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初探初中化学教学中学生深度学习的引导

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钱研士

摘要：以2016年无锡市中考化学试题中一个有关胶头滴管使用的基本操作为例，详细介绍了初中化学教学中深度学习的引导与体现，并与浅层学习的效果进行比较，从而凸显深度学习教学对学生化学核心素养的培养，有一定的推进作用，是学生可持续学习的一个有力保障。

关键词：深度学习浅层学习逻辑推理模型构建

文章编号：1008-0546（2020）03-0084-03

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2020.03.023

深度学习（ Deeper Learning）是指通过应用批判性思维与问题解决能力、沟通与合作能力、创造与创新能力等高级技能以及积极的学习态度来掌握严密的学术内容知识并学会如何学习。深度学习的实质是运用学术知识和高阶能力在复杂情境中解决问题，因此，需在真实的问题情境中、具有挑战性的任务中借助问题解决的实践进行，学生积极、深入地参与是深度学习的关键。深度学习并非功利学习，更不是所谓的高效应试学习;深度学习不是知识深挖的学习，不排斥浅层学习;深度学习的深度，遵循神经认知科学、人类社群学、心理学等;深度学习以学习为中心，注重主动学习，理性实践。

笔者在多年的一线教学中深深地感受到：逻辑推理模型的构建对深度学习的推进有着至关重要的指导意义。所谓模型构建，是指人的思维构成的某种意识形态，通过具象表达从而形成的物件，而逻辑推理模型不是一个具体的物件，而是将一种思考问题的思维方式进行模式化处理。对教师而言，模型构建实质是一种“转化”的智能，是教师将学科知识转化成学生能够有效获得的一种学科教学智能…。对于学生而言，化学是一门新学科，同时也是一门升学考试科目，短短一学年的学习，只有潜移默化地将深度学习理念贯彻落实下去，才能更好地达到教学目标和要求。下面笔者就平时在化学实验教学中常用的一种引导学生深度学习的方式一逻辑推理模型谈一些拙见。

一、深度学习的一种常用思维模式——逻辑推理模型的建立

初中化学实验有关胶头滴管的使用操作要求中，对于用胶头滴管向试管中滴加试剂有明确要求。一般要求学生如图1所示，将胶头滴管竖直悬空于试管的正上方。但高中化学中FeS04溶液与NaOH溶液的反应明确要求将煮沸的NaOH溶液滴人新制的FeS04溶液中，要用较长的胶头滴管伸人液面以下滴加，其目的是尽可能地减少氧气对整个实验的干扰。但不少初上讲台的老师，在平时教学的过程中只是告诉学生若滴管头碰到试管壁或伸到液体中滴加会污染试剂，至于怎么会污染的则一带而过。这就导致一些平时学习仅凭机械式记忆而没有深入理解的学生，最后就记住了老师“金科玉律”式的“结论”，可能正因为如此，当遇到下列所示2016年无锡市中考化学中的问题时，很多考生不假思索，错选了D，而且在考场相对紧张的氛围中，别指望考生能通过检查发现并改正这类错误。

笔者在不同学校的初三学生中做过统计，教完胶头滴管的使用方法后，约51%的学生能准确表述：洁净干燥的胶头滴管滴加试剂时要求不接触试管内壁，滴管头不伸人试管中是为了防止沾污胶头滴管下端玻璃管口，进而将滴管放回原试剂瓶时污染原试剂瓶中的试剂。40%左右的学生知道会污染试剂，但无法说出具体怎么污染试剂。但以下题目的正确率却不足10%。

（2016.无锡卷）某同学模拟生产复印用Fe，O。粉的实验流程如下：

FeSO4溶液中加入NaOH溶液，反应方程式依次为：

①FeS04+2NaOH=Fe（OH）2↓ +Na2S04

②4Fe（OH）2+02+2H20=4Fe（ OH）3

若制取Fe（OH）2采用的实验操作是：向盛有SmL新制FeS04溶液的试管中加入10滴植物油，然后用胶头滴管加煮沸的氢氧化钠溶液，胶头滴管的正确使用方法是___（填字母）。

统计表明，能熟练表述该操作一般要求，即胶头滴管滴液时应竖直悬空于容器正上方这一真正原因的同学超过一半，但正确率却只有十分之一，归根结底是学生遇到陌生问题时没有深度学习的积累，没有逻辑推理的习惯，很多时候仅凭一些隐约的似是而非的浅层记忆去解决问题，这当然是不可取的。于是，笔者在接下来2018学年度的教学中尝试引导学生深度学习，构建如图2逻辑推理模型。

二、基于深度学习基础之上的学习效果及其体现

对照此模型，引导学生如图3对应作答。事实证明，经过这番逻辑推理模型的构建，再让学生选择滴加方案时，此题的正确率约为50%，也就是说只要知道胶头滴管碰到试管壁或伸到液体中滴加会污染试剂，且明白真正原因是由于滴管放回原瓶时污染原试剂瓶中试剂的学生，基本上都能作出正确的选择。借助这一学习模型，笔者在实际教学过程中还顺利解决了如下两个问题：

问题1：实验室中对固体药品加热，试管口是略向下倾斜還是朝上的问题

学过实验室中用加热方式分解高锰酸钾制氧气的学生都知道，对试管中的固体药品加热时，为了防止冷凝水回流到热的试管底部导致试管骤冷炸裂，我们一般采用试管口略向下倾斜的方式进行加热。作为老师也应该讲清冷凝水的来源一般情况下有两个方面：第一，久置药品中的湿存水;第二，有些含有结晶水的固体或难溶性的碱等固体加热时会分解产生的水。

所以，若条件告知某种固体中不含湿存水，或者湿存水的含量很低完全可以忽略不计（即是干燥的药品），且加热条件下反应时也不会产生水等等很明确的信息。学生借助上述逻辑推理模型，深度学习思考就可以作出分析：实验过程中若不可能产生所谓的冷凝水，即使试管口不略向下倾斜也不会导致倒流情况的出现，加热这种固体时就没必要将试管口略向下倾斜，试管口朝上不仅不用担忧试管炸裂的问题，反而药品受热更集中，药品不会被冲到试管口从而其受热量会更大，会使加热效果更好。而当学生以后接触实验室中加热分解草酸晶体实验的时候.根据草酸晶体的熔点为101℃，远低于其分解温度175℃这一特殊条件，可分析出，即使草酸晶体分解会产生水，当温度达到分解温度的时候，试管内的草酸早已熔成液态，即使有冷凝水倒流也不必担心试管会炸裂。借助此模型的推理，就不会诧异为什么做此实验时，反而要求将试管口朝上倾斜，而不用考虑常规的冷凝水倒流导致试管炸裂这一因素了。

问题2：实验室中能否用大理石粉末与稀硫酸制取二氧化碳气体

实验室中制取C02气体的药品选择，几乎所有的初中生都能“背出”要选择块状大理石与稀盐酸。在讲授新课时笔者和很多老师一样会提到不用稀硫酸代替稀盐酸的原因是：块状大理石与稀硫酸开始会发生复分解反应产生目标气体二氧化碳，但由于生成的硫酸钙微溶于水会覆盖在大理石表面从而终止反应的进行。但如果某实验所用大理石是特殊的粉末状而不是一般用的块状的话，套用上述推理模型，我们会发现，其实原来由于生成微溶物覆盖阻止反应进行这种现象就不会出现，反应就可以进行到底，也就是说选择粉末状的大理石和稀硫酸在实验室中可顺利制取C02。

诸如此类的案例还有很多，比如只要解决好反应速率的问题，实验室中完全可以通过利用分液漏斗或注射器控制稀盐酸的滴加速率，使其与碳酸钠粉末接触来平稳地制取C02;只要意识到在20℃，标准大气压下，一体积水中仅能溶解约0.9体积CO2，且其从水中逸出的速率大于其溶于水或与水反应的速率等这些事实，实验室中就可以用排水法来收集更纯净的C02，在有些版本的教材，包括日本的教材中，明确提出收集C02的方法既有瓶口向上排空气法又有排水集气法[2]。

三、深度学习和浅层学习的比較

纵观种种案例，笔者对深度学习和浅层学习从学习动机、记忆方式、知识体系、关注焦点、迁移能力、反思状态等方面作出如表1对比：

正所谓授之与鱼不如授之与渔，而对于很多知识点而言，若能构建一种行之有效的逻辑推理模型，对初学者来讲正是以后求学生涯中一种可持续发展的“渔”，掌握这种能力，并在恰当条件下加以实施，定能让学生深度学习知其然并知其所以然，不至于一味浅层苦学，从而将一些知识学死。《化学课程标准》明确提出：要培养学生终身学习的意识和能力[3]。初中生在初中生涯的最后一年，在掌握了有限的数学、物理等知识的背景下，初步接触化学这一自然科学，再加上教学时间的限制，对于广大教师而言，就需从自身做起，不仅要基于教材，更要敢于吃透教材，跳出教材，拓宽知识的广度和深度，并结合适当的教法，在潜移默化中扩大学生的知识面。笔者认为广大一线教师如果平时在教学中能意识到并突破这些局限点，抓住一切机会让学生主动接受深度学习这一学习模式，摒弃浮于表面的机械式的浅层学习，才能为学生将来更深层次的学习提供可持续发展的保障。而作为初高中衔接阶段的初三学生，浅尝高中化学核心素养提倡的“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”的高阶思维，对学生进入高中阶段的学习，也一定会有意想不到的推动作用。

参考文献

[1] 梁永平，论化学教师的PCK结构及其构建[J].课程·教材·教法，2012（6）

[2]祝瑞荣.对九年级化学教材中几个实验内容的商榷[J].实验教学与仪器，2016（5）：18-19

[3] 中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012

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