教學(xué)“電解質(zhì)的電離”這節(jié)內(nèi)容時，教師可以采用提問的方式實施嵌入式評價。

問題4 氯化鈉固體加入蒸餾水中，你認(rèn)為引起導(dǎo)電性增強(qiáng)的原因是什么（理解氯化鈉在固態(tài)、水溶液中存在狀態(tài)的差異）？據(jù)此給電解質(zhì)下一個定義。

問題5 從電解質(zhì)電離成離子的事實，你認(rèn)為可以建立認(rèn)識物質(zhì)的哪一種角度（引導(dǎo)學(xué)生建立分析和研究物質(zhì)的離子角度）？據(jù)此給電離下一個定義。

問題6 請總結(jié)從離子角度研究電解質(zhì)的基本思路（形成認(rèn)知思路：電解質(zhì)在水溶液中—離子存在—離子性質(zhì)）。

教師采用嵌入式評價，引領(lǐng)學(xué)生的學(xué)習(xí)超越電解質(zhì)、電離的知識宏觀現(xiàn)象表層識記，站在質(zhì)疑、批判、分析、評價的深度思維基礎(chǔ)上，從微觀探析的角度發(fā)掘與電解質(zhì)、電離相關(guān)的認(rèn)識功能，使學(xué)生不僅掌握了電解質(zhì)、電離的概念，而且形成了電解質(zhì)在水溶液中的性質(zhì)就是微觀探析離子角度呈現(xiàn)的性質(zhì)，為物質(zhì)的檢驗、物質(zhì)的分離、物質(zhì)的制備等具體問題解決準(zhǔn)備了認(rèn)識思路與方法，診斷并發(fā)展了學(xué)生的宏觀辨識與微觀探析，證據(jù)推理與模型認(rèn)知等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

因此，教師在實施課堂教學(xué)的過程中，要把學(xué)習(xí)內(nèi)容內(nèi)化為學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的目標(biāo)，深度解讀學(xué)習(xí)內(nèi)容的學(xué)科本質(zhì)，優(yōu)化學(xué)習(xí)活動，落實“教—學(xué)—評”一致性。

參考文獻(xiàn)：

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[2]卞海燕，程萍.基于真實問題情境的課堂教學(xué)：以金屬鈉的性質(zhì)與制備為例[J].化學(xué)教育，2021（23）：57-61.

[3]俞建鋒，林肅浩.核心素養(yǎng)導(dǎo)向下化學(xué)評價題的命制模式與實踐[J].化學(xué)教學(xué)，2018（4）：19-22.

【作者簡介】張克龍，正高級教師，浙江省特級教師，主要研究方向為化學(xué)教學(xué)。

【基金項目】2022年浙江省教研課題“化學(xué)學(xué)科基于學(xué)科理解的學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計研究”（03451）B38838FF-7371-4061-8A06-23ACEAFF21C7