基于“深度學(xué)習(xí)”的高中化學(xué)課堂教學(xué)實(shí)踐初探

裴友鳳

一、問(wèn)題的提出

基于對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的實(shí)驗(yàn)研究，美國(guó)學(xué)者Ference Marton 和Roger Saljo 于1976年最早提出了兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)概念：深度學(xué)習(xí)和淺層學(xué)習(xí)。我國(guó)對(duì)深度學(xué)習(xí)的研究起步較晚，黎加厚教授（2005年）對(duì)深度學(xué)習(xí)進(jìn)行了界定：在理解學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者能夠批判性地學(xué)習(xí)新的思想和事實(shí)，并將它們?nèi)谌朐械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)中，能夠在眾多思想間進(jìn)行聯(lián)系，并能夠?qū)⒁延械闹R(shí)遷移到新的情境中，作出決策和解決問(wèn)題的學(xué)習(xí)。也有學(xué)者提出深度學(xué)習(xí)注重批判理解、強(qiáng)調(diào)信息整合、促進(jìn)知識(shí)建構(gòu)、著意遷移運(yùn)用、面向問(wèn)題解決等五個(gè)基本特征。

目前筆者所在校高中化學(xué)課堂中普遍存在一些令人不太滿(mǎn)意的現(xiàn)象：以知識(shí)為主，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和興趣不高，被動(dòng)聽(tīng)講;課堂上學(xué)生的活動(dòng)較少，科學(xué)探究活動(dòng)流于形式，師生間、學(xué)生間真正的互動(dòng)交流很少。學(xué)生仍是機(jī)械記憶、碎片化的學(xué)習(xí)，對(duì)化學(xué)知識(shí)形不成系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的體系。教師教學(xué)就事論事，對(duì)學(xué)科課堂整體理解不夠，關(guān)注教學(xué)技能較多，關(guān)注學(xué)科思想方法較少。高中化學(xué)教學(xué)更多的是應(yīng)試導(dǎo)向，復(fù)習(xí)課、習(xí)題演練偏多，過(guò)多關(guān)注學(xué)生的解題技巧訓(xùn)練，較少關(guān)注學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。教學(xué)中存在的這些問(wèn)題，導(dǎo)致學(xué)生獲得更多的是事實(shí)性知識(shí)，對(duì)知識(shí)的淺顯理解，運(yùn)用知識(shí)解決新問(wèn)題的能力偏弱，學(xué)習(xí)動(dòng)力不足，學(xué)習(xí)過(guò)程中思維深度不夠。為此，教學(xué)需要關(guān)注學(xué)生已有知識(shí)，從學(xué)生熟知的真實(shí)情境中提供感性材料，與課本相關(guān)知識(shí)有機(jī)關(guān)聯(lián)，通過(guò)連續(xù)性問(wèn)題以及對(duì)問(wèn)題結(jié)論的追問(wèn)，制造認(rèn)知沖突，引發(fā)學(xué)生深入思考，促進(jìn)學(xué)生經(jīng)歷從實(shí)驗(yàn)探究到理論分析，從宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)本質(zhì)分析的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，有助于提高學(xué)生研究問(wèn)題的深度，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。

二、 研究的意義

學(xué)生在課堂中“深度學(xué)習(xí)”的表現(xiàn)：全身心投入、充滿(mǎn)好奇的專(zhuān)注、困惑時(shí)不折不撓地鉆研，學(xué)生既有獨(dú)立性、批判性又有合作性。這樣的課堂是教育工作者的共同追求，也是本課題迫切需要研究的。

1.促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的實(shí)踐和體驗(yàn)

在信息化時(shí)代，學(xué)生可以很容易地從各種途徑獲得知識(shí)，但對(duì)知識(shí)缺少理解、實(shí)踐和內(nèi)化。課堂教學(xué)應(yīng)該給學(xué)生提供機(jī)會(huì)對(duì)知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐和體驗(yàn);教師在學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的作用，不能僅僅是傳授知識(shí)，更應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題，幫助學(xué)生建立化學(xué)學(xué)科的思想方法。 以“真實(shí)情境”為驅(qū)動(dòng)，把深度學(xué)習(xí)融入問(wèn)題的分析與解決過(guò)程之中，可以為學(xué)生深入理解知識(shí)、發(fā)展思維技能、學(xué)會(huì)運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題等提供有力支持。

2.利于教師專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)的提高，為學(xué)生提供學(xué)習(xí)支架策略

在深度學(xué)習(xí)中，教師最重要的責(zé)任就是為學(xué)生提供支架，因?yàn)閷W(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)尚不完整或不穩(wěn)定，通過(guò)支架的作用可以促進(jìn)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)遷移到需要解決的問(wèn)題中。這就需要教師對(duì)學(xué)科知識(shí)的再理解，對(duì)教學(xué)知識(shí)的更新，對(duì)教學(xué)行為的轉(zhuǎn)變，特別是從教學(xué)理念到教學(xué)行為的轉(zhuǎn)變。只有將學(xué)生引向“深度學(xué)習(xí)”的“深度教學(xué)”，才是基于核心素養(yǎng)的教學(xué)觀(guān)點(diǎn)。

3.發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑，對(duì)新課程標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)踐層面的推進(jìn)具有重要的意義

我國(guó)課程標(biāo)準(zhǔn)要求培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)，通過(guò)中學(xué)化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生形成“宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析、變化觀(guān)念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”5個(gè)方面的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。為了培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，需要開(kāi)展原生態(tài)的教學(xué)，有高階思維的深度教學(xué)，才能實(shí)現(xiàn)知識(shí)教學(xué)的豐富價(jià)值，使學(xué)生知識(shí)學(xué)習(xí)與素養(yǎng)培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)同步發(fā)展。

三、“真實(shí)情境促進(jìn)高中化學(xué)課堂中深度學(xué)習(xí)”教學(xué)模式實(shí)踐初探

基于真實(shí)情境產(chǎn)生需要解決的問(wèn)題，問(wèn)題解決指向具體要完成的任務(wù)，通過(guò)問(wèn)題求解的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。情境的選取需要關(guān)注情境的真實(shí)性、關(guān)聯(lián)性、問(wèn)題性、過(guò)程性等特征;問(wèn)題的設(shè)計(jì)則要關(guān)注問(wèn)題之間的邏輯關(guān)系、問(wèn)題的思維水平以及如何利用課堂中生成的問(wèn)題;整個(gè)教學(xué)內(nèi)容的組織應(yīng)關(guān)注是否使學(xué)習(xí)者在新舊知識(shí)、概念和經(jīng)驗(yàn)間建立聯(lián)系，是否要求學(xué)習(xí)者將他們的知識(shí)納入到相關(guān)的概念系統(tǒng)中（如圖1所示）。

本節(jié)課的教學(xué)打破了傳統(tǒng)思路，以“真實(shí)情境”構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容主線(xiàn)，以連續(xù)性問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)引發(fā)深入探究，選用了生活中的實(shí)際問(wèn)題“腎結(jié)石的預(yù)防與治療”為情境素材，以“我的朋友得了腎結(jié)石，醫(yī)生建議多喝水（任務(wù)1：發(fā)現(xiàn)溶解平衡）——飲食建議（任務(wù)2：體驗(yàn)溶解平衡）——過(guò)量食用草酸會(huì)怎樣、如何用藥物來(lái)治療腎結(jié)石（任務(wù)3：認(rèn)識(shí)沉淀轉(zhuǎn)化）”為主線(xiàn)，以草酸鈣為例，將難溶電解質(zhì)的溶解平衡相關(guān)知識(shí)融入其中。積極有效地情境創(chuàng)設(shè)顯然有助于學(xué)生對(duì)抽象知識(shí)的學(xué)習(xí)，教學(xué)不僅要重視“抽象知識(shí)情境化”，更要關(guān)注“情境知識(shí)抽象化”，二者兼顧方能讓學(xué)生在順利理解沉淀溶解平衡知識(shí)的基礎(chǔ)上，合理地把握知識(shí)的本質(zhì)，理解知識(shí)是怎樣的以及為什么是這樣。本節(jié)課主要教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)如下：

任務(wù)1 發(fā)現(xiàn)溶解平衡

【情境問(wèn)題1】

你了解腎結(jié)石嗎？為預(yù)防腎結(jié)石，醫(yī)生為何建議多喝水？

【資料1】腎結(jié)石成分表（腎結(jié)石成分中90%為草酸鈣CaC2O4，還有少量碳酸鈣CaCO3、磷酸鈣Ca3（PO4）2和尿酸鹽）。

【問(wèn)題1.1】草酸鈣能溶解嗎？

【實(shí)驗(yàn)1】探究草酸鈣的溶解性

【演示實(shí)驗(yàn)】在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，教師引入鈣試劑，通過(guò)蒸餾水（不含鈣離子）、農(nóng)夫山泉（含鈣離子）進(jìn)行演示鈣試劑對(duì)鈣離子的顯色反應(yīng)。

【問(wèn)題1.2】草酸鈣的濁液中存在哪些微粒？它們之間存在著什么關(guān)系？

【追問(wèn)】類(lèi)比化學(xué)平衡的特征，描述難溶電解質(zhì)溶解平衡的特征。

“腎結(jié)石”引入本課，腎結(jié)石與生活聯(lián)系較緊密，涉及每個(gè)人自身的預(yù)防或者治療，學(xué)生普遍表現(xiàn)出較高研究興趣。認(rèn)知沖突的焦點(diǎn)將集中在草酸鈣的溶解性上。在這種認(rèn)知沖突下，學(xué)生會(huì)主動(dòng)思考解決方法，對(duì)草酸鈣的溶解性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。借助鈣試劑發(fā)現(xiàn)草酸鈣少量溶于水，引導(dǎo)學(xué)生從微觀(guān)角度思考草酸鈣的溶解過(guò)程，有助于揭示微觀(guān)本質(zhì)。

運(yùn)用之前所學(xué)的化學(xué)平衡知識(shí)為指導(dǎo)，認(rèn)識(shí)溶解于水是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，幫助學(xué)生建立沉淀溶解平衡的模型。介紹溶度積常數(shù)為后續(xù)學(xué)習(xí)提供工具支持。在上述過(guò)程中，將新知識(shí)“難溶電解質(zhì)的溶解平衡”納入學(xué)生已有知識(shí)“化學(xué)平衡”體系中，關(guān)注知識(shí)的聯(lián)系，有利于促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。

任務(wù)2：體驗(yàn)平衡移動(dòng)

【情境問(wèn)題2】既然在腎結(jié)石患者體內(nèi)存在這樣的溶解平衡，請(qǐng)給腎結(jié)石患者提出飲食方面的建議。

【問(wèn)題2.1】你能從微觀(guān)的角度予以解釋嗎？

【問(wèn)題2.2】預(yù)防腎結(jié)石要控制Ca2+和C2O2-4的濃度，Ksp就是腎結(jié)石患者體內(nèi)的警戒線(xiàn)，針對(duì)以上飲食建議進(jìn)行定量的分析嗎？

學(xué)生提出的上述飲食建議主要基于沉淀溶解平衡的定性分析，而在任務(wù)1中已經(jīng)學(xué)習(xí)了溶度積Ksp，引導(dǎo)學(xué)生將Ksp遷移到定量分析飲食建議上，從定性和定量?jī)蓚€(gè)角度加深對(duì)問(wèn)題的理解。

任務(wù)3：CaCO3轉(zhuǎn)化為CaC2O4

【情境問(wèn)題3】過(guò)量食用含C2O2-4的物質(zhì)，會(huì)怎樣？

【問(wèn)題3.1】如何從理論上予以證明：CaCO3的質(zhì)量是否發(fā)生變化？

【問(wèn)題3.2】我們從理論上證明了這一轉(zhuǎn)化：CaCO3沉淀可以變成CaC2O4沉淀，如何從實(shí)驗(yàn)的角度驗(yàn)證這一轉(zhuǎn)化？

【實(shí)驗(yàn)2】探究沉淀的轉(zhuǎn)化：碳酸鈣轉(zhuǎn)化為草酸鈣。（鈣試劑作為現(xiàn)象的顯色劑）

認(rèn)識(shí)沖突的焦點(diǎn)在于的質(zhì)量是否改變，通過(guò)分析將兩個(gè)孤立的沉淀溶解平衡建立聯(lián)系，并從定性和定量?jī)蓚€(gè)角度展開(kāi)討論：平衡移動(dòng)、Qc與Ksp的量化關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)2的驗(yàn)證中，由于碳酸鈣和草酸鈣沉淀物均為白色，無(wú)法直接觀(guān)察到轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，將環(huán)節(jié)1中的鈣試劑遷移到此，完成沉淀轉(zhuǎn)化的驗(yàn)證。

任務(wù)4：學(xué)以致用

【情境問(wèn)題4】為緩解病痛，如何用藥物治療腎結(jié)石？

【資料2】口服鎂制劑（氯化鎂溶液）可減緩結(jié)石患者的病痛。研究發(fā)現(xiàn)每日服用鎂，可減少90%的腎結(jié)石復(fù)發(fā)率。雖然鎂和鈣一樣，皆可與草酸根結(jié)合。但與草酸鈣不同的是，草酸鎂不會(huì)形成“令人疼痛”的結(jié)石，另外草酸鎂更易排出體外。

【問(wèn)題4.1】口服鎂制劑（氯化鎂溶液）可減緩結(jié)石患者的病痛，你能從微觀(guān)的角度進(jìn)行解釋嗎？如何表達(dá)？

在這種開(kāi)放問(wèn)題上，學(xué)生會(huì)自主運(yùn)用沉淀溶解平衡知識(shí)進(jìn)行深入研究，繼續(xù)加深對(duì)概念的理解與運(yùn)用，將沉淀轉(zhuǎn)化的這部分知識(shí)進(jìn)行學(xué)以致用。

四、教學(xué)反思與研究建議

由于沉淀溶解平衡知識(shí)在實(shí)際生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究中的應(yīng)用十分廣泛，加之沉淀溶解平衡知識(shí)本身涉及的知識(shí)儲(chǔ)備較多，導(dǎo)致這一內(nèi)容成為高中化學(xué)教學(xué)的中難點(diǎn)之一。

1.圍繞本節(jié)課的核心內(nèi)容，教學(xué)中將生活中的實(shí)際問(wèn)題情景與難溶電解質(zhì)的溶解平衡相關(guān)知識(shí)有機(jī)關(guān)聯(lián)，通過(guò)連續(xù)性問(wèn)題以及對(duì)問(wèn)題結(jié)論的追問(wèn)，制造認(rèn)知沖突，引發(fā)學(xué)生深度思考，促進(jìn)其深度學(xué)習(xí)。

2.合理發(fā)揮已有認(rèn)知的積極作用，盡量消除不利影響。教學(xué)中，可以充分利用學(xué)生已有認(rèn)知中“溶解度”“飽和溶液”“化學(xué)平衡”等概念，建立清晰而豐富的新舊概念聯(lián)系，準(zhǔn)確把握沉淀溶解平衡的內(nèi)涵與外延。

3.重視宏觀(guān)與微觀(guān)相結(jié)合的教學(xué)，重視學(xué)科理性思維與感性體驗(yàn)的融合。要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)沉淀的溶解平衡，首先需要讓學(xué)生形成如下的概念，即沉淀不是完全不溶于水，在水中也能溶解，只是溶的較少。草酸鈣是難溶物，在水中是有少量溶解的。如何讓學(xué)生信服這一事實(shí)呢？在實(shí)驗(yàn)1中，引入對(duì)鈣離子較為敏感的鈣試劑，通過(guò)鈣試劑的顯色反應(yīng)，較為直觀(guān)地呈現(xiàn)了草酸鈣濁液中存在鈣離子，以此為證據(jù)通過(guò)進(jìn)一步分析，可以說(shuō)明草酸鈣加入水中形成的濁液是一個(gè)CaC2O4、Ca2+、C2O2-4共存的體系，是一個(gè)平衡體系。在討論沉淀的轉(zhuǎn)化方面，在實(shí)驗(yàn)2、實(shí)驗(yàn)3中，學(xué)生也自然想到借助鈣試劑指示溶液中鈣離子形態(tài)的變化，從而證明沉淀發(fā)生了變化。鈣試劑的引入，能將微觀(guān)鈣離子的變化轉(zhuǎn)化為顯性的、可視的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。通過(guò)宏微符的結(jié)合，有助于學(xué)生理解沉淀溶解平衡及其移動(dòng)的微觀(guān)本質(zhì)，豐富和發(fā)展學(xué)生對(duì)化學(xué)平衡的理解。

4.對(duì)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，改變了以往單一的試題檢測(cè)方式，采取了多樣化的評(píng)價(jià)方式，評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的認(rèn)知過(guò)程、參與過(guò)程、合作過(guò)程，同時(shí)將所學(xué)知識(shí)與生產(chǎn)生活實(shí)際相結(jié)合進(jìn)行了結(jié)果性評(píng)價(jià)。

評(píng)價(jià)一：過(guò)程性評(píng)價(jià)——活動(dòng)記錄單。主要在于了解學(xué)生的認(rèn)知過(guò)程、參與過(guò)程、合作過(guò)程（見(jiàn)表1）。

評(píng)價(jià)二：結(jié)果性評(píng)價(jià)——難溶電解質(zhì)的溶解平衡相關(guān)知識(shí)評(píng)價(jià)。

教師僅僅教給學(xué)生應(yīng)該知道的學(xué)科內(nèi)容是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，更重要的是要給學(xué)生提供思考、實(shí)踐與應(yīng)用的機(jī)會(huì)，教會(huì)學(xué)生如何獲得知識(shí)。以“真實(shí)情境”為驅(qū)動(dòng)，把深度學(xué)習(xí)融入問(wèn)題的分析與解決過(guò)程之中，可以為學(xué)生深入理解知識(shí)、發(fā)展思維技能、學(xué)會(huì)運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題等提供有力支持。讓學(xué)生在學(xué)科理性思維的發(fā)展中建構(gòu)科學(xué)知識(shí)，在科學(xué)知識(shí)形成的體驗(yàn)中習(xí)得認(rèn)識(shí)世界的學(xué)科視角和解決具體問(wèn)題的學(xué)科素養(yǎng)。要將“難溶電解質(zhì)的溶解平衡”的深度學(xué)習(xí)模式廣泛應(yīng)用到化學(xué)課堂中，還需要后續(xù)大量的研究與實(shí)踐。對(duì)教師而言，在整合教材、開(kāi)發(fā)教材、團(tuán)隊(duì)合作等反面的能力提出了更高的要求。

（收稿日期：2018-12-25）