化学教学中促进学生深度学习的实践与探索

刘岩+张发新

摘要：在分析国内部分学者提出的深度学习观点基础上，阐述了化学教学中深度学习的主要特征、促进深度学习的化学教学核心要素，分析了化学教学中深度学习的功能价值。提出了化学教学中构建课堂学习共同体，引导学生深度学习、以体验性活动激发学生深度学习、持续即时地反馈学习情况，指导学生深度学习的实施策略。

关键词：深度学习；教学核心要素；功能价值；实施策略

文章编号：1005–6629（2015）9–0019–05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

20世纪70年代起，建立在心理学、计算机科学、哲学、社会学及其他科学原理基础上的新的学习科学逐渐形成，其中深度学习是新的学习科学中的重要概念。国内不少学者对深度学习作过研究[1～6]，目前，对于深度学习较为认同的观点是：“深度学习是基于原有知识能力之上的、以学习者主动参与为前提、重视知识结构的建立和认知策略的元认知过程，以知识迁移和认知策略迁移解决实际问题为最终目标”。由此可见，深度学习意味着理解与批判、联系与构建、迁移与应用、学习的积极与主动，它通过对学习机制的探索，创造了新的学习方式，最大限度地提高学生的学习效能。

1 化学教学中深度学习的主要特征

结合《普通高中化学课程标准（实验）》对“课程性质”的描述，笔者认为化学教学中的深度学习有如下五个主要特征。

1.1 深度学习注重批判理解

化学教学常常要运用化学实验帮助学生清晰观察物质性质及其变化的相关现象。物质性质及其变化与多种因素相关，产生的现象多样而复杂，要求学生对物质性质及其变化不仅要注意实事求是，还应保持一种批判或怀疑的态度，批判性地看待物质性质、变化，并深入微观层面分析思考其原因，从而加深对深层知识和复杂概念的理解，尽量减少机械记忆等浅层学习的现象出现。

1.2 深度学习强调知识整合

化学学科发展与人类知识的发展有着非常深厚的渊源，化学与学生生活知识密切相关。因此，深度学习所强调的知识整合既是多学科知识的整合，也是化学知识与学生生活知识的整合，还包括新旧知识的整合，从而引起对新的知识的理解、长期保持及迁移应用。避免出现将新知识看成是孤立的、无联系的单元来接受和记忆的浅层学习。

1.3 深度学习关注知识建构

化学知识有其内在的规律和结构，学生不仅要能够从众多的化学现象中获取有用的信息，更要能够将信息转化为知识，深刻理解知识的意义，实现对知识的自主建构。

1.4 深度学习着意迁移运用

深度学习要求学生对物质性质及其变化过程中的基本现象、基本规律深入研究，并在微观粒子运动层面上进行判断和理解，逐步形成化学基本观念，这样，可以在相似物质及其变化情境中“举一反三”，也能在新情境中分析、判断差异并将化学基本观念迁移运用。

1.5 深度学习强调面向实践应用

结合学习内容联系自然、生产、学生生活经验和社会热点问题，引导学生面对并能够解决实际问题，提高学生运用化学知识看待、处理化学问题，帮助学生形成用化学的视角认识物质世界的基本习惯。摒弃只关注解决考试问题所需的公式和外在线索的浅层学习。

2 促进深度学习的化学教学核心要素

基于以上对深度学习内涵和化学教学中深度学习特征的分析，从有利于创设促进学生深度学习的教学环境的角度看，促进学生深度学习的化学教学应着重落实三个操作性核心要素。

（1）真实。在真实的情境中，通过真实的实践活动，面对真实的问题，学生积极主动参与、深入理解化学基本事实、基本规律、基本观念，提高学生结构化化学知识的能力。

（2）反思。在化学教学活动中，通过学习任务的设置产生“驱动”、通过问题来启发、通过“错误”来领悟、通过过程性评价及时反馈等策略，来促进学生对自身的学习过程和认识进行自觉反思，深化学生对“宏观现象-微观本质-符号表征”化学学科特有的思维结构的认识，培养学生的元认知能力。

（3）迁移。学生在已有知识经验的基础上建构“元素观”、“能量观”、“微粒观”、“变化观”等化学基本观念，并迁移到对新物质性质及其变化的研究中，在积极主动应用中进一步发现新现象、新问题，感悟新知识，领悟化学知识的“生长”意义，提高学生化学知识实践应用能力。

那么，深度学习在化学教学中的功能价值是什么？在化学教学中如何促进学生的深度学习？这些问题都需要在教学实践中予以厘清。

3 化学教学中深度学习的功能价值分析

3.1 深度学习有利于学生化学基本观念的形成与建构

所谓化学基本观念是指“学生通过化学课程的学习，在深入理解化学学科特征的基础上所获得的对化学的总观性认识，具体表现为个体主动运用化学思想方法认识身边事物和处理问题的自觉意识或思维习惯”[7]。深度学习是一种有利于化学基本观念建构的学习，是学习者获得更为灵活的知识、更为深刻的理解的一种学习方式。

例如，能量观的形成是在学习掌握元素及其化合物性质及其变化中，通过物质性质及其变化中化学能与其他能量转化的实验，及生活生产实际中化学能的应用等真实的情境，感受到化学能量观的真实存在；在真实的问题情境中，师生围绕关于化学能的转化与转移，通过反思等思维活动，经过缜密的思考和严谨的逻辑推理，找到化学变化中能量转化与转移等现象之间的联系，并将零散的关于化学能的相关事实与知识组合成相关联的整体，形成有意义的化学能量观的知识结构。化学能量观不是一个简单的概念，具有丰富的内涵。对其理解需要经过迁移应用到解释和预测物质的性质与用途、解释影响化学反应速率的条件、了解物质鉴定的方法（利用物质发出的光和吸收的光可以鉴定是什么物质）、定量研究化学反应的热效应等实践活动，在事实积累和化学能量观认识发展的交互过程中形成对化学能量观内涵的深刻领会[8]。从而整体形成并建构自然学科中“物质”、“变化”和“能量”的内在联系，引导学生形成从化学基本观念的角度深度认识物质性质及其变化的思想方法。

3.2 深度学习有助于学生“宏观-微观-符号”三重表征的有机融合

学生对物质性质及其变化的认识一般经过从宏观现象发展到微观本质和符号表征的过程。由于宏观信息易被学生接受和吸收，而微观和符号信息由于具有抽象性和复杂性，学生难以理解和消化。这需要经过在真实的情境中针对物质性质及其变化，在分子、原子水平上进行反思等思维活动，对宏观信息进行概括和抽象，形成对物质性质及其变化的微观本质认识，深刻认识化学符号的意义性表征。继而将获得的对物质性质及其变化的“宏观-微观-符号”三重表征的知识迁移应用到新情境中，引导学生用开阔的眼界去理解物质性质及其变化，启发学生从微观本质上理解化学反应。

3.3 深度学习有益于学生对化学知识价值与意义的认识

深度学习要求学生在物质性质及其变化的真实情境中，对自身思维方式、学习方式、问题解决方式等进行批判性、反思性思维。同时，将已经理解的化学基本观念迁移应用到物质性质及其变化的真实过程中，这既有益于引导学生体验知识与自身、与自然、与人类社会的关系，也有益于启发学生体悟内隐于化学知识最深层的意义与价值。

例如，钠的化合物性质教学中，引导学生深刻理解化学知识价值与意义主要有三方面内容：

其二，化学史有益于启发学生领悟，学习和研究化学科学要站在社会、人类的立场上去反思化学学科自身。

1791年勒布朗用食盐、浓硫酸、石灰石、煤为原料制碱。缺点：既耗能又产生污染物；1862年索尔维创造出氨碱法，同时生产出氯化铵既可作为化工原料，又可作为化肥。缺点：除了生成碳酸钠还生成了没有用的氯化钙，原料的利用率也低；1942年侯德榜索尔维制碱法和合成氨法结合起来，大大提高了食盐的利用率，把对污染环境的废物氯化钙转化成对农作物有用的化肥——氯化铵，还可以减少1/3设备，所以它的优越性大大超过了索尔维制碱法，从而开创了世界制碱工业的新纪元。但也存在缺点：较索尔维法而言，它的用氨量较大，在有些情况下不适用。

其三，通过钠及其化合物知识在生产、生活中的迁移应用，引导学生不断运用唯物辩证观去审视物质性质的多样与物质用途的多层次，体会化学学科的多元发展，建立起良好的社会责任感。

4 化学教学中促进学生深度学习的实施策略

4.1 构建课堂学习共同体，引导学生深度学习

课堂学习共同体是学习共同体在课堂情境中的组织形式，“在课堂学习共同体中，每一个成员都有着共同的学习目标，具有特定的身份或角色，带着一种认同、归属心理积极负责地参与和体验共同体的学习生活”[9]。“从教学方式看，深度教学是一种对话中心的教学。深度教学超越了‘传递中心的藩篱，走向真正意义上的‘对话中心”[10]。每个学生都是带着他们独特的知识、技能、情感、态度、价值观等学习经验走进课堂，它们是课程资源中不可缺少的部分，也是与他人进行有意义的对话促进深度学习的重要保证。挖掘并有效利用每个学生的独特学习经验，构建课堂学习共同体，创设真实的问题情境，在反思与迁移过程中，引导师生思维碰撞，通过学生与教师、学生与学生、学生与物质性质及其变化、学生与自我的对话，引导学生深度学习的形成和自主学习品质的提升。

例如，化学反应速率的引入。

[问题引入] CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+ H2O，怎样定性观察化学反应速率的快慢？怎样定量表示化学反应速率的快慢？影响化学反应速率的因素有哪些？

[小组合作实验-真实情境]观察气泡产生速率：（1）块状、粉末状CaCO3分别与同浓度、同体积的稀盐酸反应。（2）相同质量、相同形状的小块CaCO3分别与20℃、0℃（冰水）同浓度、同体积的稀盐酸反应。（3）相同质量、相同形状的小块CaCO3分别与同体积的0.2 mol/L稀盐酸和0.1 mol/L稀硫酸反应。

[问题讨论-反思]科学的探讨和应用中一个非常重要的工作就是统一标准，那么化学学科是怎样统一化学反应速率的表示方法呢？

[共同探讨问题-迁移应用]（1）研究化学反应速率有什么意义？在日常生活和工农业生产中有哪些应用？（2）请同学们做一次课外调查，写一篇调查报告，调查5种以上食品的保存方法、保存期限，分析使用该保存方法的原因，题目自拟。

4.2 以体验性活动激发学生深度学习

皮亚杰的认知论强调，个体所能获得的知识很大一部分来源于感官的经验，他关注系统的情境设计，通过创设真实的学习情境让学生“身临其境”地体验学习。双手、眼睛、耳朵、鼻子等感官的同时介入，会产生更具体、更明确的感知和体悟，并引发反思性思维活动。体验性活动要求学生迁移所学的相关化学知识解决实际问题，这正是深度学习的体现和要求。由于化学实验现象的多样性和复杂性，应以开放的、自由的、探索性的问题作为体验性活动的支点，组织学生开展实践性学习，引导学生产生深刻体验，让体验性活动成为知识转化为能力的通道，成为激发学生深度学习的催化剂。

例如，在铁的化合物教学中，在学生查找铁的化合物在日常生活、医药卫生中如何应用的基础上提出问题：

[问题]（1）人体通过不同途径摄入的铁元素可能为+2价，也可能为+3价，如何检验？（2）人体摄入了三价铁，如何使Fe3+转化为Fe2+？（3）人体摄入的二价铁有利于补血，如何防止Fe2+转化为Fe3+？

[体验性活动1]“琥珀酸亚铁”是一种可用于治疗缺铁性贫血的药剂（速力菲），药片外表包有一层特制的糖衣，以保护其不被空气中的氧气氧化成三价铁（三价铁无治疗贫血的药效）。请设计实验验证某琥珀酸亚铁药片是否被氧化。提供试剂：氯水、稀硝酸、FeCl3溶液、淀粉-KI溶液、铜片、Zn粒、铁丝、H2O2、FeSO4溶液、KSCN溶液。

[体验性活动2]请用实验检测苹果“生锈”与“铁锈”的成分是否一样。[苹果“锈”与KSCN溶液作用不变色，苹果“生锈”是果肉里的物质（酚和酶）与空气中的氧气发生了一系列的反应，生成咖啡色的物质]

[体验性活动3]如何证明青砖与红砖中分别含有Fe2+与Fe3+？

学生体验性活动中的问题解决既促进了学生展开更深层次的讨论、争论、探究，发现更重要的问题，也引导学生在这一过程中成为自主学习者，看到所学知识和自身之间的相互联系，激发了学生进行深度学习的兴趣和热情。

4.3 持续、即时地反馈学习情况，指导学生深度学习

即时性反馈是指在特定的教学情景中，教师对于学生的行为表现给予即时反馈并作出评判的活动。在化学教学中持续反馈、即时反馈是指导学生反思自己的学习状况并及时调整学习策略、促进深度学习的有效途径。在化学实验过程中即时反馈实验操作、观察到的实验现象、概括出的物质性质及其变化规律，指导学生深度参与知识建构；在对化学基本事实的比较、分类、概括、类比、归纳与演绎、分析与综合等思维活动中，即时性反馈，凸显思维的反思性，形成“宏观-微观-符号”认识复合体，提升物质性质及其变化现象与微粒结构以及微粒相互作用之间的因果关系的生成度；在迁移应用所学化学知识中，即时反馈学生知识应用中的偏差、不足、错误，引导学生深度运用预测、验证、假设、理论模型等科学方法。

例如，在氧化还原反应教学时，通过即时评价学生对氧化还原反应一组概念的掌握情况，可以实现知识引领、方法引领、思维引领、情感引领等；又如，在评价学生探究影响化学反应速率的因素过程中，可以促进学生深度思考分子有效碰撞模型的建构；又如，在反馈评价学生探究盐类水解实验过程中，可以促进学生深度思考由具体到一般的抽象过程；再如，在评价反思从化学平衡到电离平衡，到水解平衡，再到溶解平衡的过程中，可以促进学生深度思考影响平衡移动的内因与外因等。

参考文献：

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[10]佐藤学著.钟启泉译.学习的快乐—走向对话[M].北京：教育科学出版社，2004：3～10.