指向深度學習的初中科學教學設計與實施

程燕

摘? ? 要：基于核心素養(yǎng)發(fā)展的深度學習，要求教師設計體現(xiàn)深度學習特征的學習活動，在知識應用、解決現(xiàn)實問題的過程中發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。教師應站在整體的視角系統(tǒng)構建教學活動，以學科核心概念來統(tǒng)攝和組織教學內容，并依據(jù)具體概念所包含的范圍、大小來確立上位概念與下位概念之間的層級關系。教師可事先設計課前任務單，將來自學生的調查結果作為課堂教學的真實情境，然后讓學生在匯報、討論、補充、修正的探究過程中，發(fā)展分析、推理、證據(jù)解釋等能力，并注意在各個環(huán)節(jié)以合理的評價積極引導學生持續(xù)深入學習。

關鍵詞：深度學習;核心素養(yǎng);抗酸劑探究;問題驅動;多元評價

一、深度學習的內涵及發(fā)生機制

（一）深度學習的內涵意蘊

關于深度學習的定義，被廣泛接受的是北京師范大學郭華教授提出的看法：深度學習是在教學中，學生積極參與，全身心投入，獲得健康發(fā)展的、有意義的學習過程。四川師范大學教育科學院李松林教授，根據(jù)國外學者對深度學習的著述研究，將深度學習的內在發(fā)生機制歸納為：情境誘發(fā)——問題驅動是深度學習的發(fā)生機制;切身體驗——高階思維是深度學習的維持機制;實踐參與——問題解決是深度學習的促進機制 [1]。

（二）深度學習與核心素養(yǎng)發(fā)展的關系

初中科學核心素養(yǎng)包含科學觀念、科學思維、探究實踐、態(tài)度責任四個方面?；诤诵乃仞B(yǎng)發(fā)展的深度學習往往具有以下一些行為特征：具有內在學習動機，以學生為中心，能夠將習得的知識遷移到其他場景中;善于通過分析、應用、評價等手段，對已經(jīng)掌握的知識進行反思和批判，應用知識解決問題，并進一步發(fā)現(xiàn)問題，在不斷反思和批判中達到更高的認知水平能力（即高階思維）。因此，教師應設計體現(xiàn)深度學習特征的學習活動，并在知識應用、解決現(xiàn)實問題的過程中發(fā)展學生的核心素養(yǎng)，即核心素養(yǎng)是深度學習過程中生成的學習結果。

二、培育核心素養(yǎng)的學習活動設計

促進學生深度學習，應站在整體的視角系統(tǒng)構建教學活動。教師要以學科核心概念來統(tǒng)攝和組織教學內容，并依據(jù)具體概念所包含的范圍、大小來確立上位概念與下位概念之間的層級關系。

（一）梳理核心概念下的單元知識層級關系

“物質變化和化學反應”是化學學科的核心概念之一，物質的性質決定用途，物質的用途反映了其性質，這是認識物質及其轉化的重要思想方法。教師要以此為統(tǒng)領，梳理教材（如浙教版義務教育教科書《科學》九年級上冊）中“物質及其變化”“金屬材料”等相關內容，使學生在具體知識（酸、堿、鹽及金屬）的學習中，進行抽象概括等思維加工活動，形成向上的聯(lián)系，獲得更有普遍意義的核心概念[2]。

基于這樣的思考，筆者建立“物質變化和化學反應”核心概念下的單元知識間的層級關系，詳見圖1 。

單元知識層級關系

從低層級到高層級，圖1呈現(xiàn)了一個不斷抽象概括的過程，由此可引導學生實現(xiàn)對核心概念的深度理解。我們知道，能夠將習得的知識遷移到其他場景中是深度學習的一個重要特征。圖1中從較高的層級到低一級的層級，就是知識向下聯(lián)系、遷移應用的過程。筆者設計“抗酸劑探究”挑戰(zhàn)性學習課題的目的，就是為了引導學生實現(xiàn)對知識的遷移與應用，促進學生將知識轉化為能力。

（二）確定單元目標和課時目標

《義務教育科學課程標準（2022年版）》的學業(yè)要求提出：“能舉例說明化學變化在自然界與生產生活中的廣泛存在和應用，認同化學反應造福人類的獨特價值。”筆者以此確定核心素養(yǎng)下的單元學習目標和課時學習目標。

【單元學習目標】

科學觀念：（1）認識酸和堿、某些常見鹽的主要性質及其在日常生活中的用途，初步形成物質存在→性質→制備→應用的科學觀念;（2）知道酸、堿使用的注意事項。

科學思維：形成利用物質變化與化學反應的原理解決實際問題的科學思維。

探究實踐：初步學會用酸堿指示劑和pH試紙檢驗溶液的酸堿性。理解酸堿指示劑在科學實驗中的作用。

態(tài)度責任：（1）感受物質變化與化學反應在解決生產生活實際問題中的作用，發(fā)展社會責任感;（2）認識酸、堿、鹽對人類的影響。

【課時學習目標】

科學觀念：（1）能根據(jù)酸的通性尋找抗酸劑，揭示治療胃酸過多的原理;（2）建立“三重表征”的科學觀念。

科學思維：通過調查、尋找抗酸劑、評價、質疑、歸納、分類、解釋、改進、交流、設計（實驗方案）、反思和探究活動，發(fā)展歸納推理能力、創(chuàng)造性思維能力。

探究實踐：會根據(jù)探究目的，運用控制變量的方法設計實驗，會用圖文方式表述方案。

態(tài)度責任：（1）在探究過程中有合作交流意識，形成正確的生命觀，發(fā)展社會責任感;（2）認識酸、堿、鹽在治療疾病中的應用。

（三）設計“抗酸劑探究”教學活動流程

筆者根據(jù)深度學習的內在發(fā)生機制，將深度學習的五個特征“聯(lián)想與結構、活動與體驗、本質與變式、遷移與運用、價值與評價”體現(xiàn)于課堂學習的各個環(huán)節(jié)，以“尋找抗酸劑”作為情境誘發(fā)學生的學習興趣，讓學生切身體驗“抗酸劑的評價、改進及服用方法”思維過程，主動參與“兩種液體抗酸劑效果比較”探究活動。課堂教學活動流程詳見圖2（見下頁）。

三、問題驅動和多元評價的課堂實施

筆者事先設計課前任務單，讓學生進行課前小調查，以此激活學生的舊知識，使其與將要學習的內容建立聯(lián)系。

學生調查發(fā)現(xiàn)，由胃酸過多引起的胃病在人群中很常見，他們共尋找出23種抗酸劑。筆者將來自學生的調查結果作為課堂教學的真實情境，讓學生體會到課前小調查的意義。

（一）任務一：抗酸劑評價，總結選擇抗酸劑的原則及抗酸劑的類型

1.設計驅動性問題

問題1：同學們尋找到的23種抗酸劑都能做治療胃酸過多的抗酸劑嗎？請進行評價，說出理由，并總結物質能做抗酸劑的原則。

問題2：如何對抗酸劑物質進行分類？

學生討論，將思考引向甄別評價、反思批判、分析歸納。

2.提供“腳手架”

筆者充分預設了學生可能出現(xiàn)的知識儲備不足問題，準備了相關閱讀材料，期望學生通過自主閱讀學習，提取有用信息，對物質是否能做抗酸劑作出科學判斷，培養(yǎng)證據(jù)意識。

3.小組反饋交流

各小組派代表匯報，通過討論、補充、修正，找出了有些物質不能做抗酸劑的證據(jù)，并在歸納總結抗酸劑選擇原則的過程中，建立了觀點和結論之間的邏輯關系。

在交流環(huán)節(jié)，筆者鼓勵學生要敢于充分表達觀點，實現(xiàn)思維的碰撞。在課堂教學中，筆者發(fā)現(xiàn)學生對于碳酸鈣是否能做抗酸劑產生較大爭議。

為此，筆者引入生活事實，并提問：“有一種補鈣藥品鈣爾奇，主要成分是碳酸鈣，可以口服;而胃舒平（復方氫氧化鋁片）則多用來治療胃酸過多。這是為什么？”以此引導學生從量的角度加以思考，進而明確合理用藥的重要性。這在解決學生疑惑的同時，還可幫助其形成安全用藥的科學態(tài)度。

學生在任務一活動中，認識到用于人體服用的抗酸劑，不僅要滿足化學原理，更要對人體無害，并由此建立用化學視角分析生活問題的基本思路，進而獲得解決此類問題的方法和經(jīng)驗。

學習評價：表現(xiàn)性評價，以小組為單位，進行小組積分評價統(tǒng)計。

（二）任務二：抗酸劑的缺陷及改進方法探究

深度學習要能夠啟發(fā)學生的高階思維，而創(chuàng)造性解決問題的科學思維就屬于高階思維。學生在對抗酸劑進行評價的過程中，必然要面臨抗酸劑的副作用問題，這一問題自然會引發(fā)學生對后續(xù)問題的思考。

問題3：鋁化合物會引起便秘，含鎂化合物會造成腹瀉等副作用。假如你是藥物開發(fā)研究員，你會如何改進？

問題4：觀察鋁碳酸鎂化學式，思考為什么它可以治療胃酸過多？

學生經(jīng)過思考，很快提出改進建議：含鋁鎂的藥物一起吃，或將鋁鎂復合起來做成片劑。在這個思路的啟發(fā)下，學生再分析鋁碳酸鎂咀嚼片抗酸劑治療胃酸過多的原理，就水到渠成了。

在任務二中，筆者讓學生以藥物開發(fā)研究員的角色去思考問題，給學生提供了體驗社會角色的機會，能提高學生的社會公民意識。

學習評價：學生回答問題時，先進行生生互評，教師隨后進行小組積分評價統(tǒng)計。

（三）任務三：抗酸劑藥片吞服方法探究

筆者用某藥盒上的“咀嚼片”三字引出要進一步探究的真實問題，設計如下問題鏈。

問題5：為什么要咀嚼？

問題6：咀嚼片是否適合所有胃酸過多的病人？如果你從事抗酸劑藥物的開發(fā)研究，你有什么建議？

問題5能發(fā)展學生分析、推理、證據(jù)解釋等能力，學生經(jīng)過思考，可回答出“咀嚼是為了增大抗酸劑和胃酸的接觸面積，使反應更快”。問題6可引導學生將已學知識遷移到新的情境中，結合粉末吸收速度更快的特點，按照咀嚼片劑→粉末→粉末泡在水里（喝）→液態(tài)抗酸劑的順序建立思維邏輯，為后續(xù)常用抗酸劑鋁碳酸鎂混懸液的探究建立聯(lián)系。

學習評價：學生回答問題時，先進行生生互評，教師隨后進行小組積分評價統(tǒng)計。

（四）任務四：兩種液體抗酸劑抗酸效果比較探究

深度學習需要發(fā)展學生持續(xù)深入的思維過程?；谇懊娴挠懻?，筆者向學生展示鋁碳酸鎂混懸液、鋁鎂加混懸液兩種藥劑。

問題7：這兩種混懸液，在功效上有什么不同呢？

由此引出學生想要研究的問題：“哪種抗酸劑混懸液能中和更多胃酸”“我該如何從這兩種藥物中進行選擇”等。這一環(huán)節(jié)的中心任務就是引導學生圍繞“哪種抗酸劑混懸液能中和更多胃酸”展開微探究活動，活動過程設計詳見圖3。

筆者讓學生自主設計實驗方案，然后對方案進行評價交流。展示不同的實驗設計方案時，小組之間對自變量設置、控制哪些無關變量等細節(jié)進行交流評價。檢測因變量，學生主要是用“看沉淀消失”“用酚酞試液”“用石蕊試液”等方法。在“哪種方法更好”的評價中，學生可體驗轉換思想對于科學實驗結果觀測的重要性。

學習評價：采用過程性評價和結果性評價相結合的方式，從實驗方案設計、實驗操作、實驗結論三方面進行評價，詳見表1。

量表設計遵循導向性和過程性原則，反映探究實驗活動中各種變量控制、實驗操作細節(jié)等關鍵要素，能對學生起到積極引導的作用。而通過生生評價、師生評價、過程性評價和結果性評價，則可促進探究活動走向深度。[□][◢]

參考文獻：

[1]李松林，楊爽.國外深度學習研究評析[J].比較教育研究，2020（9）：83-89.

[2]頓繼安，何彩霞.大概念統(tǒng)攝下的單元教學設計[J].基礎教育課程，2019（9）：6-11.