《基于“深度学习”的高中化学课堂教学实践初探》-理学论文，化学论文-论文范文参考-科学狗论文网

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基于“深度学习”的高中化学课堂教学实践初探

范文

裴友凤

一、问题的提出

基于对学生学习过程的实验研究，美国学者Ference Marton 和Roger Saljo 于1976年最早提出了两个相对应的学习概念：深度学习和浅层学习。我国对深度学习的研究起步较晚，黎加厚教授（2005年）对深度学习进行了界定：在理解学习的基础上，学习者能够批判性地学习新的思想和事实，并将它们融入原有的认知结构中，能够在众多思想间进行联系，并能够将已有的知识迁移到新的情境中，作出决策和解决问题的学习。也有学者提出深度学习注重批判理解、强调信息整合、促进知识建构、着意迁移运用、面向问题解决等五个基本特征。

目前笔者所在校高中化学课堂中普遍存在一些令人不太满意的现象：以知识为主，学生学习的主动性和兴趣不高，被动听讲;课堂上学生的活动较少，科学探究活动流于形式，师生间、学生间真正的互动交流很少。学生仍是机械记忆、碎片化的学习，对化学知识形不成系统化、结构化的体系。教师教学就事论事，对学科课堂整体理解不够，关注教学技能较多，关注学科思想方法较少。高中化学教学更多的是应试导向，复习课、习题演练偏多，过多关注学生的解题技巧训练，较少关注学生核心素养的发展。教学中存在的这些问题，导致學生获得更多的是事实性知识，对知识的浅显理解，运用知识解决新问题的能力偏弱，学习动力不足，学习过程中思维深度不够。为此，教学需要关注学生已有知识，从学生熟知的真实情境中提供感性材料，与课本相关知识有机关联，通过连续性问题以及对问题结论的追问，制造认知冲突，引发学生深入思考，促进学生经历从实验探究到理论分析，从宏观辨识与微观本质分析的学习体验，有助于提高学生研究问题的深度，促进学生化学核心素养的发展。

二、研究的意义

学生在课堂中“深度学习”的表现：全身心投入、充满好奇的专注、困惑时不折不挠地钻研，学生既有独立性、批判性又有合作性。这样的课堂是教育工作者的共同追求，也是本课题迫切需要研究的。

1.促进学生学习方式的转变，利于学生对知识的实践和体验

在信息化时代，学生可以很容易地从各种途径获得知识，但对知识缺少理解、实践和内化。课堂教学应该给学生提供机会对知识进行实践和体验;教师在学生学习过程中的作用，不能仅仅是传授知识，更应该引导学生解决问题，帮助学生建立化学学科的思想方法。以“真实情境”为驱动，把深度学习融入问题的分析与解决过程之中，可以为学生深入理解知识、发展思维技能、学会运用知识解决实际问题等提供有力支持。

2.利于教师专业素养的提高，为学生提供学习支架策略

在深度学习中，教师最重要的责任就是为学生提供支架，因为学生的认知结构尚不完整或不稳定，通过支架的作用可以促进学生将所学知识迁移到需要解决的问题中。这就需要教师对学科知识的再理解，对教学知识的更新，对教学行为的转变，特别是从教学理念到教学行为的转变。只有将学生引向“深度学习”的“深度教学”，才是基于核心素养的教学观点。

3.发展学生核心素养的有效途径，对新课程标准在实践层面的推进具有重要的意义

我国课程标准要求培养学生的化学核心素养，通过中学化学课程的学习，帮助学生形成“宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学精神与社会责任”5个方面的化学学科核心素养。为了培养学生的核心素养，需要开展原生态的教学，有高阶思维的深度教学，才能实现知识教学的丰富价值，使学生知识学习与素养培养实现同步发展。

三、“真实情境促进高中化学课堂中深度学习”教学模式实践初探

基于真实情境产生需要解决的问题，问题解决指向具体要完成的任务，通过问题求解的学习，培养学生的高阶思维能力。情境的选取需要关注情境的真实性、关联性、问题性、过程性等特征;问题的设计则要关注问题之间的逻辑关系、问题的思维水平以及如何利用课堂中生成的问题;整个教学内容的组织应关注是否使学习者在新旧知识、概念和经验间建立联系，是否要求学习者将他们的知识纳入到相关的概念系统中（如图1所示）。

本节课的教学打破了传统思路，以“真实情境”构建教学内容主线，以连续性问题为驱动引发深入探究，选用了生活中的实际问题“肾结石的预防与治疗”为情境素材，以“我的朋友得了肾结石，医生建议多喝水（任务1：发现溶解平衡）——饮食建议（任务2：体验溶解平衡）——过量食用草酸会怎样、如何用药物来治疗肾结石（任务3：认识沉淀转化）”为主线，以草酸钙为例，将难溶电解质的溶解平衡相关知识融入其中。积极有效地情境创设显然有助于学生对抽象知识的学习，教学不仅要重视“抽象知识情境化”，更要关注“情境知识抽象化”，二者兼顾方能让学生在顺利理解沉淀溶解平衡知识的基础上，合理地把握知识的本质，理解知识是怎样的以及为什么是这样。本节课主要教学活动设计如下：

任务1 发现溶解平衡

【情境问题1】

你了解肾结石吗？为预防肾结石，医生为何建议多喝水？

【资料1】肾结石成分表（肾结石成分中90%为草酸钙CaC2O4，还有少量碳酸钙CaCO3、磷酸钙Ca3（PO4）2和尿酸盐）。

【问题1.1】草酸钙能溶解吗？

【实验1】探究草酸钙的溶解性

【演示实验】在学生实验的基础上，教师引入钙试剂，通过蒸馏水（不含钙离子）、农夫山泉（含钙离子）进行演示钙试剂对钙离子的显色反应。

【问题1.2】草酸钙的浊液中存在哪些微粒？它们之间存在着什么关系？

【追问】类比化学平衡的特征，描述难溶电解质溶解平衡的特征。

“肾结石”引入本课，肾结石与生活联系较紧密，涉及每个人自身的预防或者治疗，学生普遍表现出较高研究兴趣。认知冲突的焦点将集中在草酸钙的溶解性上。在这种认知冲突下，学生会主动思考解决方法，对草酸钙的溶解性进行实验探究。借助钙试剂发现草酸钙少量溶于水，引导学生从微观角度思考草酸钙的溶解过程，有助于揭示微观本质。

运用之前所学的化学平衡知识为指导，认识溶解于水是一个动态平衡，帮助学生建立沉淀溶解平衡的模型。介绍溶度积常数为后续学习提供工具支持。在上述过程中，将新知识“难溶电解质的溶解平衡”纳入学生已有知識“化学平衡”体系中，关注知识的联系，有利于促进深度学习。

任务2：体验平衡移动

【情境问题2】既然在肾结石患者体内存在这样的溶解平衡，请给肾结石患者提出饮食方面的建议。

【问题2.1】你能从微观的角度予以解释吗？

【问题2.2】预防肾结石要控制Ca2+和C2O2-4的浓度，Ksp就是肾结石患者体内的警戒线，针对以上饮食建议进行定量的分析吗？

学生提出的上述饮食建议主要基于沉淀溶解平衡的定性分析，而在任务1中已经学习了溶度积Ksp，引导学生将Ksp迁移到定量分析饮食建议上，从定性和定量两个角度加深对问题的理解。

任务3：CaCO3转化为CaC2O4

【情境问题3】过量食用含C2O2-4的物质，会怎样？

【问题3.1】如何从理论上予以证明：CaCO3的质量是否发生变化？

【问题3.2】我们从理论上证明了这一转化：CaCO3沉淀可以变成CaC2O4沉淀，如何从实验的角度验证这一转化？

【实验2】探究沉淀的转化：碳酸钙转化为草酸钙。（钙试剂作为现象的显色剂）

认识冲突的焦点在于的质量是否改变，通过分析将两个孤立的沉淀溶解平衡建立联系，并从定性和定量两个角度展开讨论：平衡移动、Qc与Ksp的量化关系。在实验2的验证中，由于碳酸钙和草酸钙沉淀物均为白色，无法直接观察到转化现象，将环节1中的钙试剂迁移到此，完成沉淀转化的验证。

任务4：学以致用

【情境问题4】为缓解病痛，如何用药物治疗肾结石？

【资料2】口服镁制剂（氯化镁溶液）可减缓结石患者的病痛。研究发现每日服用镁，可减少90%的肾结石复发率。虽然镁和钙一样，皆可与草酸根结合。但与草酸钙不同的是，草酸镁不会形成“令人疼痛”的结石，另外草酸镁更易排出体外。

【问题4.1】口服镁制剂（氯化镁溶液）可减缓结石患者的病痛，你能从微观的角度进行解释吗？如何表达？

在这种开放问题上，学生会自主运用沉淀溶解平衡知识进行深入研究，继续加深对概念的理解与运用，将沉淀转化的这部分知识进行学以致用。

四、教学反思与研究建议

由于沉淀溶解平衡知识在实际生活、工农业生产、科学研究中的应用十分广泛，加之沉淀溶解平衡知识本身涉及的知识储备较多，导致这一内容成为高中化学教学的中难点之一。

1.围绕本节课的核心内容，教学中将生活中的实际问题情景与难溶电解质的溶解平衡相关知识有机关联，通过连续性问题以及对问题结论的追问，制造认知冲突，引发学生深度思考，促进其深度学习。

2.合理发挥已有认知的积极作用，尽量消除不利影响。教学中，可以充分利用学生已有认知中“溶解度”“饱和溶液”“化学平衡”等概念，建立清晰而丰富的新旧概念联系，准确把握沉淀溶解平衡的内涵与外延。

3.重视宏观与微观相结合的教学，重视学科理性思维与感性体验的融合。要让学生认识沉淀的溶解平衡，首先需要让学生形成如下的概念，即沉淀不是完全不溶于水，在水中也能溶解，只是溶的较少。草酸钙是难溶物，在水中是有少量溶解的。如何让学生信服这一事实呢？在实验1中，引入对钙离子较为敏感的钙试剂，通过钙试剂的显色反应，较为直观地呈现了草酸钙浊液中存在钙离子，以此为证据通过进一步分析，可以说明草酸钙加入水中形成的浊液是一个CaC2O4、Ca2+、C2O2-4共存的体系，是一个平衡体系。在讨论沉淀的转化方面，在实验2、实验3中，学生也自然想到借助钙试剂指示溶液中钙离子形态的变化，从而证明沉淀发生了变化。钙试剂的引入，能将微观钙离子的变化转化为显性的、可视的实验现象。通过宏微符的结合，有助于学生理解沉淀溶解平衡及其移动的微观本质，丰富和发展学生对化学平衡的理解。

4.对学习评价，改变了以往单一的试题检测方式，采取了多样化的评价方式，评价学生学习过程中的认知过程、参与过程、合作过程，同时将所学知识与生产生活实际相结合进行了结果性评价。

评价一：过程性评价——活动记录单。主要在于了解学生的认知过程、参与过程、合作过程（见表1）。

评价二：结果性评价——难溶电解质的溶解平衡相关知识评价。

教师仅仅教给学生应该知道的学科内容是远远不够的，更重要的是要给学生提供思考、实践与应用的机会，教会学生如何获得知识。以“真实情境”为驱动，把深度学习融入问题的分析与解决过程之中，可以为学生深入理解知识、发展思维技能、学会运用知识解决问题等提供有力支持。让学生在学科理性思维的发展中建构科学知识，在科学知识形成的体验中习得认识世界的学科视角和解决具体问题的学科素养。要将“难溶电解质的溶解平衡”的深度学习模式广泛应用到化学课堂中，还需要后续大量的研究与实践。对教师而言，在整合教材、开发教材、团队合作等反面的能力提出了更高的要求。

（收稿日期：2018-12-25）

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