化學(xué)實(shí)驗(yàn)：促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)

沈慧 陸庭鑾

受應(yīng)試教育的影響，傳統(tǒng)課堂多以“灌輸式”教學(xué)為主，在一定程度上雖然能使學(xué)生的成績有所提高，但不利于學(xué)生綜合素養(yǎng)的發(fā)展.2014年教育部基礎(chǔ)教育課程教材發(fā)展中心在全國多個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)開展的“‘深度學(xué)習(xí)教學(xué)改進(jìn)”項(xiàng)目研究，很好地應(yīng)對了目前的困境.

一、對深度學(xué)習(xí)的認(rèn)識

深度學(xué)習(xí)的概念，源于30多年來計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工智能的研究.其實(shí)，早在1956年布魯姆在《教育目標(biāo)分類學(xué)》里關(guān)于“認(rèn)知領(lǐng)域目標(biāo)”的探討中，將教學(xué)目標(biāo)分為了解、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評價(jià)六個(gè)由淺到深的層次，其中就蘊(yùn)含了深度學(xué)習(xí)的思想，即學(xué)習(xí)有深淺層次之分.絕大多數(shù)學(xué)生的認(rèn)知水平停留在知道、了解或領(lǐng)會的層次，涉及的是信息的簡單提取、符號表征的機(jī)械識記、了解背景等的淺層學(xué)習(xí)，而認(rèn)知水平較高的創(chuàng)造性思維、問題解決等相對復(fù)雜的理解、應(yīng)用、分析、綜合、評價(jià)等深層學(xué)習(xí)，就存在較大的困難.深度學(xué)習(xí)注重學(xué)生沉浸于知識的情境和學(xué)習(xí)的情境，強(qiáng)調(diào)批判思維，注重實(shí)現(xiàn)知識的內(nèi)在價(jià)值，讓學(xué)生在理解學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，能夠批判性地學(xué)習(xí)新的思想和事實(shí)，并將它們?nèi)谌氲皆械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)中，從而逐漸完善自己的知識認(rèn)識體系.

二、化學(xué)實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的構(gòu)想與實(shí)踐

教學(xué)的改革與實(shí)踐由“以教師為主導(dǎo)”“以學(xué)生為主體”到“以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體”的轉(zhuǎn)變，教與學(xué)的關(guān)系應(yīng)該是一種相融相生的一體化關(guān)系，離開了教無所謂學(xué)，離開了學(xué)也無所謂教.學(xué)生真正意義上的深度學(xué)習(xí)需要在教師深度教導(dǎo)和引導(dǎo)下，對知識進(jìn)行“層進(jìn)式學(xué)習(xí)”和“沉浸式學(xué)習(xí)”.

以化學(xué)實(shí)驗(yàn)“鐵的生銹條件的探究”為例.

1.思考：（1）在生活中，在哪些地方常見銹鐵釘？（2）新買的鐵釘有什么防銹措施？

2.探討：如何通過實(shí)驗(yàn)來判斷鐵生銹的條件？

設(shè)計(jì)：把三枚鐵釘分別放入三個(gè)試管中，一個(gè)試管放入干燥劑;一個(gè)試管放少量的水，浸沒鐵釘?shù)囊徊糠?另一個(gè)試管放滿水，將鐵釘完全浸沒，最后分別用試管塞把三個(gè)試管塞緊.

設(shè)計(jì)意圖：稍微有點(diǎn)兒生活常識的學(xué)生都知道鐵生銹的條件，但是并沒有通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證.本環(huán)節(jié)就是讓學(xué)生自己利用已學(xué)的知識，在探討中找出解決問題的辦法，并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證.

3.放置幾天后取出三枚鐵釘觀察，發(fā)現(xiàn)第二個(gè)試管中的鐵釘在緊密接觸水面的地方有鐵銹，而其他兩個(gè)鐵釘無鐵銹.

經(jīng)過探討，學(xué)生得出三種假說：（1）鐵器生銹是因?yàn)楹涂諝饨佑|，鐵與空氣中的氧化合.（2）生銹是因?yàn)樗拇嫔?，水和鐵起了化學(xué)變化.（3）生銹是水和空氣共同作用的結(jié)果.然后引導(dǎo)學(xué)生推論：如果第一個(gè)假說正確，則在干燥的情況下鐵在空氣中就能生鐵;如果第二個(gè)假說正確，則鐵在水中并和空氣隔絕就能生銹;如果第三個(gè)假說正確，則必須在既有空氣又有水分的條件下鐵釘才能生銹.

得出結(jié)論：鐵生銹的必要條件是氧氣、水同時(shí)存在.

4.教師引導(dǎo)：是不是我們的飲用水更容易讓鐵生銹？

設(shè)計(jì)：把三枚鐵釘分別放入三個(gè)試管中，都放入少量的水，浸沒鐵釘?shù)囊徊糠?一個(gè)試管中的水是自制的蒸餾水，一個(gè)試管中的水是常用自來水，一個(gè)試管中的水是放入少量食鹽的水.

設(shè)計(jì)意圖：通過教師的深度引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的熱情，讓學(xué)生深度參與并投入到對鐵生銹的條件的探究中.

5.放置一周后取出三枚鐵釘觀察，發(fā)現(xiàn)第三個(gè)試管中的鐵釘在緊密接觸水面的地方鐵銹最多，而第一個(gè)試管中的鐵釘鐵銹最少.

探討：鹽在鐵生銹的過程中是否起到加速生銹的作用.

得出結(jié)論：在有鹽的情況下，生銹的程度會加深，速度會加快.

6.教師引導(dǎo)：了解生活中使用鐵的情況，我們要如何減少鐵的生銹？

從實(shí)驗(yàn)的結(jié)論出發(fā)，任意切斷生銹條件中的一個(gè)便可.如把鐵上面涂上油漆，便切斷了鐵和空氣的接觸;而把一些鐵制品如菜刀等用完后擦干并放在干燥的地方，則可以切斷鐵和水的接觸，從而防止鐵制品生銹.

設(shè)計(jì)意圖：通過解決防止鐵生銹的問題，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí).

在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生深刻參與和深度投入，有利于培養(yǎng)他們審慎精神和思辨意識，有助于養(yǎng)成用科學(xué)的眼光看世界.

三、運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的反思

應(yīng)該看到，運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，學(xué)生的深度參與及投入是建立在教師一步一步的引導(dǎo)之下的，即教師的深度引導(dǎo)促進(jìn)了學(xué)生的深度學(xué)習(xí).因此，對這一教學(xué)活動進(jìn)行反思就必須從“教”與“學(xué)”兩個(gè)方面來考慮.

1.從學(xué)生的“深度學(xué)習(xí)”這個(gè)角度來反思教學(xué)設(shè)計(jì)，可以從以下幾個(gè)方面來考慮.

第一，學(xué)生的深度學(xué)習(xí)解決的是知識與經(jīng)驗(yàn)的轉(zhuǎn)化問題，這是深度學(xué)習(xí)的基本要求，即在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生調(diào)動以往的經(jīng)驗(yàn)來參與當(dāng)下的學(xué)習(xí)，并將當(dāng)下的學(xué)習(xí)內(nèi)容與已有的經(jīng)驗(yàn)建立起新的聯(lián)系，形成有邏輯、有結(jié)構(gòu)的知識體系.

第二，“活動與體驗(yàn)”是深度學(xué)習(xí)的本質(zhì)特征.化學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生全身心投入進(jìn)學(xué)習(xí)活動中，在教師的精心設(shè)計(jì)和引導(dǎo)下，學(xué)生能夠體驗(yàn)到發(fā)現(xiàn)知識的樂趣，能夠從日常生活中體驗(yàn)到科學(xué)發(fā)現(xiàn)的魅力，這正是深度學(xué)習(xí)的追求.

第三，遷移與運(yùn)用，這是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的最佳方式，是深度學(xué)習(xí)的核心追求.化學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生從日常生活的現(xiàn)象中尋找科學(xué)的依據(jù)，又讓學(xué)生運(yùn)用得出的結(jié)論解決現(xiàn)實(shí)中存在的問題.學(xué)生把內(nèi)化了的知識外顯化，把符號變?yōu)閷?shí)體，從抽象轉(zhuǎn)為具體，使倡導(dǎo)的綜合實(shí)踐活動與課堂和實(shí)驗(yàn)高度融為一體，是教師今后應(yīng)予以重視和關(guān)注的.

第四，關(guān)注人的成長是深度學(xué)習(xí)的終極目標(biāo).在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生不僅自己在積極解決問題，同時(shí)應(yīng)與他人進(jìn)行合作，避免在解決問題的過程中出現(xiàn)的疏漏.這要求學(xué)生在活動的過程中深度投入的同時(shí)要保持理智的批判和反思，要成為知識的主人，而不是被知識奴役.

2.從教師引導(dǎo)下的“深度學(xué)習(xí)”這個(gè)角度來反思教學(xué)設(shè)計(jì)，可以從以下幾個(gè)方面來考慮.

第一，教師的深度引導(dǎo)是建立在自己具有探究精神的基礎(chǔ)之上的.教師的教學(xué)不僅僅要傳授知識，更關(guān)鍵的是必須培養(yǎng)學(xué)生的探究精神，而化學(xué)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生自己動手，合作探究就很好地解決了這個(gè)問題.

第二，教師的深度引導(dǎo)是建立在對教學(xué)內(nèi)容及學(xué)生的學(xué)習(xí)過程與方式進(jìn)行精心設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之上的.教師引導(dǎo)學(xué)生將符號化的、靜態(tài)化的知識激活，全身心地體驗(yàn)知識本身所具有的魅力.在這個(gè)過程中，在教師的深度引導(dǎo)下，學(xué)生自己經(jīng)歷了“經(jīng)歷”“探索”“發(fā)現(xiàn)”知識的全過程，不僅僅深度掌握了知識要點(diǎn)，更關(guān)鍵的是形成了未來人才所必須的探究合作精神.

第三，教師的深度引導(dǎo)是建立在對學(xué)生的適度鼓勵(lì)上的.“最近發(fā)展區(qū)”的理論告訴我們，教師要引導(dǎo)學(xué)生適度“跳一跳”，可以更好激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的熱情，充分調(diào)動學(xué)生深度投入到學(xué)習(xí)中去.

本文系“泰州市陸庭鑾初中化學(xué)名師工作室”研究項(xiàng)目《促進(jìn)化學(xué)深度學(xué)習(xí)的STEM項(xiàng)目設(shè)計(jì)研究》的成果.