基于深度學習的初中化學復習課設計與反思*
——以兩節(jié)化學方程式復習課教學為例

萬雨喆

深度學習是一種基于理解，指向結構化知識獲得、高階思維培養(yǎng)、遷移能力發(fā)展的學習策略[1]，能有效發(fā)展學生的核心素養(yǎng)?！读x務教育化學課程標準（2022年版）》，進一步細化了課程育人導向，明確提出了要從化學觀念、科學思維、科學探究與實踐、科學態(tài)度與責任幾方面培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。由于復習課涉及的知識具有整合性，所以它在學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)上比新授課更有價值[2]。因此，在化學教學中，選擇合適的學習策略進行復習課深度學習教學設計顯得尤為重要。

一、化學方程式的復習課教學困境

初中化學教學中，化學方程式的學習是學生嘗試聯(lián)系宏觀與微觀，由事實記憶走向概念理解的關鍵過程。同時，化學方程式也是變化觀、條件觀、微粒觀、守恒觀、能量觀等化學觀念的集中體現(xiàn)[3]。作為文字表達式和符號反應式的“升格”，化學方程式還是化學學科符號之美的體現(xiàn)[4]，表現(xiàn)出了化學作為自然學科的嚴謹與優(yōu)雅。更重要的是，化學方程式是初中化學學科啟蒙性的代表，是高中離子方程式、電極反應式和熱化學方程式的基礎。在化學方程式的復習課教學中，學生會存在以下問題：

（一）學習觀念陳舊，遷移應用不足

從教學觀念看，教師與學生都會存在“方程式學習主要靠背”的想法。學生在學習方程式前，多是在接觸身邊的空氣、水等事實性知識，即使采用機械記憶、重復訓練等被動學習策略也能取得不錯的效果。而化學方程式的學習，要求學生從事實記憶走向概念理解。如果學生在復習課上仍舊采用低效的淺層學習策略，便會造成“死記硬背能行，換個題型不會”的局面，無法面對新情境下的問題，遷移能力得不到發(fā)展。

（二）微觀教學不足，高階思維缺失

從認知難度看，通常認為方程式的宏觀表征不是學習的難點[5]，而微觀世界的不可觀測性，決定了學生難以理解微觀概念?；瘜W方程式作為宏觀世界與微觀世界的橋梁，本應充當學生宏微表征轉換的工具，但方程式本身又具有符號的抽象性，注定了學生使用方程式是有難度的，尤其在面對陌生的物質時。因此，若復習課不能重視微觀的教學，讓學生熟悉從微觀角度理解方程式，必定會影響學生高階思維的發(fā)展。

（三）三重表征割裂，知識整合性差

從教材編排看，三重表征，即從宏觀、微觀、符號三種不同視角對觀察到的變化進行表征，是化學獨有的學科思維方法，其培養(yǎng)和發(fā)展要在長期的教學過程中進行，而教材往往會將宏觀物質、微觀粒子和化學方程式放在不同的章節(jié)編排。如果缺少教師整合，過長的學習周期就會影響學生對知識的整體把握，這是學習化學方程式的客觀困難。復習課的情境選擇更靈活，便于遷移能力的發(fā)展；更易設置有深度的問題，提高課堂思維容量；能涉及更多知識，對知識的關聯(lián)整合更好。因此，對化學方程式進行復習教學能有效解決上述學習困境。而實際教學中，教師更關注物質性質等事實性知識的復習，對概念原理類知識的復習重視不足，化學方程式也成為多數學生初中化學學習的分水嶺[6]。

基于深度學習的化學復習課教學，是在教師引領下，學生圍繞有挑戰(zhàn)性的情境主題，開展以化學實驗為主的多種探究活動，從“宏-微-符”結合等視角，運用學科特有的思維方式，解決綜合性的復雜問題，獲得結構化的學科知識，促進核心素養(yǎng)發(fā)展的過程。因此，基于深度學習的復習課能有效解決化學方程式的教學困境。深度學習在教學設計中體現(xiàn)為挑戰(zhàn)性學習情境、深度學習目標、深度學習活動和持續(xù)性評價四大要素[7]93。

二、基于深度學習的化學方程式復習課教學設計

2022年1月，蘇州市舉行了初三化學年會暨教研活動，有兩節(jié)課——“再探化學方程式”和“化學反應中的條件”，都圍繞“化學方程式的復習”進行了精心設計，從不同角度體現(xiàn)了深度學習策略的應用。

（一）知識分析，確立挑戰(zhàn)性情境

確立情境主題，是進行基于深度學習的復習課教學設計的首要任務，其關鍵在于把握知識結構[7]93，明晰核心素養(yǎng)導向。實際教學中，教師很容易重視某一章節(jié)內容，忽略教材前后聯(lián)系；重視單一知識點傳授，忽略學生整體素養(yǎng)發(fā)展。因此教師應當依據“學習起點—基礎知識—素養(yǎng)目標”的線索，整合地分析知識結構，重在挖掘知識承載的素養(yǎng)目標。明確教學涉及的知識與素養(yǎng)內涵后，我們才能選擇與之相應的挑戰(zhàn)性情境。有挑戰(zhàn)性的情境應當與社會、生產、生活聯(lián)系密切，涉及的問題真實有意義，能在情境展開過程中充分運用學科知識解決問題，彰顯學科價值。

在“再探化學方程式”的復習課設計中，教師首先結合課標、教材分析出，常見反應的積累、質量守恒定律的掌握、化學式的書寫和方程式的基本概念是學生具備的淺層基礎，而復習課應向核心素養(yǎng)的四個方面——觀念、思維、能力、價值層面進行深度拓展。如從學科觀念與思維的角度考慮，方程式的教學中，學生應在已掌握的反應基礎上，歸納共性，形成反應的轉化觀、條件觀和能量觀，重點是要知道物質是能通過化學反應進行轉化的、知道物質轉化是需要一定條件的、知道反應是可以通過條件進行調控的、知道調控過程中是有能量變化的等。CO2與H2O的反應就是一個培養(yǎng)化學條件觀念的好例子，同樣的反應物，在直接接觸時產生碳酸，在綠色植物體內卻可以生成葡萄糖和氧氣，前者反應前后能量變化不大，后者卻有顯著的儲能作用?？茖W家能人為模擬光合作用的發(fā)生，體現(xiàn)調控化學反應的重要意義。結合CO2人工合成淀粉的前沿成果，可以確定CO2的資源化利用是真實新穎、素材豐富、探究性強的挑戰(zhàn)性情境主題。

（二）目標引領，規(guī)劃深度學習內容

復習課深度目標的確立、學習內容的規(guī)劃，要指向學生高階思維、遷移能力的發(fā)展。就化學學科而言，具體體現(xiàn)為能從“宏-微-符”三重表征、證據推理等視角，引導學生運用比較、分類、分析、歸納、創(chuàng)造等方法解決真實情境中的問題。如“再探化學方程式”就從宏觀、微觀、符號三個維度探討化學方程式的應用，確立如下目標：1.通過不同化學方程式的對比，理解化學變化的能量特征，理解條件對反應的調控作用；2.通過微觀模擬，理解化學變化的實質，能運用其微觀實質解釋“綠色化學”的含義；3.掌握化學方程式作為計算工具的方法，知道定量研究對實際生產的指導作用；4.通過對物質性質的分析，選擇合適的反應作為方案原理，進行實驗方案的設計，感受化學方程式在生產生活中的應用；5.了解科技研發(fā)過程，體會化學對社會、對生活的促進作用。

教學目標指明了課堂應當教到什么程度，而教學內容則是進一步落實了怎么教和教什么的問題。因此，教學內容規(guī)劃的重點是聯(lián)系情境，將目標的實現(xiàn)轉換為情境問題的解決（怎么教）和學科知識的承載（教什么）。如“再探化學方程式”目標1的內容可以確定為讓學生比較CO2通入水中和光合作用兩個反應的生成物、能量變化，思考為什么同樣的反應物會發(fā)生不同的反應；而目標2的內容可以確定為讓學生通過模型搭建、感受CO2與H2制備甲烷和甲醇的反應過程，鞏固化學反應的微觀實質，理解“綠色化學”的含義，了解其關鍵區(qū)別在于不同催化劑的選擇。同時要注意，內容的規(guī)劃還應注意不同環(huán)節(jié)的權重和聯(lián)系。如目標2、3、4重在方程式的微觀探析和綜合應用，應當是教學的重點與難點，需要分配更多的時間，其中體現(xiàn)出的條件觀念，又是對目標1的呼應。

（三）問題探究，促成深度學習活動

化學是以實驗為基礎的學科，以實驗為主的探究活動對學生的素養(yǎng)發(fā)展有著重要的作用。實驗活動的設計應當能激發(fā)興趣、幫助理解、培養(yǎng)學科思維。在探究活動中，學生具備的生活經驗、已有學科知識、觀察到的現(xiàn)象就是活動開展的淺層基礎，教師設計的問題應當具有一定的深度，通過追問多問、制造認知沖突等形式帶領學生挖掘活動包含的深度內容，在解決問題、完成活動的過程中發(fā)展學科思維。

“化學反應中的條件”一課由學生熟悉的燃燒匙提出問題：為什么燃燒匙多是銅制，而非鐵制？而后從金屬性質的角度展開追問：為什么鐵器更易生銹？銅生銹還需要滿足什么條件？銅與鐵還有什么差異？讓學生理解：除了金屬性質外，反應物的濃度也能影響金屬的生銹；銅的導熱性更好也是要考慮的因素。

追問是引導學生深度學習的手段，合理的追問可以幫助學生解決難點，但過度的追問會降低問題難度，使學習者停留在淺層學習。因此，教師應根據課堂情況、學生能力、探究興趣等確定追問的程度?！盎瘜W反應中的條件”一課中，設計了這樣一個探究活動：要求學生觀察銅片在加熱時的顏色異常。學生們會發(fā)現(xiàn)上表面的銅片和下表面火焰外圍的銅片都變黑了，這與他們的認知一致；而直接與火焰接觸的銅片部分卻仍舊保持金屬光澤。針對這一反?，F(xiàn)象，教師并沒有過多地追問“是不是黑色物質又變回了銅，是不是有其他物質參與了反應？”，而是交給學生討論?？此茊栴}難度很高，但此時學生由于觀察到了異常現(xiàn)象而興奮，思維活躍，探究意愿強烈，完全可以將課堂交由學生主導。最后學生也確實得出了結論：反應中應該還有酒精蒸氣的參與，起到了還原銅片的作用。

三、基于深度學習的化學復習課評價反思

持續(xù)性評價是結合學生評價與教師評價，讓評價過程在課堂中、課堂后持續(xù)，更好地起到引導教學、促進認知的作用。復習課中，教師應以觀察、問答等方式引導學生評價，并以教師評價總結。評價的內容應指向活動的設計目標，圍繞學科知識、問題思維、能力體現(xiàn)、價值觀念等方面進行。

“再探化學方程式”的教學中，對“能用什么物質與CO2反應制備甲醇”這一問題，學生甲提出可以用H2O與CO2反應制甲醇，同時得到氧氣，而學生乙則提出應當用H2與CO2反應只得到甲醇。面對分歧，教師通過“你認為另一位同學的方案有什么缺陷？”“有什么證據能支持你的說法？”“有沒有不同意見？”等引導性語句讓學生互相陳述理由。討論后開展評價，學生甲認同乙的方案從原子利用率的角度更優(yōu)?？偨Y時，教師首先肯定了學生解決問題體現(xiàn)的守恒觀念和正確書寫方程式的能力，接著分別表揚了甲、乙兩種方案在原料獲取和環(huán)保理念上的優(yōu)點，最后告知學生，兩種方案都有研究文獻支持，區(qū)別在于人們會依據條件不同，選擇合適的反應。

囿于公開課的性質，評價難以做到在課堂后持續(xù)，缺少診斷性、終結性的支撐。一線教師在日常教學中，應當有意識地、階段性地采取這兩種評價方式，尤其是在章節(jié)、主題復習后對教學設計進行反思修正。如在方程式復習課后，教師可以結合學業(yè)質量描述，從宏、微、符三個維度編寫質量評測量表，教會學生自評和互評，并嘗試將文字描述、等級賦分等形式結合，將教學評價變?yōu)橐粋€學生參與、學生關心的環(huán)節(jié)。

除了針對學生認知的顯性評價外，教學中還會生成隱性的指向教學設計本身的評價。這些評價來源于學生對所學知識是否認同、學生的元認知能力是否得到發(fā)展等要素。一節(jié)課要讓學生發(fā)自內心地感受到學到的知識是有用的，付出的代價是值得的，同樣離不開有深度、有廣度的教學素材支持。就化學學科而言，與科學-技術-社會-環(huán)境（STSE）關聯(lián)緊密的信息更能驅動學生主動學習、深度學習。這也告訴我們廣大教育工作者，深度學習的群體不應只是學生，還有為了完善教學而不斷努力的教師。