深度學(xué)習(xí)視域下的初中化學(xué)問題設(shè)計(jì)

徐作培　王德強(qiáng)　姚彥川

摘要：闡釋了初中化學(xué)深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵，比較“一型學(xué)習(xí)”和“U型學(xué)習(xí)”的差異，以“廣范pH試紙的使用”為主題設(shè)計(jì)了5個問題情境，對pH試紙的使用進(jìn)行深層次探究。提出深度學(xué)習(xí)視域下的初中化學(xué)問題設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)真實(shí)性、驅(qū)動性、批判性和衍生性。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí);問題設(shè)計(jì);批判性;衍生性

文章編號：1008-0546（2022）06x-0021-03?? 中圖分類號：G632.41?? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.06x.005

一、問題背景

深度學(xué)習(xí)概念的提出是在上個世紀(jì)七十年代，并被廣泛應(yīng)用于教學(xué)領(lǐng)域。1976年，美國學(xué)者FerenceMarton和RogerSaljo根據(jù)學(xué)習(xí)者獲取和加工信息的方式，基于學(xué)習(xí)層次提出了深度學(xué)習(xí)的概念。之后，學(xué)者們又對深度學(xué)習(xí)進(jìn)行了更為深入的研究，依據(jù)認(rèn)知心理學(xué)的信息加工理論，在研究學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)和策略的過程中，提出提高教學(xué)質(zhì)量的高效方法即是深度學(xué)習(xí)。問題情境作為知識和素養(yǎng)嫁接的載體，傳統(tǒng)的教學(xué)產(chǎn)生了很多的“惰性知識”，即零散非結(jié)構(gòu)化儲存和缺乏情境支撐的知識，因而有效的情境會得到事半功倍的效果。

一些教師設(shè)計(jì)問題含金量較低，根本沒有討論的價值，或者問題過于抽象，脫離了生活實(shí)際，學(xué)生無從下手，形同虛設(shè)，無病呻吟。學(xué)生進(jìn)行問題討論時，教師袖手旁觀，問題提出后，學(xué)生很少進(jìn)行獨(dú)立思考，討論的層次也較為浮淺，流于形式而缺少深度。優(yōu)質(zhì)課堂不應(yīng)以追求課堂的完美、討論的熱烈、師生的表演為中心，最終還應(yīng)落實(shí)到課堂的實(shí)效和學(xué)生的成長上，因此，深度學(xué)習(xí)視域下的問題設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

二、初中化學(xué)深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵

知識的學(xué)習(xí)需要經(jīng)過還原與下沉、體驗(yàn)與探究、反思與上浮的過程。教師直接將知識傳授給學(xué)生，那是一種“一型學(xué)習(xí)”的教學(xué)方式，學(xué)生的思維力得不到培育和提升。深度學(xué)習(xí)倡導(dǎo)“U 型學(xué)習(xí)”[1]，是學(xué)生全面且全程高度參與的學(xué)習(xí)過程，該過程滲透了學(xué)生的情感體驗(yàn)，最終知識的習(xí)得是智慧和力行的結(jié)晶，是豐富自身素養(yǎng)的有效途徑。一型學(xué)習(xí)和 U 型學(xué)習(xí)的比較見圖1。

初中化學(xué)深度學(xué)習(xí)是指在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的化學(xué)單元主題，全身心參與、體驗(yàn)成功并獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程[2]，強(qiáng)調(diào)知識深度、思維深度和運(yùn)用深度的高度融合（圖2）。

三、深度學(xué)習(xí)視域下的問題設(shè)計(jì)案例——廣范pH 試紙的使用

廣范pH試紙簡稱pH試紙，是化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中常用于測定溶液酸堿性的一種實(shí)驗(yàn)材料?！读x務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》中明確要求：初步學(xué)會用pH試紙檢驗(yàn)溶液酸堿性。上海教育出版社九年級下冊化學(xué)教材介紹了使用廣范pH試紙測定溶液pH 的基本操作和注意事項(xiàng)。教師在對pH試紙使用的教學(xué)中，常常只是淺表知識的羅列，以原有的經(jīng)驗(yàn)禁錮學(xué)生的思維，忽視了素養(yǎng)提升，偏離了學(xué)科本源，筆者在教學(xué)中設(shè)計(jì)了以下問題讓學(xué)生討論探析，加深學(xué)生對pH試紙的認(rèn)識。

1.能否借助普通pH試紙測試正常人的唾液或者尿液酸堿性？

實(shí)驗(yàn)課上，教師通常會發(fā)給學(xué)生pH試紙供學(xué)生自主練習(xí)試紙的使用。查閱滬教版教材可知人體唾液的正常 pH 范圍是6.6～7.1，尿液的正常 pH 范圍是5.0～7.0。pH試紙是用多種酸堿指示劑浸泡濾紙后晾干制成的，為減弱空氣中二氧化碳對測定的影響，制備時已經(jīng)將混合液調(diào)成弱酸性，即便檢測蒸餾水，其顯示的顏色對應(yīng)的pH也顯示接近于5，因此，用pH試紙測唾液或尿液的pH是不科學(xué)的。用pH試紙檢測生活飲用水的pH，其可行性也是值得商榷的。

2. pH試紙使用時能不能預(yù)先用水濕潤？

教學(xué)中教師總是強(qiáng)調(diào) pH 試紙不能預(yù)先用水濕潤，如果將pH試紙濕潤、滴管或玻璃棒有水，會使待測溶液被稀釋而導(dǎo)致所測pH不準(zhǔn)。pH試紙使用時究竟能不能濕潤？檢測溶液pH 的方法是直接用玻璃棒蘸取少量待檢測試液沾在pH試紙上，然后將試紙的顏色與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照確定pH 的值，如果預(yù)先將試紙濕潤，相當(dāng)于對少量待測液進(jìn)行稀釋從而影響測定結(jié)果。但對于氣體物質(zhì)酸堿性的定性檢測則必須要濕潤，氣態(tài)物質(zhì)呈現(xiàn)不同酸堿性的原因是氣體溶于水（或者和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)）后產(chǎn)生氫離子或者氫氧根離子造成的，測試時應(yīng)根據(jù)紅色或藍(lán)色的深淺粗略預(yù)測酸堿性的強(qiáng)弱（可能產(chǎn)生漂白作用的氣體不作考慮）。因此用pH試紙定性檢測氣體的酸堿性時必須要濕潤。

3. pH試紙預(yù)先濕潤，測酸性溶液pH會變大、堿性溶液會變小、中性溶液不變嗎？

用濕潤的廣范pH試紙測量一定濃度的HAc溶液的pH值時，測量出的pH值有可能變大，也有可能變小。通常情況下決定溶液酸堿性的因素是溶液中氫離子和氫氧根離子濃度的相對大小，影響氫離子或氫氧根離子濃度的因素有電解質(zhì)自身的濃度、電離程度和水解程度等[3]。強(qiáng)酸或強(qiáng)堿在稀釋時氫離子或氫氧根離子濃度會變小，使pH變大或變小。但對弱酸、弱堿以及一些鹽類物質(zhì)來講就不能簡單得到上述結(jié)論，例如，在20.5℃的溫度下測得1.0 mol ·L-1碳酸氫鈉溶液的pH為8.0，測得0.5 mol ·L-1碳酸氫鈉溶液的pH為8.2，測得0.05 mol ·L-1碳酸氫鈉溶液的pH為8.5，隨著碳酸氫鈉溶液濃度的減小，HCO-3間氫鍵的締合作用逐漸減弱，導(dǎo)致發(fā)生電離與水解的 HCO-3量反而增多[4]，因而溶液的堿性增強(qiáng)，pH增大。因此用pH試紙測溶液pH 時，如果預(yù)先濕潤，測酸性溶液時pH會變大、堿性溶液pH會變小、中性溶液不變的說法是不嚴(yán)密的。可以說成測定強(qiáng)酸稀溶液時pH會變大，測定強(qiáng)堿稀溶液時pH會變小，但對于其它的弱酸、弱堿以及一些鹽類溶液，要視情況再下結(jié)論。鑒于pH試紙制備的特殊性，最好不要用來檢測中性溶液。

4.借助pH試紙測定土壤等固體顆粒的pH是否可行？ED3976A7-A084-4833-B060-39C7AFDEAD57

用pH試紙測定土壤的pH 常常出現(xiàn)在校本課程或興趣小組的課題中，究竟能不能行得通？如何測土壤的pH才可靠？土壤是幾百年來經(jīng)過風(fēng)化、沉積等多種因素作用形成的，成分因地域而異，非常復(fù)雜。其pH值是衡量土壤的主要理化指標(biāo)之一，直接關(guān)系到土壤中植株的生長態(tài)勢，它與土壤的形成過程以及土壤各種養(yǎng)分的有效性密切相關(guān)，且對土壤中的氧化還原反應(yīng)、沉淀溶解、吸附等變化都起支配作用。其實(shí)，影響土壤pH 的因素有土壤顆粒大小、不同的浸提液、不同的浸提時間以及不同液土比等，其中浸提液因素和液土比影響較大[5]。土壤pH 的測定不是將土壤顆粒直接浸入水中測pH 的。中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（NY/T 1377-2007）中規(guī)定了土壤的pH 的測定方法：隨機(jī)取土樣，置于防污染場所風(fēng)干，過篩之后按土水比1∶2.5混合，水必須先除去二氧化碳，靜置1～3小時，用帶有溫度補(bǔ)償功能的pH計(jì)測定pH。除此之外土壤濁液中有色物質(zhì)較多，如有色礦物質(zhì)等，影響pH試紙自身的顏色及變化，由此可見借助pH試紙測量某地土壤的pH是不可取的。

5.何謂廣范pH試紙？

pH試紙可粗略測定溶液的酸堿度，因?yàn)閜H試紙使用簡便，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究及醫(yī)療保健等領(lǐng)域應(yīng)用較廣。pH 試紙測出溶液酸堿度的范圍不精準(zhǔn)，pH值從1到14都可以，因此 pH試紙又稱“廣范pH試紙”，若要精準(zhǔn)測量溶液的酸堿度可以使用pH 計(jì)。目前不少試題中對pH試紙的表述不完全一致，有的描述成“廣泛 pH試紙”，實(shí)驗(yàn)室使用的是“廣范pH試紙”，也有的教材直接描述為“pH試紙”，其實(shí)，“廣范”和“廣泛”的意義是不同的，化學(xué)同仁及專家一致認(rèn)可的是“廣范pH試紙”。

四、深度學(xué)習(xí)視域下的問題設(shè)計(jì)

深度學(xué)習(xí)的特質(zhì)和稟性就是端正的態(tài)度、思維的跨度和遷移的深度。教師應(yīng)當(dāng)認(rèn)真做好教學(xué)建構(gòu)，精心設(shè)計(jì)問題情境，喚起學(xué)生求知欲望，引導(dǎo)學(xué)生以跨學(xué)科視角和思維思考，尋求問題解決的有利途徑與方法，鼓勵學(xué)生積極進(jìn)行舉一反三、觸類旁通和遷移應(yīng)用。

1.體現(xiàn)本真性

本真教育是指以促進(jìn)人自由、自主、自覺發(fā)展為終點(diǎn)，遵循教育發(fā)展規(guī)律的綠色教育理念。問題情境的外在特征是真實(shí)而有意義，其本質(zhì)屬性是蘊(yùn)含學(xué)科問題并激發(fā)學(xué)生思維，其核心功能是引導(dǎo)知識建構(gòu)并促進(jìn)知識遷移，其深層價值是提升關(guān)鍵能力，發(fā)展學(xué)科素養(yǎng)。本真的問題情境是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要平臺。本真問題來自于課堂、實(shí)驗(yàn)、身邊的現(xiàn)象等，本真的史料問題情境培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任的素養(yǎng);本真的生活問題情境培養(yǎng)學(xué)生變化觀念和平衡思想;本真的實(shí)驗(yàn)問題情境培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究和創(chuàng)新意識;本真的化工問題情境培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任;本真的數(shù)據(jù)問題情境培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理和模型認(rèn)知。

2.體現(xiàn)驅(qū)動性

驅(qū)動性問題一般都具有一定的挑戰(zhàn)性，且遵循普適和開放的特點(diǎn)，很容易激發(fā)學(xué)生的好奇心和不斷探究的欲望，遵循初中學(xué)生的心理特征，符合完成核心教學(xué)的基本思路和框架，并且需要高階思維。驅(qū)動性的問題需要學(xué)生建構(gòu)問題解決的能力，需要探究、研討、實(shí)驗(yàn)等活動形式，讓學(xué)生經(jīng)歷自主解決問題的過程。驅(qū)動性問題的設(shè)計(jì)需要和活動目的與內(nèi)容、活動形式與組織、活動素材選取與使用緊密結(jié)合，符合深度學(xué)習(xí)活動的特點(diǎn)。

3.體現(xiàn)批判性

批判即批示判斷，是指對錯誤的思想或言行批駁否定，敢于批判和質(zhì)疑可促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。很多思維定勢的東西經(jīng)過深度挖掘都經(jīng)不起推敲，例如：pH試紙使用時不能預(yù)先用水濕潤嗎？這種問題就具有批判意識，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)和探究即可得出正確的結(jié)論。批判性問題可敦促學(xué)生透過現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)本質(zhì)，對問題有自己的獨(dú)到見解，提升學(xué)生的分析解決問題的能力，學(xué)生的思維力在潛移默化中生成。

4.體現(xiàn)衍生性

問題通常指要求解答的矛盾和疑難，亦指造成應(yīng)有狀態(tài)與現(xiàn)有狀態(tài)之間存在差距的各種影響因素。衍生問題是基于當(dāng)前初中化學(xué)課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和習(xí)題反饋中衍生出來的具有拓展和研究價值且能幫助學(xué)習(xí)者提高學(xué)科素養(yǎng)的問題。這些衍生問題形成問題鏈，對于初中學(xué)生來說，能激發(fā)學(xué)習(xí)者對化學(xué)問題探究的欲望，有助于提高學(xué)習(xí)者思維拓展、動手實(shí)驗(yàn)、資料搜集與整理、信息整合與運(yùn)用等能力，促進(jìn)素養(yǎng)落地。對教師個體而言，有利于積累教學(xué)素材、拓展教學(xué)廣度、激發(fā)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)靈感、提高教學(xué)研究能力等，進(jìn)而有計(jì)劃、有步驟、有方向地實(shí)施以人為本的教育。

參考文獻(xiàn)

[1]陳懋.基于“U型模式”的初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)探索[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2020（4）：61-63.

[2]胡久華.深度學(xué)習(xí)：走向核心素養(yǎng)（學(xué)科教學(xué)指南·初中化學(xué)）[M].北京：教育科學(xué)出版社，2016.

[3]楊秀芬.對廣范pH試紙幾個問題的思考與建議[J].化學(xué)教與學(xué)，2012（12）：25-31.

[4]徐作培，姚彥川.變異圖式在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].化學(xué)教與學(xué)，2021（7）：21-23.

[5]林麗仙等.土壤pH 測定影響因素探討及藍(lán)莓種植園土壤pH值的測定[J].福建熱作科技，2013（4）：22-26.ED3976A7-A084-4833-B060-39C7AFDEAD57