利用化學(xué)實驗促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的教學(xué)實踐與反思

摘 要：本文基于深度學(xué)習(xí)理論提出在化學(xué)教學(xué)中要利用化學(xué)實驗促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。闡述了通過“實驗導(dǎo)學(xué)、實驗助學(xué)、實驗促學(xué)、實驗活學(xué)”促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的策略和方法。

關(guān)鍵詞：化學(xué)實驗;深度學(xué)習(xí);核心素養(yǎng)

一、 問題的提出

深度學(xué)習(xí)是指在理解學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者能夠批判學(xué)習(xí)新的思想和事實，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遷移到新的情境中，做出決策和解決問題的學(xué)習(xí)。淺層學(xué)習(xí)是為了一種低層次表面的學(xué)習(xí)，主要基于知識的記憶和背誦，而非對知識的理解和應(yīng)用的學(xué)習(xí)。新課程標(biāo)準(zhǔn)要求培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。如果學(xué)生只是進(jìn)行淺層的學(xué)習(xí)，是談不上能力培養(yǎng)，更不可能落實核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求。高中化學(xué)課堂教學(xué)要引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)情境化和結(jié)構(gòu)化的知識體系，提高靈活應(yīng)用知識解決實際問題的能力，讓學(xué)生熱愛學(xué)習(xí)，學(xué)會學(xué)習(xí)。教師必須圍繞核心教學(xué)內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，落實核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

化學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)科學(xué)能夠不斷發(fā)展就是依賴化學(xué)實驗手段的不斷進(jìn)步。2017年版高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中提出要發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)，并設(shè)計了18個學(xué)生必做化學(xué)實驗，體現(xiàn)了化學(xué)實驗的教學(xué)在中學(xué)化學(xué)中的重要地位。在化學(xué)教學(xué)中，實驗是學(xué)生獲取化學(xué)知識提高能力的重要手段，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。在高中化學(xué)課堂教學(xué)中利用化學(xué)實驗在促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)和培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)上具有不可替代的作用。但是許多學(xué)校的化學(xué)實驗教學(xué)反而被弱化，學(xué)生分組實驗和教師的演示實驗還是停留在驗證性實驗的階段，忽視對實驗現(xiàn)象的深入分析，沒有充分發(fā)掘?qū)嶒灥挠斯δ?，沒有激發(fā)學(xué)生的高階思維，對培養(yǎng)學(xué)生能力起不到應(yīng)有的作用。

隨著新課程改革的推進(jìn)，在教學(xué)過程中更要注重實驗探究，強(qiáng)調(diào)利用實驗教學(xué)讓學(xué)生感知、理解、鞏固和應(yīng)用知識，并形成能力。在許多抽象的化學(xué)基本概念原理的教學(xué)中教師要善于運用形象化學(xué)實驗引導(dǎo)學(xué)生觀察，尤其注意通過加強(qiáng)化學(xué)實驗的探究來加深對化學(xué)知識的理解，闡明知識規(guī)律，養(yǎng)成正確的思維方法，提高學(xué)習(xí)興趣。同時學(xué)生通過細(xì)致觀察，獨立思考，發(fā)展學(xué)生思維能力和分析解決問題的能力。下面就利用以上問題談幾點做法。

二、 利用化學(xué)實驗促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的教學(xué)實踐

（一） 實驗導(dǎo)學(xué)，激發(fā)興趣

深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)注重學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動機(jī)與興趣，只有把課堂從“要我學(xué)變成我要學(xué)”，學(xué)生認(rèn)識到所學(xué)內(nèi)容的價值和意義，才能激發(fā)其參與學(xué)習(xí)的熱情與興趣，積極進(jìn)行思考討論，在問題的解決中發(fā)展能力。用化學(xué)實驗設(shè)置情境，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，學(xué)生通過觀察分析化學(xué)現(xiàn)象，查閱資料，交流和研討等學(xué)習(xí)方式得到問題的結(jié)論，有力的促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，提高核心素養(yǎng)。

例如在進(jìn)行必修可逆反應(yīng)的概念教學(xué)時，學(xué)生頭腦中都認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)能進(jìn)行完全，這時教師可以用實驗來引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突。將10mL0.1mol/LFeCl3溶液與10mL0.1mol/LKI溶液混合完全反應(yīng)后，反應(yīng)后的溶液中有F3+、I-嗎？學(xué)生馬上根據(jù)該反應(yīng)的離子方程式計算發(fā)現(xiàn)兩者恰好完成反應(yīng)，因此認(rèn)為反應(yīng)后的溶液中沒有這兩種離子了。接著教師另取一支試管，并取少量反應(yīng)后的溶液于試管中，滴入KSCN溶液，發(fā)現(xiàn)溶液變成血紅色，這說明Fe3+并沒有完全反應(yīng)。那么該反應(yīng)是否有發(fā)生呢？學(xué)生認(rèn)為可以通過檢驗是否有產(chǎn)物生成來證明這個反應(yīng)是否發(fā)生。引導(dǎo)學(xué)生可以通過檢驗是否有碘單質(zhì)生成來判斷反應(yīng)是否發(fā)生。于是另外再取一支試管，裝入少量反應(yīng)后的溶液，并滴入淀粉溶液發(fā)現(xiàn)溶液變藍(lán)色，說明有碘生成。有學(xué)生提出，根據(jù)以前學(xué)過的知識，一種反應(yīng)物過量的話則另外的一種反應(yīng)物應(yīng)該要被完全反應(yīng)。針對這個問題，繼續(xù)做如下實驗：將10mL0.1mol/LFeCl3溶液與20mL0.1mol/LKI溶液混合完全反應(yīng)后，再向溶液中滴加KSCN溶液，發(fā)現(xiàn)溶液還是變成血紅色，說明Fe3+沒有完全反應(yīng)。說明有些化學(xué)反應(yīng)不能完全進(jìn)行，反應(yīng)物有剩余，說明這些化學(xué)反應(yīng)是可逆的。再結(jié)合前面學(xué)過的化學(xué)實驗，如氯氣通入水中制氯水，氯水是黃綠色的，說明氯氣并沒有和水完全反應(yīng)。還有將二氧化碳?xì)怏w通入水中制取碳酸，不管二氧化碳通入多少，水都不能被完全轉(zhuǎn)化成碳酸。從這些化學(xué)實驗引入了可逆反應(yīng)的概念，改變了以往教師直接講概念的方法，關(guān)注可逆反應(yīng)概念的建構(gòu)過程，扭轉(zhuǎn)了學(xué)生頭腦中對化學(xué)反應(yīng)都能完全進(jìn)行的已有認(rèn)識，增加了學(xué)生認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的角度，促進(jìn)了學(xué)生深度學(xué)習(xí)，發(fā)展了核心素養(yǎng)。

（二） 實驗助學(xué)，提升能力

雖然新課程已經(jīng)改革有十幾年，但是課堂上知識的單向傳輸還是比比皆是，往往老師講學(xué)生聽，這樣的學(xué)習(xí)效率是非常低下的。深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)知識的學(xué)習(xí)應(yīng)該要由學(xué)生自主建構(gòu)，學(xué)生積極主動的建立新舊知識的聯(lián)系，在舊知識的基礎(chǔ)上自然生長出新的知識，將新知識納入已有的知識體系中進(jìn)行同化和順應(yīng)。

例如，在碳及其化合物的性質(zhì)的教學(xué)中，學(xué)生對于NaHCO3與NaOH的反應(yīng)沒有認(rèn)知，有的老師直接告訴學(xué)生兩者會發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鈉和水，這樣的學(xué)習(xí)就是要學(xué)生對元素化合物知識死記硬背，容易讓學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣，時間長了，學(xué)生容易將這個反應(yīng)與NaHCO3和鹽酸的反應(yīng)混淆在一起。如果用化學(xué)實驗幫助學(xué)生理解這個化學(xué)反應(yīng)的原理，不但培養(yǎng)學(xué)生變化觀、微粒觀等化學(xué)觀念，而且提高認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的角度。演示實驗：先將Ca（HCO3）2溶液與NaOH溶液混合，觀察現(xiàn)象，并分析溶液中哪些離子發(fā)生反應(yīng)？學(xué)生分析溶液中含有Ca2+、HCO-3、Na+、OH-，從觀察到白色沉淀說明生成CaCO3，則HCO-3必然會與OH-先反應(yīng)生成CO2-3，然后CO2-3與Ca2+結(jié)合生成CaCO3。這說明HCO-3會與OH-反應(yīng)，那么NaHCO3與NaOH的反應(yīng)理解起來就非常容易，提高了學(xué)生將宏觀現(xiàn)象和微觀離子相結(jié)合的分析解決問題的能力。化學(xué)科學(xué)的學(xué)習(xí)和研究非常注重實證，在元素化合物的教學(xué)中教師不能僅僅告訴學(xué)生兩種物質(zhì)間能發(fā)生反應(yīng)，更應(yīng)該告訴學(xué)生為什么這兩種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，有什么證據(jù)。化學(xué)實驗及其現(xiàn)象的分析就是最好的證據(jù)。

（三） 實驗促學(xué)，發(fā)展素養(yǎng)

深度學(xué)習(xí)要求學(xué)生的學(xué)習(xí)方式多樣化，而進(jìn)行實驗探究學(xué)習(xí)能讓學(xué)生經(jīng)歷假設(shè)與猜想、設(shè)計實驗方案、進(jìn)行實驗探究、解釋與結(jié)論、表達(dá)與交流等真實的科學(xué)探究過程，能提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)科學(xué)的精神，學(xué)會交流合作，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

例如，進(jìn)行鐵及其氧化物的氧化性和還原性探究實驗教學(xué)時分如下幾個步驟進(jìn)行：①預(yù)測與假設(shè)：對FeCl3、Fe、FeCl2的氧化性和還原性進(jìn)行猜想。引導(dǎo)學(xué)生猜想不是胡思亂想，一定要有依據(jù)。前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了物質(zhì)的氧化性和還原性與其所含元素的化合價有關(guān)，我們可以依據(jù)這個原理進(jìn)行猜想：FeCl3具有氧化性、Fe具有還原性、FeCl2既有氧化性又有還原性。②設(shè)計實驗方案：若要證明一種物質(zhì)具有氧化性，那么必須選擇具有還原性的物質(zhì)與其進(jìn)行反應(yīng)，同理若要證明一種物質(zhì)具有還原性，那么必須選擇具有氧化性的物質(zhì)與其進(jìn)行反應(yīng)。學(xué)生對教師提供的試劑（稀硝酸、稀硫酸、氯水、銅片）進(jìn)行分析，找出具有氧化性的物質(zhì)和具有還原性的物質(zhì)，并設(shè)計實驗方案，教師提醒學(xué)生注意：兩種物質(zhì)發(fā)生了反應(yīng)，可能有什么現(xiàn)象，要做充分的預(yù)計和判斷。學(xué)生設(shè)計了多種實驗方案：氯化鐵與銅反應(yīng)，觀察溶液顏色變化;鐵與稀硫酸反應(yīng);鐵與稀硝酸反應(yīng);氯化亞鐵與稀硝酸反應(yīng);氯化亞鐵與氯水反應(yīng)等等。③進(jìn)行探究實驗：注意實驗操作安全，防止環(huán)境污染，提醒學(xué)生用稀硝酸和氯水時注意要在通風(fēng)櫥中進(jìn)行實驗。小組成員分工合作及時記錄實驗現(xiàn)象，組內(nèi)討論并得出結(jié)論。④表達(dá)與交流：請各組代表上臺講解本組的實驗過程，發(fā)現(xiàn)的問題，得出的結(jié)論，其他同學(xué)可以提出問題。最后大家對各組的表現(xiàn)進(jìn)行評價。

（四） 實驗活學(xué)，擴(kuò)展應(yīng)用

深度學(xué)習(xí)要求學(xué)生能夠在面對復(fù)雜情境時能夠應(yīng)用化學(xué)知識解決問題。學(xué)生所面臨的問題的復(fù)雜程度也能體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)深度。在教學(xué)過程中，化學(xué)實驗的教學(xué)能創(chuàng)設(shè)促進(jìn)學(xué)生靈活應(yīng)用知識解決問題的思維情境，使學(xué)生在積極主動的探究過程中對化學(xué)知識進(jìn)行遷移和應(yīng)用，更加深刻理解化學(xué)知識，感受化學(xué)的價值，通過深度學(xué)習(xí)提升化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

例如，學(xué)完了鹽類水解知識后，要進(jìn)行拓展和應(yīng)用以便加深知識的理解，教師做了以下演示實驗：模擬泡沫滅火器（藥品：飽和碳酸氫鈉溶液和飽和硫酸鋁溶液，在試管內(nèi)裝入飽和碳酸氫鈉溶液，并將試管放入裝有飽和硫酸鋁溶液的錐形瓶中，錐形瓶口塞上帶有導(dǎo)管的單孔塞，反應(yīng)開始前兩種溶液不能接觸，倒置錐形瓶，使兩種溶液混合在一起，發(fā)生劇烈反應(yīng)。）學(xué)生被泡沫滅火器滅火的現(xiàn)象震撼了，教師提出以下問題：為什么錐形瓶中的物質(zhì)會噴出來？說明有什么物質(zhì)產(chǎn)生？這些物質(zhì)為什么能滅火？提醒學(xué)生從鹽類水解角度進(jìn)行分析。學(xué)生寫出HCO-3和Al3+水解離子方程式后發(fā)現(xiàn)一個水解成酸性溶液，一個水解成堿性溶液。學(xué)生經(jīng)過討論后認(rèn)為;HCO-3水解產(chǎn)生OH-，Al3+水解產(chǎn)生H+，而由于氫離子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，使生成物濃度降低，根據(jù)勒夏特列原理，最后兩個水解平衡都正向移動，最終生氫氧化鋁沉淀和二氧化碳?xì)怏w。二氧化碳?xì)怏w使錐形瓶內(nèi)的壓強(qiáng)增大，錐形瓶內(nèi)的反應(yīng)混合物在壓力作用下噴出錐形瓶，二氧化碳?xì)怏w能滅火，而氫氧化鋁附著在可燃物表面阻止可燃物與氧氣接觸從而起到滅火的作用，當(dāng)然實際應(yīng)用的滅火器比這個復(fù)雜得多。最后讓學(xué)生書寫該反應(yīng)的離子方程式，建立宏觀微粒符號三重表征，進(jìn)行化學(xué)思維方法的訓(xùn)練。

三、 反思與小結(jié)

深度學(xué)習(xí)并不是最終的目的，而是實現(xiàn)學(xué)生發(fā)展的策略。在化學(xué)教學(xué)過程中精心選擇實驗內(nèi)容，圍繞核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求進(jìn)行實驗設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生通過認(rèn)真觀察分析現(xiàn)象并深入其微觀視角探究現(xiàn)象背后的微觀本質(zhì)，使學(xué)生把握化學(xué)規(guī)律，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)核心素養(yǎng)。

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作者簡介：

馬麗娜，福建省福安市，福建省福安市第三中學(xué)。