基于高中化學(xué)核心概念教學(xué)的深度學(xué)習(xí)研究

摘要：應(yīng)用深度學(xué)習(xí)方法的學(xué)生在化學(xué)核心概念的理解上有了顯著提高，同時(shí)也增強(qiáng)了學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和課堂參與度.學(xué)生在參與深度學(xué)習(xí)活動(dòng)后，還能提高批判性思維能力和自主學(xué)習(xí)能力.本文基于高中化學(xué)核心概念教學(xué)探討了促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的策略，以供參考.

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；核心概念；深度學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：G632文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008-0333（2024）27-0095-03

化學(xué)作為一門基礎(chǔ)自然科學(xué)，對(duì)高中生的科學(xué)素養(yǎng)和邏輯思維能力的培養(yǎng)具有重要作用.然而，傳統(tǒng)的化學(xué)教學(xué)方法往往側(cè)重于知識(shí)的灌輸和記憶，忽視了學(xué)生對(duì)化學(xué)核心概念的深入理解和應(yīng)用能力的培養(yǎng).深度學(xué)習(xí)作為一種以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，強(qiáng)調(diào)理解和創(chuàng)新，與高中化學(xué)教育的目標(biāo)不謀而合.高中化學(xué)教師應(yīng)聚焦深度學(xué)習(xí)在高中化學(xué)核心概念教學(xué)中的應(yīng)用，以促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展.

1深度學(xué)習(xí)與核心概念的關(guān)系

1.1深度學(xué)習(xí)首先需要確定哪些概念是化學(xué)學(xué)科的核心概念

這些概念通常包括原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵、化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)平衡、酸堿反應(yīng)等.在確定核心概念后，需要進(jìn)一步明確每個(gè)概念的定義、性質(zhì)、應(yīng)用等，以便進(jìn)行有針對(duì)性的教學(xué).

1.2深度學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)

深度學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)包括認(rèn)知心理學(xué)、教育學(xué)、神經(jīng)科學(xué)等.這些理論為深度學(xué)習(xí)提供了指導(dǎo)思想和方法論，有助于教師設(shè)計(jì)有效的教學(xué)策略和評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果.2深度學(xué)習(xí)的教學(xué)策略

2.1在題目中融入生活情境

將化學(xué)題目與生活情境相結(jié)合，學(xué)生能夠在解決實(shí)際問題的過程中學(xué)習(xí)和應(yīng)用核心概念，該學(xué)習(xí)方式不僅能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，還能夠培養(yǎng)其批判性思維和問題解決能力，使化學(xué)學(xué)習(xí)不再是抽象和遙遠(yuǎn)，而是變得具體且充滿樂趣[1].

例1咖啡含有咖啡因（分子式CH0NO）.如果一杯咖啡含有0.194 g咖啡因，這杯咖啡含有多少個(gè)咖啡因分子？

解析首先，學(xué)生需要計(jì)算咖啡因（C8H10N2O2）的摩爾質(zhì)量.

咖啡因的相對(duì)分子質(zhì)量計(jì)算如下：（8×12）+（10×1）+（2×14）+（2×16）=166 ，故咖啡因的摩爾質(zhì)量為166 g/mol，接下來計(jì)算物質(zhì)的量：n= m/M =0.194 g/166 g/mol≈0.001 16 mol

最后，咖啡因分子的數(shù)量N=n×N=0.001 16 mol×6.022×10²³ mol^-1≈6.98×10²¹.所以，這杯咖啡中含有大約6.98×10²¹個(gè)咖啡因分子.

2.2在類比遷移中理解概念

當(dāng)新知識(shí)與已有認(rèn)識(shí)發(fā)生沖突時(shí)，學(xué)生可能會(huì)感到困惑，甚至抵觸.為了幫助學(xué)生克服這種局限，教師可以采取一些策略來引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到新知識(shí)與舊知識(shí)之間的不平衡性，并幫助學(xué)生重新建立認(rèn)知平衡[2].以物理量單位的新舊知識(shí)對(duì)比為例，教師可引導(dǎo)學(xué)生理解摩爾是物質(zhì)的量的單位，如表1所示.

為了進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)物質(zhì)的量的概念理解，教師可以用具體的題目引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行問題探究.

例2下列關(guān)于物質(zhì)的量的敘述中，正確的是（）.

A．1 mol任何物質(zhì)中都含有6.02×1023個(gè)分子

B．0.012 kg 12C中含有約6.02×1023 NA個(gè)碳原子

C．1 mol水中含有1 mol氫分子和1 mol氧原子

D．1 mol Ne中約含有6.02×1024個(gè)電子

解釋由于有些物質(zhì)由分子組成（如水、硫酸等），有些物質(zhì)由離子組成[如NaCl、Ca（OH）2等]，還有些物質(zhì)是由原子直接構(gòu)成的（如金剛石等），A項(xiàng)錯(cuò)誤；碳是由原子構(gòu)成的，根據(jù)規(guī)定，0.012 kg ¹²C中所含的碳原子數(shù)即為阿伏加德羅常數(shù)，其近似值為6.02×10²³ mol^-1，B項(xiàng)錯(cuò)誤；水中不含氫分子，C項(xiàng)錯(cuò)誤；氖原子核外有10個(gè)電子，則1 mol Ne中應(yīng)含有10×6.02×10²³個(gè)電子，D正確.

問題中提到了阿伏加德羅常數(shù)，這是一個(gè)在化學(xué)中非常重要的概念，表示1摩爾物質(zhì)中所含有的粒子數(shù)，通過問題探究，學(xué)生可以更好地理解物質(zhì)的量單位“摩爾”的實(shí)際意義.同時(shí)，問題中的選項(xiàng)A、B、C分別涉及了分子、離子和原子構(gòu)成的物質(zhì)，要求學(xué)生區(qū)分不同類型的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，并理解物質(zhì)的量如何適用于這些不同的結(jié)構(gòu).問題綜合考查了學(xué)生對(duì)物質(zhì)的量及相關(guān)化學(xué)概念的理解，并通過實(shí)際問題解決的過程，發(fā)展了學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)探究能力.

2.3問題驅(qū)動(dòng)核心概念理解

在課堂上，教師提出的問題應(yīng)該是開放性的、與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)相關(guān)聯(lián)的，這能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和探索欲，以此吸引學(xué)生的注意力，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性.通過圍繞核心問題開展的問題探究活動(dòng)，教師要鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行深入思考，積極促進(jìn)學(xué)生之間的溝通合作，學(xué)生之間的交流和討論能夠增強(qiáng)其溝通技巧，為學(xué)生全面發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)[3].

首先，教師可引導(dǎo)學(xué)生回答如下問題：“18 g水中的水分子數(shù)是多少？”根據(jù)問題，學(xué)生需要先理解物質(zhì)的量的概念，及其與質(zhì)量（g）之間的關(guān)系.通過教師的引導(dǎo)，學(xué)生了解到1 mol物質(zhì)含有6.02×10²³個(gè)微粒，這是阿伏伽德羅常數(shù)所定義的.然后，學(xué)生需要知道水（HO）的摩爾質(zhì)量是18 g/mol，18 g水正好是1 mol HO.

其次，教師帶領(lǐng)學(xué)生通過教材了解到18 g水（即1 mol HO）中大約含有 6.02×10²³個(gè)水分子，以此使學(xué)生對(duì)阿伏伽德羅常數(shù)有更直觀的認(rèn)識(shí)，幫助學(xué)生理解摩爾質(zhì)量的概念.

最后，引導(dǎo)學(xué)生思考一個(gè)更具挑戰(zhàn)性的問題：“一瓶農(nóng)夫山泉礦泉水中含有多少水分子？”該問題要求學(xué)生將化學(xué)計(jì)算應(yīng)用到實(shí)際情境中，知道農(nóng)夫山泉礦泉水的體積和密度，然后使用公式n=m/M計(jì)算出水的物質(zhì)的量，再乘以阿伏伽德羅常數(shù)得到水分子的總數(shù).該過程不僅鍛煉了學(xué)生的計(jì)算能力，還提高了學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題的能力.

2.4分析核心概念內(nèi)容

在高中化學(xué)教學(xué)中，教師可以利用學(xué)生已具備的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和思維能力，采用直接且多樣化的教學(xué)方法來引導(dǎo)學(xué)生深入探索和分析化學(xué)概念.通過直觀的實(shí)驗(yàn)演示、互動(dòng)討論、案例分析等手段，幫助學(xué)生從不同角度理解化學(xué)知識(shí)，從而提高教學(xué)效果.同時(shí)，教師應(yīng)以學(xué)生為中心，圍繞核心概念進(jìn)行合理地拓展和延伸，引導(dǎo)學(xué)生建立化學(xué)思維模型，幫助學(xué)生更好地掌握化學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)其科學(xué)探究能力和創(chuàng)新思維[4].

在“氧化還原反應(yīng)”的概念教學(xué)中，教師的任務(wù)是幫助學(xué)生深入理解氧化還原反應(yīng)的定義、特征及其本質(zhì).通過引導(dǎo)學(xué)生分析概念，幫助學(xué)生明確氧化還原反應(yīng)是一類涉及元素化合價(jià)變化的反應(yīng)，其特征表現(xiàn)為化合價(jià)的升降，而其實(shí)質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移.為了加深學(xué)生對(duì)核心概念的理解，教師可以設(shè)計(jì)一系列的教學(xué)活動(dòng)，比如，要求學(xué)生畫出氯原子和鈉原子的原子結(jié)構(gòu)圖，以及氯原子和氫原子的原子示意圖.學(xué)生通過直觀的圖形可以觀察到在氯化鈉（NaCl）的形成過程中，氯原子獲得電子，鈉原子失去電子，而在氯化氫（HCl）的形成過程中，氯原子和氫原子之間通過共用電子對(duì)形成化學(xué)鍵.

2.5加強(qiáng)核心概念應(yīng)用

在高中化學(xué)教學(xué)中，案例研究能夠幫助學(xué)生將抽象的化學(xué)概念與現(xiàn)實(shí)世界中的具體情境相結(jié)合，通過選取與化學(xué)相關(guān)的實(shí)際案例，如工業(yè)生產(chǎn)過程、環(huán)境問題、藥物開發(fā)等，能夠引導(dǎo)學(xué)生深入分析案例中的化學(xué)原理和過程.在案例研究的過程中，學(xué)生不僅能夠?qū)W習(xí)到化學(xué)知識(shí)，還能夠了解到這些知識(shí)是如何在實(shí)際中得到應(yīng)用的，幫助學(xué)生建立化學(xué)知識(shí)與現(xiàn)實(shí)世界的聯(lián)系，為其未來的學(xué)習(xí)和職業(yè)生涯做好準(zhǔn)備.

以含氯化合物的漂白和消毒作用為例，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)案例研究——“次氯酸鈉在飲用水消毒中的應(yīng)用”，引導(dǎo)學(xué)生探討化合物在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用及其重要性.案例探究過程中，學(xué)生需要理解次氯酸鈉作為消毒劑的化學(xué)原理和方程式CI+2NaOHNaCl+NaClO+HO，如84消毒液是一種以次氯酸鈉（NaClO）為有效成分的消毒劑，次氯酸鈉在水中能釋放出次氯酸根離子（ClO^-），這些離子具有很強(qiáng)的氧化性，能夠有效殺滅細(xì)菌、病毒等微生物；漂白粉主要成分為次氯酸鈣【Ca（ClO）】和氯化鈣（CaCl），是通過氯氣與石灰乳【Ca（OH）】反應(yīng)制成的，漂白粉的有效成分次氯酸鈣在水中也能釋放出次氯酸根離子，起到漂白和消毒的作用.為提升案例探究的生活化水平，教師可提醒學(xué)生含氯漂白劑和消毒劑的活性成分在光照和高溫下容易分解，因此這些產(chǎn)品通常需要避光并儲(chǔ)存在陰涼、干燥的地方，同時(shí)保持密封以延長(zhǎng)其有效期限.正確地儲(chǔ)存和使用這些化合物，能夠確保其漂白和消毒效果，同時(shí)也能保障使用者的安全.學(xué)生在掌握次氯酸鈉化學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)上能夠合理使用消毒產(chǎn)品，提升將化學(xué)知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際生活的能力.此外，教師可以延展探究?jī)?nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生思考次氯酸鈉消毒水中的殘留氯如何影響人體健康，包括可能的皮膚刺激、呼吸道問題等.分析消毒劑過量使用的后果，以及長(zhǎng)期飲用經(jīng)過次氯酸鈉消毒的水對(duì)人體健康可能產(chǎn)生的影響，并研究如何通過調(diào)整處理工藝來降低這些風(fēng)險(xiǎn).

3結(jié)束語

在高中化學(xué)教育中，深度學(xué)習(xí)的研究和實(shí)踐對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心概念理解至關(guān)重要.通過采用多樣化的教學(xué)策略，教師能夠有效地引導(dǎo)學(xué)生深入探索化學(xué)概念，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，并提高其分析和解決問題的能力.深度學(xué)習(xí)不僅僅是對(duì)知識(shí)的掌握，更是對(duì)知識(shí)背后原理的深刻理解和應(yīng)用能力的培養(yǎng)，教師、學(xué)生應(yīng)共同努力，不斷探索和完善深度學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，以適應(yīng)未來社會(huì)對(duì)化學(xué)人才的需求.

參考文獻(xiàn)：

［1］ 高悅.基于“5E”教學(xué)模式促進(jìn)高中化學(xué)核心概念建構(gòu)的實(shí)踐研究[D].牡丹江：牡丹江師范學(xué)院，2023.

[2] 于秋蕾.基于學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中化學(xué)概念教學(xué)研究[D].濟(jì)南：山東師范大學(xué)，2022.

[3] 孟歐.APOS理論在高中化學(xué)核心概念教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].昆明：云南師范大學(xué)，2022.

[4] 侯德花.高中化學(xué)核心概念教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)查與應(yīng)對(duì)策略研究[D].伊寧：伊犁師范大學(xué)，2021.

［責(zé)任編輯：季春陽］