挑戰(zhàn)性學習任務的設計與研究

摘 要：挑戰(zhàn)性學習任務或者活動以學生探究、實踐活動為主，是學生深度學習的過程。本文以湛江蝦仁生產中蝦殼處理現狀為背景，圍繞蝦殼的綜合利用為情境線，面對大量蝦殼沒有合理利用造成環(huán)境污染和浪費這一實際問題，布置以蝦殼制備甲殼素的挑戰(zhàn)性學習任務，鼓勵學生通過所學化學知識解決問題。在學習“自然資源的開發(fā)利用”一節(jié)內容后，引導學生從工業(yè)原料到工業(yè)產品的角度進行思考，嘗試構建化學工業(yè)流程模型，并自主設計以蝦殼制備甲殼素的實驗流程，探討不同的處理方式對甲殼素產品的影響。設計學生自我評價量表，鼓勵學生進行自我評價和反思，擺脫對教師評價的依賴，引導學生的評價觀念轉變。

關鍵詞：深度學習;挑戰(zhàn)性學習任務;設計

馬頓（Marton，F.）和薩爾約（Saljo，R.）在其研究成果《學習的本質區(qū)別：結果和過程》中，以信息的獲取和加工方式的不同將學習者進行了區(qū)分，分別為淺層水平加工者和深度水平加工者，并對概括出的“深度學習”及“淺層學習”這兩個概念進行了闡釋說明[1]。深度學習是指在學習基礎上對知識進行遷移的過程，能夠批判性地學習新的思想和事實，并將它們融入原有的認知結構中，能夠在眾多思想間進行聯系，并能夠將已有的知識遷移到新的情境中，有助于培養(yǎng)學習者解決問題和做出正確決策的能力。郭華在《深度學習及其意義》中，論述了深度學習的必要性、緊迫性和重要性[2]。胡久華指出，促進化學深度學習是發(fā)展核心素養(yǎng)的重要而有效的途徑[3]。因此，不管是從課程改革的角度還是從學生學習的角度，研究深度學習都是當前教育改革發(fā)展的必然趨勢。

高中化學深度學習主要包括以下幾方面：引領性學習主題、素養(yǎng)導向的學習目標、挑戰(zhàn)性學習目標及活動、持續(xù)性學習評價[4]。挑戰(zhàn)性學習任務或者活動以學生探究、實踐活動為主，是學生深度學習的過程。因此，通過挑戰(zhàn)性學習任務或活動，學生能自主想辦法解決生活中的實際問題，全身心投入，不斷反思學習的能力，培養(yǎng)學生批判性的思維、合作學習的意識和科學探究的精神。

設計挑戰(zhàn)性學習任務主要包括以下步驟：1.圍繞課程標準和教材內容，明確學習內容和學生基礎。2.創(chuàng)設驅動性的問題，聯系生活，發(fā)現實際問題，設計探究性實驗流程。3.學生合作自主探究解決問題。4.持續(xù)性評價，促進學生的自我評價，引導學生積極參與活動。挑戰(zhàn)性學習任務設計要聯系社會和生活，激發(fā)學生興趣而且具有可操作性。下面以湛江蝦仁生產中蝦殼處理現狀為背景，圍繞蝦殼的綜合利用為情境線，面對大量蝦殼沒有合理利用造成環(huán)境污染和浪費這一實際問題，布置以蝦殼制備甲殼素的挑戰(zhàn)性學習任務為例，探討挑戰(zhàn)性學習任務的設計。

一、學情分析，明確學生基礎

以蝦殼制備甲殼素的挑戰(zhàn)性學習任務，主要涉及學生理解化工流程及制備原理問題，要求學生具備一定的化工知識儲備。因此，在學習完“自然資源的開發(fā)利用”一節(jié)內容后，引導學生從工業(yè)原料到工業(yè)產品的角度進行思考，嘗試總結出工業(yè)原料到化工產品的一般思路和方法，構建化學工業(yè)流程模型。然后布置以蝦殼制備甲殼素的挑戰(zhàn)性學習任務，任務難度符合課程標準要求，既能改變教師為主體的填鴨式教學，又能激發(fā)學生的內驅力，使學生主動地參與，并在活動中提高綜合素養(yǎng)，最終達到能力進階。

二、挑戰(zhàn)性任務的設計

（一）聯系生活實際，創(chuàng)設驅動性的問題

湛江市位于中國南端，湛江三面臨海，海岸線長達1556公里，占廣東省海岸線的46%，占全國的1/10。水產品產量連續(xù)多年居廣東省之首，對蝦產量占廣東省的40%。湛江盛產對蝦，是對蝦主要產地，絕大多數的學生都對對蝦比較熟悉，經常接觸，對蝦殼丟棄處理的方式也司空見慣。因此，確定以蝦殼的綜合利用為情境主線，可以引發(fā)學生的興趣，激發(fā)學生的內驅力。在蝦仁生產和日常食用海蝦過程中，會產生大量的蝦殼，如果沒有合理利用會造成環(huán)境污染和浪費。蝦殼是否有工業(yè)利用價值？能否利用蝦殼生產產品？面對這些實際問題，鼓勵學生通過所學化學知識解決問題。

（二）查找資料，探究實驗可行性

調動學生積極性，鼓勵學生參與到合理利用蝦殼的探究過程中，分小組查找相關資料。通過查找相關資料可以發(fā)現，甲殼素在工業(yè)上可用于制造布料、染料，在農業(yè)上可用于植物抗病毒劑和殺蟲劑，在養(yǎng)殖業(yè)上可用于喂養(yǎng)魚，在醫(yī)療用品上可做隱形眼鏡、縫合線、人工透析膜和人工血管等?？梢?，甲殼素應用范圍很廣。自然界中，甲殼素廣泛存在于蝦、蟹、昆蟲等甲殼動物的外殼中。蝦殼中含甲殼素高達58%以上。由此可見，廢棄的蝦殼通過合理利用，能用來制造出用途廣泛的甲殼素產品，既解決了蝦殼污染環(huán)境和浪費的問題，又能變廢為寶。

三、設計實驗流程、實驗論證

通過查找資料，發(fā)現可以用廢棄蝦殼制備甲殼素后，分小組研究構建由蝦殼做原料制備甲殼素的化學工業(yè)流程模型。深度學習通過問題驅動，觸發(fā)學生深層動機，鼓勵學生積極參與挑戰(zhàn)性實踐任務，在解決實際問題實踐過程中表現出來。由于設計工業(yè)流程對學生遷移能力要求較高，教師要與各小組學生共同探討優(yōu)化實驗過程，促進學生的自我反思，在合作探討中深度學習。設計好實驗流程后，各小組利用所學到的知識進行實驗，利用蝦殼提取甲殼素，在實驗過程中記錄和解決所發(fā)現的問題。在操作過程中，教師可以提示一些蝦殼的處理方法，比如，剪去蝦殼中的長須并剪成小塊，要得到甲殼素，必須除去蝦殼中的鈣鹽和蛋白質，提供實驗流程設計模板，供學生參考探索。在實驗過程之中，教師需要給予學生更多自由度，盡量滿足學生不同的設計方案和試劑的選擇，對學生在實驗過程中的失誤要有包容性，鼓勵學生獨立解決問題，當學生實驗出現錯誤時，應共同討論，找出錯誤原因，避免教師直接的示范和說教，打擊學生的積極性。

各小組經過討論，確定實驗方案后，接下來進行實驗論證。各小組把從海鮮市場買來的海蝦剝下蝦殼，用清水把蝦殼洗干凈，晾干備用。教師參考以下實驗步驟在活動中指導學生。具體步驟如下：把蝦殼置于3mol/L的鹽酸中浸泡24小時，用清水洗滌，把洗滌后的蝦殼放入3mol/L的氫氧化鈉溶液中小火煮沸，鹽酸浸泡和氫氧化鈉溶液煮沸主要是除去碳酸鈣和蛋白質。把氫氧化鈉溶液煮沸1小時后，冷卻過濾，水洗，干燥，加入3mol/L的KMnO4溶液進行氧化，放置12小時，用3mol/L的NaHSO3溶液進行多次漂白，清水洗干凈，干燥，得到白色甲殼素成品。各小組可以用不同濃度鹽酸和氫氧化鈉溶液進行對比實驗，探討不同濃度鹽酸、氫氧化鈉或改變其他反應條件對制備甲殼素的產率和品質的影響。比如通過以下3個樣品對比實驗探討鹽酸濃度對甲殼素的產率和品質的影響。樣品①：用1mol/L鹽酸、3mol/L氫氧化鈉處理蝦殼;樣品②：用2mol/L鹽酸、3mol/L氫氧化鈉處理蝦殼;樣品③：用3mol/L鹽酸、3mol/L氫氧化鈉處理蝦殼。通過鼓勵學生改變實驗條件進行探討，列表做好記錄，探討蝦殼通過不同處理的方式對甲殼素產品的影響。學生在實驗中總結、反思，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，促進學生化學學科素養(yǎng)、能力進階。

四、持續(xù)性評價，促進學生的自我評價

在實驗過程中，教師要對各小組的實驗操作情況、動手能力等方面進行及時的評價反饋，檢查學生對實驗方案的落實情況、實驗操作能力的進階和解決實驗過程中出現問題的能力。高中生的實驗操作能力和好奇心都比較強，在實驗過程中充分尊重學生的自主選擇，激發(fā)學生內在動力，由教師要求怎樣操作向自己想怎樣操作轉化，主動與同學、教師探討，促進學生的深度學習和能力進階。在挑戰(zhàn)性活動過程中，為了更全面地對學生進行評價，可以設計學生自我評價量表，在活動前發(fā)到學生手中，讓學生對照表格內容進行自我評價。深度學習挑戰(zhàn)性活動學生自主評價量表應包括課題名稱、學生姓名、評價要素、學生自我評分等內容。學生在參考評價指標內容后，在評分欄中優(yōu)秀（5分）、良好（4分）、中等（3分）、合格（2分）、待合格（1分）相應欄框內打鉤，并算出總得分。自主評價量表中評價要素主要包括以下五方面：活動前期準備、活動中表現評價、活動后總結評價、挑戰(zhàn)性問題解決程度測評和挑戰(zhàn)性活動亮點與改進建議。

（一）活動前期準備

前期準備的評價指標有：活動目標及內容、活動方案設計及實驗方法?；顒幽繕思皟热莘矫?，要求通過小組獲取的信息資料，明確活動內容、實驗要求、挑戰(zhàn)性活動能解決的實際問題，以及對社會、生活的意義?；顒臃桨冈O計及實驗方法方面要求學生設計的實驗方案具有可操作性、合理性，具體的實驗方案以及對實驗提出猜想和理由，并寫出相應的解決方法。

（二）活動中表現評價

實驗活動過程的評價指標包括：實驗操作、觀察評價、實驗記錄情況、小組合作實驗情況、實驗效果分析及實驗產品效果幾方面。實驗操作的正確性、熟練程度，對實驗現象是否進行仔細、全面的觀察。要求學生對實驗現象、數據、實驗異常情況記錄的完整性;能否主動、自覺參與探究;小組分工合作，氛圍情況，是否對問題進行創(chuàng)造性探究，用不同實驗方法解決問題;對實驗現象分析的正確程度、實驗過程中異常情況分析的正確性及實驗產品的產量及品質等方面進行自我評價。

（三）活動后總結評價

活動后總結評價的評價指標包括：學生在活動過程總體評價、小組合作總評價、挑戰(zhàn)性任務效果三方面。學生在實驗操作過程中對以下方面進行自評：實驗操作正確程度，實驗現象的觀察和分析，是否積極參與討論;小組默契程度，是否能充分暴露個人的認知障礙、突破難點、引發(fā)思維碰撞、更好地解析實驗中的異常現象、設計出不同的實驗方案解決問題等。

對挑戰(zhàn)性問題解決程度進行評價，對挑戰(zhàn)性活動的亮點與改進給出自己的見解。最后算出總得分，并參考得分情況對自己的表現進行最終等級評定。

學生挑戰(zhàn)性活動自主評價量表能激發(fā)學生的好勝心，引導學生積極參與到挑戰(zhàn)性活動中來，促進學生進行自我評價和反思。持續(xù)性評價主要包含以下幾方面：①活動前期準備;②活動過程中的表現評價;③活動后總結評價;④挑戰(zhàn)性問題解決測評。學生的自我評價和反思是促進學生深度學習，發(fā)現問題主動解決，發(fā)現獲得的知識與進步，充分暴露學生的認知障礙，突破難點，以自我評價促學習，實現能力進階的良好途徑?；顒舆^程中，教師需要多鼓勵學生參與，同時引導學生發(fā)現問題，主動探討解決問題。教師在教學互動過程中充分關注課堂的生成性資源，如實驗意外發(fā)現、不同的解答思路等并引發(fā)學生思維碰撞，使學生掌握實驗技巧和培養(yǎng)學生深度學習的思想，完善學生的認知結構，提升遷移能力，做到能力進階。

結束語

在高中化學教學過程中，教師要對化學教學深度學習進行探究，根據課程標準和教材內容，立足于學生身邊的實際問題，聯系生活實際問題，設置挑戰(zhàn)性任務，激發(fā)學生內驅力。促進學生自我評價和反思，是提高學生遷移能力、促進學生學科素養(yǎng)進階的有效途徑。設計中學化學深度學習學生挑戰(zhàn)性活動自主評價量表，促使學生認識到自己才是挑戰(zhàn)性活動評價的主人，擺脫對教師評價的依賴，引導學生的評價觀念轉變。挑戰(zhàn)性任務的實施是開展深度教學的高效途徑，深度教學的不斷推進，是破解目前化學課堂教學表面化和淺層化的重要抓手。

參考文獻

[1]MartonF，Saljo R.On Qualitative Difference in Learning：Outcome and Process[J].British Journal of ?Educational Psychology，1976（46）：4-11.

[2]郭華.深度學習及其意義[J].課程·教材·教法，2016，36（11）：25-32.

[3]胡久華.以深度學習促核心素養(yǎng)發(fā)展的化學教學[J].基礎教育課程，2019（Z1）：70-78.

[4]胡久華，羅濱，陳穎.指向“深度學習”的化學教學實踐改進[J].課程·教材·教法，2017，37（3）：90-96.

作者簡介：陳斌（1984— ），男，漢族，廣東湛江人，廣東省湛江市第二中學，中學一級，碩士。研究方向：高中化學教學。