淺談在高中化學課堂教學中基于核心素養(yǎng)培育的深度學習

孔耀 王澍

摘要：化學學科核心素養(yǎng)是提升學生核心素養(yǎng)的重要載體，是學生必備的科學素養(yǎng)，是學生終身學習和發(fā)展的重要基礎。深度學習是實現(xiàn)化學核心素養(yǎng)培育的重要途徑之一。文章從“元素周期律”一節(jié)的教學實踐中談談在高中化學課堂教學中通過深度學習培育核心素養(yǎng)的一些做法。

關鍵詞：高中化學;課堂教學;核心素養(yǎng)培育;深度學習;元素周期律

文章編號：1008-0546（2020）01-0061-04 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.01.017

化學學科核心素養(yǎng)是提升學生核心素養(yǎng)的重要載體，是學生必備的科學素養(yǎng)，是學生終身學習和發(fā)展的重要基礎。最近幾年在國內(nèi)教育界討論很熱烈的深度學習（DL，DeepLearning）應該是實現(xiàn)化學核心素養(yǎng)培育的重要途徑之一。

深度學習是指在教師引領下，學生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學習主題，全身心積極參與、體驗成功、獲得發(fā)展的有意義的學習過程。深度學習不是在學習內(nèi)容上不切實際地拓寬和加深，而是關注學生在學習過程中、在教師的引領下的主動參與、主動探究、主動尋求對過程和方法的體驗從而獲得全面發(fā)展的一種學習方式。當然，深度學習也不應該局限和拘泥于教材知識的掌握，不應該僅僅面對考試，而應該使學生在學習中形成正確的價值觀、必備品格和關鍵能力。

在高中化學課堂教學中實施深度學習策略將有助于學生核心素養(yǎng)的培育。筆者認為原因主要有如下幾點：

首先，在深度學習中，相比較普通的學習主題，具有挑戰(zhàn)性的學習主題更容易從內(nèi)心激發(fā)學生的學習動力，更容易引導學生主動探究問題和解決問題，同時需要學生付出一定的努力才能完成挑戰(zhàn)，這是化學核心素養(yǎng)培育的基礎。

其次，在深度學習中，不僅關注知識的獲取和學習的結(jié)果，更關注學生學習主體地位的確立，更注重學生對學習過程的全身心積極參與和體驗，更容易使學生獲得不同水平和角度的知識和技能，更容易引導學生獲得化學思想觀念的建構(gòu)，這是化學核心素養(yǎng)培育的重要途徑。

所以，高中化學中深度學習的教學設計應當基于化學學科核心素養(yǎng)要求和深度學習原理，充分挖掘和發(fā)現(xiàn)教學內(nèi)容中具有挑戰(zhàn)性的學習主題，通過情境、問題、任務或者活動等方式調(diào)動學生學習的積極性，促進學生的積極參與、主動體驗、主動思考和加工，從而獲得成功并能反思和總結(jié)?；舅悸啡鐖D1所示：

筆者依據(jù)這樣的基本思路對“元素周期律”一節(jié)的內(nèi)容進行了如下教學設計及實施，取得了基本滿意的教學效果，現(xiàn)與大家分享。

一、挑戰(zhàn)性學習主題的確立

“元素周期律”在教材中教學內(nèi)容的安排及設計意圖分析如表1所示。

通過初三和必修1的學習，學生已經(jīng)基本具備了一定的物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎知識和元素及其化合物的相關知識。教材第一節(jié)，學生又進一步學習了原子的構(gòu)成、核外電子排布等一些基本的物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識。這些為元素周期律的學習奠定了一定的知識基礎。這些內(nèi)容的學習有利于學生認識并拓展學習元素原子結(jié)構(gòu)、微觀性質(zhì)的遞變、學習元素單質(zhì)及化合物的性質(zhì)及遞變。另外，學生從各個學科中，初步接觸了數(shù)據(jù)、圖像、圖表、實驗事實等證據(jù)信息呈現(xiàn)方式，有利于學生對本節(jié)課出現(xiàn)的各類證據(jù)信息的提取、分析和處理。

基于教材和學情分析，筆者確定以教材設計的探究活動為基礎，用對一些第四周期元素如K、ca、se、Br等在元素周期表中的位置、原子半徑的大小比較、主要化合價以及元素的金屬性和非金屬性的預測及遞變規(guī)律的發(fā)現(xiàn)這一挑戰(zhàn)性主題貫穿元素周期律的學習。

二、教學目標及評價目標

元素周期律教學目標及評價目標如表2。

三、教學過程設計

1.任務一：預測相關元素在元素周期表中的位置，體驗核外電子排布遞變規(guī)律

已知19號、20號原子結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，請預測它們在表3中應該出現(xiàn)在什么位置，并總結(jié)核外電子排布遞變規(guī)律。

設計意圖：“任務一”涉及內(nèi)容在教材原來的設計中是直接觀察1-18號元素原子結(jié)構(gòu)示意圖，讓學生發(fā)現(xiàn)核外電子排布的遞變規(guī)律，內(nèi)容簡單，不容易引發(fā)學生的學習興趣和探究動機，屬于“淺層學習”。而以預測K、ca在表中的位置這一任務來引導學生，應該屬于具有挑戰(zhàn)性的學習主題，能激發(fā)學生主動參與的積極性，同時突出“證據(jù)推理和模型認知”的核心素養(yǎng)。在此過程中，學生必然會分析表3中每一橫行和每一縱行核外電子排布的遞變規(guī)律，從而發(fā)現(xiàn)隨核電荷數(shù)的遞增，元素核外電子排布的周期性變化。注重學生對信息和證據(jù)獲取的過程體驗，讓學生有一定的成就感，并對“元素周期表”內(nèi)容的學習作了良好的鋪墊。

2.任務二：預測相關元素的原子半徑大小變化情況，體驗其遞變規(guī)律

（1）試結(jié)合表4中3-9、11-17號元素原子半徑的數(shù)據(jù)預測原子半徑大小情況：K Ca Se Br（填“>”或“<”）;K Na;Se

S。

（2）結(jié)合表4中3-9、11-17號元素原子半徑的數(shù)據(jù)繪制原子半徑大小曲線圖。

設計意圖：“任務二”原子半徑大小的周期性變化探究，仍然注重“證據(jù)推理和模型認知”的核心素養(yǎng)的培育。從預測K、Ca、Se、Br原子半徑相對大小這一挑戰(zhàn)性的主題入手，引導學生去分析3-9號、11-17號元素原子半徑及同一縱行原子半徑變化規(guī)律而獲取信息和證據(jù)，并通過分析得到相應結(jié)論。在相似的學習主題的基礎上，進一步給出新的挑戰(zhàn)性主題：K原子半徑數(shù)據(jù)，預測ca原子半徑數(shù)據(jù)范圍，強化深度學習，體驗新的成功喜悅。同時介紹門捷列夫預測新元素性質(zhì)的方法激發(fā)學生的學習興趣，讓學生有一定的成就感，并對元素周期律的研究方法及發(fā)展歷程有所了解。

讓學生動手畫出3-9、11-17號元素原子半徑大小變化曲線圖，并通過曲線圖加深對周期性變化的理解：周期性變化不是相同起點上的遞變，而是一種螺旋式上升。

3.任務三：預測相關元素的主要化合價及金屬性、非金屬性強弱情況，體驗其遞變規(guī)律

請結(jié)合課本第6頁表1-4、1-5及第5頁“信息提示”部分，完成下列任務：

（1）預測K、ca、se、Br元素最高正價和最低負價，并總結(jié)最高正價及最低負價與最外層電子數(shù)間的關系以及主要化合價遞變情況。

（2）可以設計哪些實驗驗證Na、Mg、Al金屬性強弱？

（3）預測金屬性K Ca，非金屬性Se Br（填“>”或“<”）。

設計意圖：“任務三”通過預測K、Ca、Se、Br元素最高正價和最低負價及與最外層電子數(shù)間的關系引導學生參與對3-9、11-17號元素主要化合價數(shù)據(jù)的分析。通過對主要化合價遞變情況的總結(jié)，引導學生探究同一橫行、同一縱行元素最高化合價及最低化合價的周期性變化。促進學生能建立基于證據(jù)進行分析推理、證實或證偽假設、解釋證據(jù)與結(jié)論之間的關系、確定形成科學結(jié)論所需要的證據(jù)和尋找證據(jù)的途徑的基本方法。

在元素金屬性和非金屬性的周期性變化的尋找中，仍然通過對K、Ca、Se、Br元素金屬性和非金屬性強弱的比較來引發(fā)學生探究的興趣。同時重視學科本原，體現(xiàn)科學探究的過程，由學生在分組設計實驗方案、動手操作的基礎上，根據(jù)獲得的第一手證據(jù)，來推導出結(jié)論，并通過K、Ca、Se、Br及其氫化物、最高價氧化物的水化物的酸堿性等實驗事實來驗證結(jié)論，形成完整學習過程。進一步通過K、Na與水拓展性演示實驗或視頻深化同一縱行元素金屬性和非金屬性強弱的判斷，加深元素金屬性和非金屬性周期性變化的理解。希望培養(yǎng)學生科學探究意識和證據(jù)推理應用能力，希望學生在學習過程中能發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的化學問題，能依據(jù)探究目的設計實驗方案，完成實驗操作，能對觀察記錄的實驗信息進行加工并獲得結(jié)論，能和同學交流實驗探究的成果，能尊重事實和證據(jù)。

4.任務四：認識元素周期律，體會元素周期律的實質(zhì)

請總結(jié)和體會元素周期律并思考、交流元素周期律的實質(zhì)是什么？

設計意圖：“任務四”主要目的是總結(jié)歸納元素周期律以及促進學生對元素周期律實質(zhì)的理解，通過11-17號元素最高化合價、最低化合價與元素核外最外層電子數(shù)之間的關系及金屬性、非金屬性強弱與原子結(jié)構(gòu)之間的關系，深化結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的基本思想及對元素周期律實質(zhì)的理解。

四、教學反思

1.挑戰(zhàn)性學習主題的確立

要把握深度學習的內(nèi)涵和核心素養(yǎng)的內(nèi)容，正如“美國國家研究委員會（NRC）認為，深度學習是個體將學習的知識從一種情境應用到另一種新的情境的過程，即遷移”。筆者認為，遷移的過程也就是學生面對挑戰(zhàn)性學習主題時的應對過程，是深度學習的關鍵內(nèi)涵。挑戰(zhàn)性學習主題的尋找和確立是教師的主要工作，而遷移的過程是學生的主要任務。由此可見，挑戰(zhàn)性學習主題的確立是深度學習能否得以順利開展的關鍵和基礎，只有確立了挑戰(zhàn)性的學習主題，才能激發(fā)學生學習的主動性，才能更好地促進學生全身心地參與和發(fā)展，才能促進學生核心素養(yǎng)的培育。同時，在挑戰(zhàn)性學習主題的確立過程中還要明確教學內(nèi)容中要培育的核心素養(yǎng)的內(nèi)容，兩者要一致才能相輔相成、互相促進。

當然，在挑戰(zhàn)性學習主題確立過程中對基礎教學內(nèi)容的分析也是十分重要的，只有把握準基礎教學內(nèi)容，才能從中提煉出具有挑戰(zhàn)性的學習主題。同時，也要注意挑戰(zhàn)性主題是接近學生最近發(fā)展區(qū)的主題，一定不能是對知識和技能的無限拓展和難度加深，否則，不僅無助于學生核心素養(yǎng)的培育，甚至教學的基本目標也實現(xiàn)不了。

2.學生學習過程的設計

要把握核心素養(yǎng)培育和深度學習的重點過程，核心素養(yǎng)的培育其重點在于學生的學習過程，而深度學習恰恰是最注重學生的學習過程，它把轉(zhuǎn)變學生的學習方式作為重要的著眼點，學生積極、主動、全身心地參與是提高學生核心素養(yǎng)的關鍵。所以，在課堂教學中設計學生的學習過程是實施深度學習和促進核心素養(yǎng)培育的重要內(nèi)容。

在挑戰(zhàn)性的學習主題的基礎上，通過“知識問題化、問題情境化”的方式，引領學生基于任務、帶著問題、伴著情境地去自主探究、合作交流、反思總結(jié)，更容易促進學生的深度學習，也更容易培育學生的核心素養(yǎng)。

在本節(jié)課中注重以任務承載知識，以情境激發(fā)興趣，以問題引發(fā)思考，以探究獲取知識，以總結(jié)和反思升華學習，取得了較好的教學效果。