基于模型認(rèn)知的深度學(xué)習(xí)教學(xué)實(shí)踐

余小耿　藍(lán)亞玲　陳新華

摘要：以“中和滴定及其拓展應(yīng)用”的單元復(fù)習(xí)教學(xué)為例，闡述在高考復(fù)習(xí)中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)并建構(gòu)認(rèn)知模型，通過(guò)“教、學(xué)、評(píng)”一體化教學(xué)，將過(guò)程評(píng)價(jià)與結(jié)果評(píng)價(jià)有機(jī)結(jié)合，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并調(diào)整復(fù)習(xí)方案，彌補(bǔ)教學(xué)的短板。

關(guān)鍵詞：模型認(rèn)知;深度學(xué)習(xí);“教、學(xué)、評(píng)”一體化;單元設(shè)計(jì)

文章編號(hào)：1008-0546（2022）06x-0053-05?? 中圖分類號(hào)：G632.41?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.06x.014

“模型認(rèn)知”是化學(xué)學(xué)科重要核心素養(yǎng)之一[1]。幫助高三學(xué)生構(gòu)建模型不僅能實(shí)現(xiàn)高效復(fù)習(xí)，同時(shí)也能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。然而由于高一高二學(xué)生認(rèn)知能力的差異，對(duì)新知識(shí)的掌握程度參差不齊，在復(fù)習(xí)過(guò)程中進(jìn)行模型建構(gòu)受到諸多限制。因而，在教學(xué)中采用“教、學(xué)、評(píng)”一體化模式，通過(guò)對(duì)原認(rèn)知模型進(jìn)行診斷評(píng)價(jià)（課前診斷），制定出符合學(xué)生學(xué)習(xí)需要的課堂教學(xué)目標(biāo);通過(guò)過(guò)程性評(píng)價(jià)（課中評(píng)價(jià)）所反饋的結(jié)果調(diào)整教學(xué)方案，幫助學(xué)生重新建構(gòu)認(rèn)知模型，以期達(dá)到高考評(píng)價(jià)體系的要求。

建構(gòu)模型在布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)中屬于最高級(jí)別的能力水平[2]。學(xué)生的模型認(rèn)知能力要發(fā)展到建構(gòu)模型的水平無(wú)法一蹴而就。培養(yǎng)建模能力需要將學(xué)習(xí)主體置身于某一主題情境中去體驗(yàn)，經(jīng)過(guò)感知模型、辨識(shí)模型、應(yīng)用模型逐漸達(dá)到建模的高度。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要我們打破“課時(shí)”的束縛轉(zhuǎn)向單元教學(xué)[3]。一線教育工作者發(fā)現(xiàn)：學(xué)生對(duì)思維模型尤為喜歡，然而在學(xué)習(xí)上卻往往流于表面認(rèn)識(shí)，應(yīng)用時(shí)生搬硬套。究其原因，多受于原認(rèn)知的刻板束縛或錯(cuò)誤認(rèn)知的干擾而無(wú)法達(dá)到能力的突破。因此，高考復(fù)習(xí)中，學(xué)生在引發(fā)認(rèn)知沖突的問(wèn)題情境下對(duì)原有認(rèn)知模型進(jìn)行叩問(wèn)審視，打破原認(rèn)知的固化束縛，通過(guò)探討原認(rèn)知模型在不同視角的應(yīng)用，并在不同情境問(wèn)題下衍生出若干變式，在變式應(yīng)用中修正或重建模型，進(jìn)而達(dá)到構(gòu)建模型的目的，其過(guò)程如圖1。

一、單元整體分析

“中和滴定及其拓展應(yīng)用”在考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力、獲取新知能力和研究探索能力等方面有著重要的地位，常作為考查關(guān)鍵能力的載體。在近幾年的高考命題中以滴定實(shí)驗(yàn)為背景的試題每年都有體現(xiàn)，試題呈現(xiàn)形式以滴定曲線圖為載體的更是常態(tài)。從構(gòu)建學(xué)生思維的層面來(lái)看，幫助學(xué)生應(yīng)用化學(xué)模型是發(fā)展模型認(rèn)知素養(yǎng)的基本途徑[4]。而學(xué)生的模型認(rèn)知水平要提升到建構(gòu)模型的水平需要對(duì)原型進(jìn)行整合和對(duì)信息進(jìn)行加工處理[5]。這是量變到質(zhì)變的深度復(fù)習(xí)過(guò)程。又因?yàn)榈味ㄔ砑捌渫卣箲?yīng)用所涉知識(shí)體系完整，形成模型認(rèn)知水平梯度明顯，但內(nèi)容較為繁冗，故本案例安排2課時(shí)，以幫助學(xué)生重整零碎知識(shí)、重構(gòu)認(rèn)知模型為主要目標(biāo)，同時(shí)發(fā)展學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力及知識(shí)獲取能力。

滴定原理的應(yīng)用涉及多方面知識(shí)。以中和滴定為原型，其實(shí)驗(yàn)反應(yīng)原理可拓展應(yīng)用于沉淀滴定、絡(luò)合滴定和氧化還原滴定;其實(shí)驗(yàn)操作滴定方式則可變式為間接滴定、置換滴定和返滴定;而原型中的強(qiáng)酸強(qiáng)堿滴定曲線又可衍化出強(qiáng)酸（堿）滴定弱堿（酸）曲線、多元弱酸分布曲線以及各組分濃度比值對(duì)數(shù)線（化曲為直）等。本單元教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生不僅能從模型認(rèn)知視角體驗(yàn)到感知模型、識(shí)別模型、應(yīng)用模型和建構(gòu)模型的思維發(fā)展，而且可從能力視角發(fā)展實(shí)驗(yàn)操作能力、知識(shí)獲取能力和思維認(rèn)知能力。圖2是模型認(rèn)知視角及能力視角下滴定原理的應(yīng)用關(guān)系。

二、單元教學(xué)設(shè)計(jì)

1.單元教學(xué)目標(biāo)

學(xué)生在高二已學(xué)習(xí)了中和滴定實(shí)驗(yàn)操作，初步認(rèn)識(shí)了中和滴定的原理，但他們對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解尚停留于表面，對(duì)中和滴定原理不能深入理解及應(yīng)用;他們的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力相對(duì)較弱;在解題過(guò)程中學(xué)生對(duì)圖像題的讀圖能力、數(shù)據(jù)分析能力也相對(duì)薄弱。基于學(xué)生存在的主要問(wèn)題，高三第一輪復(fù)習(xí)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生回歸原型，從復(fù)習(xí)中和滴定的原理出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行正確的實(shí)驗(yàn)操作，建立模型認(rèn)知思維，并將中和滴定的實(shí)驗(yàn)操作方法與沉淀反應(yīng)、絡(luò)合反應(yīng)及氧化還原反應(yīng)等原理進(jìn)行結(jié)合，提升學(xué)生的思維認(rèn)知能力、知識(shí)獲取能力。本單元的核心教學(xué)目標(biāo)見(jiàn)表1?？紤]到認(rèn)知模型需要時(shí)間和一定量的練習(xí)進(jìn)行內(nèi)化，本單元設(shè)計(jì)僅涉獵反應(yīng)原理的拓展應(yīng)用，未對(duì)滴定方式的變式應(yīng)用及滴定曲線的思維提升做更多深化。

2.教學(xué)與評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

教育部基礎(chǔ)教育課程教材發(fā)展中心“深度學(xué)習(xí)總項(xiàng)目組”指出：深度學(xué)習(xí)的過(guò)程是在教師的引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞有挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)主題，全身心積極地參與、體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過(guò)程，在該過(guò)程中學(xué)生掌握了核心知識(shí)，把握學(xué)科本質(zhì)思想方法，形成積極的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、高級(jí)的社會(huì)性情感、積極的態(tài)度和正確的價(jià)值觀。深度學(xué)習(xí)是有教育性的以“培養(yǎng)人”為目的的過(guò)程[6]。因此，我們?cè)趶?fù)習(xí)過(guò)程中，以抗擊新冠疫情的高效殺毒劑二氧化氯為題材，引出劑量的標(biāo)定方法——碘量法，從而激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探索求真的能動(dòng)力?！爸泻偷味捌渫卣箲?yīng)用”情境、問(wèn)題、任務(wù)與活動(dòng)設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

教育教學(xué)的本質(zhì)是“喚醒”。課堂教學(xué)評(píng)價(jià)作為課堂教學(xué)的導(dǎo)向標(biāo)桿，有利于“喚醒”學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力，激起學(xué)生學(xué)習(xí)的濃厚興趣，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的探究欲望[7]。適時(shí)的評(píng)價(jià)可以幫助教師及時(shí)查驗(yàn)學(xué)生掌握知識(shí)的程度、了解學(xué)生的能力水平、洞察學(xué)生表現(xiàn)的素養(yǎng)層級(jí)。在課堂上構(gòu)建“課堂教學(xué)——教學(xué)評(píng)價(jià)——反饋信息——教學(xué)適調(diào)——學(xué)習(xí)改進(jìn)——共同提升”的“教、學(xué)、評(píng)”一體化的學(xué)習(xí)機(jī)制能夠促使教學(xué)活動(dòng)更具針對(duì)性，復(fù)習(xí)效果更加高效。又因?yàn)樵搶W(xué)習(xí)機(jī)制的務(wù)實(shí)性，教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)角度要從個(gè)體性差異出發(fā)，起到對(duì)癥下藥的效果。

三、教學(xué)片段

1.情景創(chuàng)設(shè)、回顧原有模型

[教師]介紹抗擊新冠疫情時(shí)被國(guó)際社會(huì)公認(rèn)的高效殺毒劑二氧化氯及其劑量標(biāo)定方法——碘量法。

它與我們將要復(fù)習(xí)的中和滴定原理有什么關(guān)聯(lián)？中和滴定實(shí)驗(yàn)如何進(jìn)行？E1C459A2-3620-4245-BECB-23DFAC1BD60D

[學(xué)生]因?yàn)橹泻头磻?yīng)n（H+）=n（OH-），所以

[教師]實(shí)驗(yàn)怎么進(jìn)行？實(shí)驗(yàn)前如何準(zhǔn)備？實(shí)驗(yàn)時(shí)需要注意哪些事項(xiàng)？

[學(xué)生]要考慮實(shí)驗(yàn)前滴定管選擇、洗滌、潤(rùn)洗，實(shí)驗(yàn)中眼手配合防過(guò)量，實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及誤差分析。

[評(píng)價(jià)]從以上同學(xué)們的討論可以看出對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握較為到位，中和滴定的原理是測(cè)定未知溶液濃度實(shí)驗(yàn)的依據(jù)，規(guī)范進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作是減小實(shí)驗(yàn)誤差的保證，在進(jìn)行誤差分析過(guò)程中要結(jié)合計(jì)算公式，不可憑空想象。

2.滴定曲線視角發(fā)展模型

[教師]酸堿中和滴定是否要求必須為強(qiáng)酸和強(qiáng)堿呢？能否用此原理來(lái)滴定醋酸的濃度？

[學(xué)生]中和滴定可以為強(qiáng)酸和弱堿，也可以是弱酸和強(qiáng)堿等。

[教師]展示：氫氧化鈉溶液滴定鹽酸溶液的 pH-V 曲線。那么氫氧化鈉溶液滴定醋酸溶液的 pH-V 曲線如何呈現(xiàn)呢？

[學(xué)生]繪制氫氧化鈉溶液滴定醋酸pH-V 曲線如圖3。

[教師]同學(xué)們所表述的圖像變化趨勢(shì)是否與實(shí)際一致呢？讓我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證吧。

[評(píng)價(jià)]學(xué)生對(duì)于強(qiáng)酸強(qiáng)堿互滴的pH-V 曲線比較熟悉，也能理解曲線會(huì)發(fā)生突躍。但他們畫出的氫氧化鈉溶液滴定醋酸溶液的pH-V 曲線突躍趨勢(shì)偏差較大（圖3）。

3.操作視角發(fā)展模型

[教師]如何判斷達(dá)到滴定終點(diǎn)？可選用哪種指示劑？

[學(xué)生]選擇酚酞為指示劑。

[教師]滴定操作有哪些注意事項(xiàng)？哪些操作可能引起誤差？

[學(xué)生]帶著以上問(wèn)題進(jìn)行0.1000 mol ·L-1NaOH 溶液滴定 CH3COOH 溶液的實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)采集器輸出 pH-V 曲線如圖4。討論自己所繪制的圖像與采集器顯示圖像的異同并分析出現(xiàn)差異的原因。

[評(píng)價(jià)]通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，不僅讓學(xué)生再一次動(dòng)手復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作流程，同時(shí)應(yīng)用并拓展到強(qiáng)弱互滴的實(shí)驗(yàn)。通過(guò)數(shù)據(jù)采集器輸出的圖像與學(xué)生繪制的圖像進(jìn)行對(duì)比可知，兩者的差別較大。

4.宏微視角發(fā)展模型

[教師]隨著NaOH溶液的加入，溶液中微粒濃度將如何變化？

[學(xué)生]思考、討論滴定前后離子濃度變化情況。

[教師]動(dòng)畫展示醋酸溶液中存在微粒形態(tài)，強(qiáng)化微粒觀念和平衡思想。

[學(xué)生]分組討論，匯報(bào)曲線的起點(diǎn)、恰好反應(yīng)點(diǎn)、中性點(diǎn)、反應(yīng)一半點(diǎn)和過(guò)量點(diǎn)，判斷各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶質(zhì)組分及溶液呈現(xiàn)的酸堿性，分析各點(diǎn)組分微粒的濃度大小。

[教師]梳理總結(jié)：突破酸堿中和滴定pH-V 圖象題的關(guān)鍵是巧抓“5點(diǎn)”，如圖5所示。應(yīng)用電離平衡、鹽類水解平衡原理結(jié)合物料守恒、電荷守恒分析微粒濃度大小。

[評(píng)價(jià)]通過(guò)知識(shí)鋪墊引導(dǎo)學(xué)生從微觀角度解釋圖像的變化趨勢(shì)。學(xué)生思考問(wèn)題更加深入，形象思維到抽象思維能力得到提升。能認(rèn)識(shí)到自身存在的不足，并能從微觀角度評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)。能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)遷移到新情境中。

5.繪制思維導(dǎo)圖、重建認(rèn)知模型

[教師]結(jié)合本課所學(xué)內(nèi)容，請(qǐng)同學(xué)們繪制以中和滴定為中心的思維導(dǎo)圖。

[教師]中和滴定的原理是利用中和反應(yīng)n（H+）= n（OH-），類似這樣的等量關(guān)系還有哪些反應(yīng)？可否設(shè)計(jì)利用滴定方法進(jìn)行其它物質(zhì)的濃度測(cè)定？

[教師]本節(jié)課開(kāi)始時(shí)提到的碘量法就是氧化還原滴定的一種。標(biāo)定二氧化氯濃度的碘量法原理是：在酸性介質(zhì)中，二氧化氯可將I-定量氧化為I2，以淀粉為指示劑，用硫代硫酸鈉（Na2S2O3）標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定。

反應(yīng)方程式：

關(guān)系式：2ClO2～5I2～2Na2S2O3，根據(jù) Na2S2O3的用量可計(jì)算出二氧化氯的含量。

如果你是檢驗(yàn)員，該如何減少誤差？

[學(xué)生]從實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程的規(guī)范以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄等盡可能減少誤差。

[評(píng)價(jià)]從所繪制的思維導(dǎo)圖可以看出，大多數(shù)學(xué)生懂得中和滴定原理、實(shí)驗(yàn)操作步驟及其相關(guān)思維可以應(yīng)用在強(qiáng)弱酸堿之間的滴定。學(xué)生能將氧化還原滴定的碘量法與中和滴定原理進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并從實(shí)驗(yàn)操作中提出減少誤差的方法，可見(jiàn)學(xué)生已經(jīng)初具認(rèn)知模型。

四、教學(xué)反思

1.“教、學(xué)、評(píng)”一體化模式，促進(jìn)深度復(fù)習(xí)

教師通過(guò)設(shè)計(jì)課堂任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生不斷思考，學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)動(dòng)力得到激發(fā)，學(xué)習(xí)表現(xiàn)從淺層的表面學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向源自內(nèi)在的深度學(xué)習(xí);教學(xué)過(guò)程適時(shí)適地評(píng)價(jià)有利于學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，復(fù)習(xí)更加有針對(duì)性，效率更高;通過(guò)學(xué)生自評(píng)和互評(píng)，學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)由傳統(tǒng)的被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向主動(dòng)探討，學(xué)生的主體體驗(yàn)感更加豐富。中和滴定原理的拓展應(yīng)用，是基于學(xué)生在“教、學(xué)、評(píng)”一體化中內(nèi)動(dòng)力得以激發(fā)的思維延伸，是深度學(xué)習(xí)的充分體現(xiàn)。

2.聯(lián)系生活情境學(xué)以致用，促進(jìn)思維進(jìn)階

從聯(lián)系生活的情境引入，有助于激發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的內(nèi)動(dòng)力，學(xué)生對(duì)中和滴定原理及操作方法的重新審視，使復(fù)習(xí)不再是簡(jiǎn)單的重復(fù)，而是把知識(shí)框架加以擴(kuò)充，使其豐盈。從學(xué)生所繪制的思維導(dǎo)圖可見(jiàn)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)在逐步形成，從探討碘量法的誤差分析體現(xiàn)了學(xué)生的核心知識(shí)得到重整，思維進(jìn)階得到發(fā)展。

3.設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)單元，關(guān)注學(xué)科素養(yǎng)提升

本課例設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)單元有利于構(gòu)建核心知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，也為后續(xù)知識(shí)體系的拓展進(jìn)行鋪墊。在解決問(wèn)題中實(shí)現(xiàn)中和滴定、電離平衡、水解平衡等基礎(chǔ)知識(shí)的深度學(xué)習(xí)，既有多模塊知識(shí)內(nèi)容的鞏固落實(shí)，又有認(rèn)知思維的拓展，讓學(xué)生體驗(yàn)學(xué)無(wú)止境的樂(lè)趣。

通過(guò)從微觀粒子角度分析弱電解質(zhì)的電離及電離的離子種類，發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。應(yīng)用動(dòng)態(tài)平衡的觀點(diǎn)分析弱電解質(zhì)電離平衡及溫度、濃度、酸堿性對(duì)弱電解質(zhì)電離平衡的影響，發(fā)展學(xué)生“變化觀念與平衡思想”的學(xué)科素養(yǎng)。聯(lián)系碘量法的應(yīng)用引導(dǎo)學(xué)生反思所學(xué)知識(shí)的意義及目的，審視已有知識(shí)與現(xiàn)有情境的關(guān)聯(lián)，培養(yǎng)學(xué)科社會(huì)價(jià)值觀。

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