促进学生化学概念深度学习的教学策略探索

2017-09-06何翔

化学教学 2017年7期

何翔

摘要：分析了深度学习的概念内涵，对深度学习在化学学科应用中的研究现状进行了梳理分析，提出了促进学生化学概念深度学习的教学策略。

关键词：深度学习；化学概念；教学策略

文章编号：1005–6629（2017）7–0026–05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

随着信息时代和知识经济时代的来临，社会需要学习者能够深度加工知识信息、解决真实复杂问题、形成高阶思维能力。如何促进深度学习和培养学生深度学习能力，将成为未来教育改革发展的重要课题[1]。作为学习科学的重要分支，深度学习的研究已由来已久，1976年美国学者Ference Marton和Roger Saljo在“学习的本质区别：结果和过程”一文中根据学习者获取和加工信息的方式将学习者分为深度水平加工者和浅层水平加工者，首次提出并阐述了深度学习的概念[2]。此后，许多研究者开始关注深度学习，Biggs和Collis（1982）、Ramsden（1988）、Entwistle（1997、2001）等学者都从不同角度发展了深度学习的相关理论[3]。而在国内，自从2005年何玲、黎加厚对深度学习理论进行了相关介绍以来，国内对深度学习的研究越来越重视，学者们分别从深度学习的内涵、评价、教学策略、翻转课堂对深度学习进行了研究。

化学概念是将化学现象、化学事实经过比较、综合、分析、归纳、类比等方法抽象出来的理性知识，反映着化学现象及事实的本质，是化学学科知识体系的基础[4]。长期以来，在化学概念教学实践中一线教师形成了“提出问题、提供实验或事实、分析总结下定义、应用巩固练习”的教学模式，这样的概念教学模式纵然使教学遵循了认识的一般规律，却忽视了化学概念及其教学的独特性和内在规律，教学中容易出现将概念的定义硬性灌输给学生、对概念的死记硬背和机械应用的弊端[5]，概念教学停留于浅层学习层面。深度学习注重知识理解与批判、联系与构建、迁移与应用，因此教师的教学策略若能够有效地促进学生对化学概念进行深度学习，就能够使其深度理解和掌握化学概念的内涵和意义。基于上述的理论分析，本文首先讨论了深度学习的概念内涵，介绍了国内化学学科深度学习的研究现状，在此基础上提出了促进学生化学概念深度学习的教学策略。

1 深度学习的概念内涵

对于什么是深度学习，国内外还未形成统一的界定。目前，国内对于深度学习认可度較高的定义是：在理解的基础上，学习者能够批判性地学习新的思想和事实，并将它们融入已有的认知结构中，能够在众多思想间建立联系，并能够将已有的知识迁移到新的情境中，以此作为问题决策和解决的一种学习方式[6]。

作为知识经济时代背景下的一种重要而有效的学习方式和学习理念，深度学习是伴随着浅层学习而提出的。深入理解深度学习的概念内涵有必要从学习目标、学习内容、思维层次、学习动机、建构反思等角度将其与浅层学习进行对比，表1是笔者根据相关研究者对深度学习与浅层学习比较得出的成果[7，8]进行分析整合而得出的，从表1可以发现与浅层学习相比，深度学习强调应用、分析、综合、评价等较高的认知目标层次，关注核心知识和概念的理解，强调高阶思维能力的培养即批判性思维能力、问题解决能力和创新创造能力；在学习行为和状态方面强调学习过程中的反思与元认知，重视学习的迁移运用和问题解决，能够全身心、主动地投入。总的来说，深度学习是一种学习者主动、基于理解、以高阶思维发展为目标的学习。在现实学习中，学生经常停留于浅层学习的层面，在需要深度学习的地方往往进行浅层学习，因此有必要关注深度学习并进行实践。

2 化学学科深度学习的研究分析

搜索相关的文献可以发现：理论研究和教学研究是目前化学学科深度学习研究的两个视角。理论研究方面，研究者主要从化学教学中深度学习的内涵[9]、影响深度学习进行的成因[10]、深度学习与深度教学的关系[11]等进行研究。关于深度学习教学研究的文献可以分为两类：一类是基于课例进行教学探索，如“甲烷”[12]、“乙醇”[13]、“物质”[14]等；另一类是相关教学策略的经验总结[15～17]。分析研究成果，可以发现国内的化学教育研究者已经开始重视深度学习在化学教学中的应用研究，然而已有的研究如教学策略等更多地针对一般性的化学教学实践，缺少将深度学习理念应用于化学教学某一领域如概念教学或实验探究作较为深入的研究。

化学概念深度学习是化学深度学习的重要方面，其是指学习者在理解的基础上归纳、掌握、运用，结合已有认知经验，批判性地接受和学习化学概念，建立化学概念间相互联系的一种学习方式，其强调学习者高阶思维和问题解决能力的提升。依据化学概念深度学习的内涵、发现化学概念深度学习具有以下特征：注重核心概念的理解、强调新旧概念的联系与整合、着意概念学习过程的反思、重视概念学习的迁移运用。可见，化学概念的深度学习对教师的教学提出了更高的要求。

3 促进学生化学概念深度学习的教学策略

本文结合笔者多年教学实践经验，针对化学概念深度学习的主要特征，总结提炼了如下的促进学生化学概念深度学习的教学策略。

3.1 全面分析概念教学价值，确定培养学科观念和思维的教学目标

深度学习是一种基于高阶思维发展的理解性学习，注重深度理解是深度学习的典型特征[18]。倪娟指出部分化学教师在开展概念教学时有以下几种不良状况：一字不差，死板教条型；把握不住，模棱两可型；缩手缩脚，不敢越雷池半步型；过度操作，弱化思维型等[19]，上述的概括准确而形象地描述了中学教师进行概念教学的现状。笔者认为出现这种现象的原因主要是教师以应试为目标进行概念教学，并没有以发展学生高阶思维、促进学生深度学习为教学目标。以“电解质、电离”为例，教师在开展这部分内容的教学时往往将重点放在剖析电解质的物质类别（属于化合物，而不是混合物或单质），并辅以大量的训练，个别练习如下：

例1 现有下列物质：①H2SO4 ②液氨 ③氨水 ④铜 ⑤氯化钠 ⑥石墨 ⑦氢氧化钡⑧二氧化硫 ⑨水 ⑩Na2O 1 1盐酸 1 2乙醇

根据有关概念回答下列问题：

（1）属于电解质的是。（2）属于非电解质的是。

例2 下列关于电解质的说法正确的是：

A.铜能够导电，所以铜是电解质

B.氯化钠固体不能导电，所以氯化钠固体不是电解质

C.氯化钠溶液能导电，所以氯化钠溶液是电解质

D.蔗糖溶液不导电，蔗糖是非电解质

不难发现，若仅从物质类别的角度进行“电解质、电离”的教学，学生认知水平停留在较低的“记忆”层次，所涉及的是机械记忆、简单提取等低阶思维活动，不能发展学生的高阶思维，尚未进入深度学习的层面。在概念教学中进行深度学习，首先需要教师准确分析化学概念的教学价值、思考概念知识对学生认识发展的作用，从发展学生高阶思维能力、促进学生深度理解化学概念的角度来确定目标。以“电解质、电离”为例，电解质、电离概念的建立，使学生从微观角度认识物质在水溶液中的存在状态及行为，学生对溶液的认识从宏观进入微观水平，能够帮助学生对溶液具有导电性原因有准确的认识[20]。电解质、电离概念的学习，能够进一步发展学生的微粒观，使学生从微观的视角认识溶液和溶液中的反应，也为学生认识溶液中离子反应奠定基础。因此概念的教学价值应该是帮助学生培养学科观念、发展学科思维、丰富学科认识进而培养学生核心素养，教师应该基于概念的教学价值进行教学设计。基于上述的认识，可以确定这部分内容的教学目标：使学生认识到溶液中存在自由移动的离子，正确认识溶液的导电性，能从微观和宏观相结合的视角分析电解质在溶液中的行为。

3.2 探查学生的前概念，关注学生的认识偏差，促进其形成正确的概念

深度学习强调基于已有认知经验的学习内容的有机整合，因此教师在进行化学概念教学时需要关注学生的前概念。美国教育心理学家奥苏伯尔说过：“假如让我把全部教育心理学仅仅归纳为一条原理的话，那么我将一言以蔽之曰：影响学习的唯一重要因素，就是学习者已经知道了什么。要探明这一点并据此进行教学。[21]”这说明学生已有的生活经验和头脑中的前概念是教学设计的起点。研究者把学习者对科学现象和科学概念的一些由自己的感性认识得出的理解和想法称为前概念[22]。前概念中既有错误的成分，又有正确的成分。前概念中错误的成分使学生不能准确地建构新知，妨碍新知识的理解，影响对新概念的准确把握，还会导致其产生错误的新概念。学生头脑中的前科学概念具有广泛性、肤浅性、顽固性、自发性、特异性、表象性、迁移性和隐蔽性等特征[23]。因此促进学生对化学概念的深度学习需要了解学生头脑中存在的错误前概念。

如在必修1“电解质、电离”概念的教学之前，笔者通过问卷调查发现一些学生存在如下前概念：溶液能导电是因为在电流的作用下解离出阴阳离子，氯化钠是由氯化钠分子构成的，水分子能解离出氢离子和氧离子，将水的解离和水的电解概念混淆，盐酸的导电能力强于醋酸，溶液能导电是因为存在电子等。针对上述的错误认识，笔者充分运用溶液导电性实验，设置了如下一些问题关注学生的认识偏差：①铜在日常生活中可以做导线，原因是什么？②氯化钠固体是由什么微粒构成的，能导电吗？演示实验1：将电极插入食盐固体中，观察小灯泡的明暗程度。③演示實验2：向氯化钠固体中加水，可以发现小灯泡变亮了，说明氯化钠溶液可以导电，从微粒变化的角度解释原因。④要想使紧密排列的钠离子和氯离子能够自由移动，除了在水分子的作用下，还有其他什么方法能克服阴阳离子之间的静电作用吗？演示实验3：将电极插入熔融的氯化钠中，观察灯泡的明暗程度。通过上述的问题及演示实验，课堂教学中关注并纠正学生已有的认识偏差。因此促进学生对化学概念的深度学习，教师需要思考学习新概念前学生具有哪些已有认识，如何探查学生已有的前概念，特别是其中错误的成分，了解学生对理解新概念存在的思维障碍，根据探查的结果设计教学过程关注并纠正学生已有的认识偏差，促进学生对化学概念的深度学习。

3.3 创设促进学生思维发展特别是高阶思维发展的学习任务和学习活动帮助学生理解概念

学生在化学概念学习的过程中，最关键的在于通过思维去理解概念的意义、内涵和本质。学生学习化学概念绝不仅仅是在事实水平上对概念的文字形式上定义的重复，而是通过积极的思维活动对各种各样的具体实例进行分析、概括，从而把握同类事物关键特征的有意义学习过程[24]。因此教师应致力于创设能够促进学生思维发展特别是高阶思维发展的学习任务和学习活动帮助学生理解概念。相关学习任务和学习活动设计时应注意以下几个方面：以阶梯式有驱动性的问题来引导、尽可能与学生已有的知识基础和生活经验建立联系、以学生高阶思维能力的发展为任务和活动设计目标。例如在必修1“离子反应”的教学中，创设了如下学习任务和活动帮助学生理解和掌握离子反应的概念。

学习任务：从离子反应的视角认识酸碱盐在水溶液中的反应。

上述的学习任务从检验溶液中的Ba2+入手，进而让学生思考如何除去废水中的Ba2+、OH-，使学生对酸碱盐溶液反应的认识视角从宏观转向微观，进而对比Ba（OH）2溶液和H2SO4、Na2SO4溶液的反应，借助于实验帮助学生理解溶液之间的反应实际上是离子之间的反应。而酚酞指示剂的变色和灯泡的明暗变化表明H+参加了反应而Na+没有参加反应，进而认识到除杂试剂应该选择硫酸而不是硫酸钠溶液。上述的学习活动不仅能够进一步强化学生从微观的视角认识溶液中的反应，还能够帮助学生理解表达酸碱盐溶液中的反应不仅可以用化学方程式表示，还可以用更简洁的语言来表示反应的实质，那就是离子方程式。经过上述学习任务和学习活动，学生不仅能够理解离子反应和离子方程式的概念，还能够明白概念提出的背景和对化学学习和研究的帮助。

3.4 克服有限的课堂时间，借助翻转课堂促进学生对概念的深度学习

有关实践表明：深度学习对应较高的认知目标层次，所涉及的学习活动、学习任务比较复杂，学习的时间也相对较多，因此在中学化学概念教学中，有限的课堂时间也是阻碍学生进行深度学习的影响因素之一。解决这一问题的方法之一就是借助翻转课堂。翻转课堂的出现，为学生学习空间的拓展创造了条件，又为教师设计学习活动打开了思路。翻转课堂能够使教师将一些简单的涉及低阶思维的学习活动让学生课前完成，课堂过程中集中时间促进学生深度学习，保证深度学习活动的顺利进行，教师能够更科学合理地重新分配课堂时间。此外深度学习倡导学习者主动的学习，而以学习者为中心是翻转课堂的特征，因此翻转课堂是对学生进行深度学习的有效支撑。

例如在“离子反应”的教学中，离子方程式书写的步骤（写、拆、删、查）可以录制成微课放在课前让学生学习，课堂过程中着重引导学生围绕以下问题进行讨论：①为什么需要引入离子方程式来表示水溶液中物质之间的反应？②离子方程式和化学方程式都是表示水溶液中物质之间的反应，与化学方程式相比用离子方程式表示有什么优点？③离子方程式书写过程中“拆”和“删”说明什么？④为什么可溶于水的强电解质可拆，而难溶物、弱电解质、气体等仍用化学方程式表示？通过上述问题的深入讨论，学生的认识并不仅仅局限于离子方程式书写的步骤，更重要的是能够理解离子方程式是对水溶液中物质之间反应简洁直接的描述，促进其对离子反应和离子方程式的认识。

参考文献：

[1]张浩，吴秀娟，王静.深度学习的目标与评价体系构建[J].中国电化教育，2014，（7）：51～55.

[2][8]张浩，吴秀娟.深度学习的内涵及认知理论基础探析[J].中国电化教育，2012，（10）：7～11.

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[4]谢泽琛.国内“化学概念教学”研究新进展[J].化学教育，2014，（10）：58～61.

[5]靳莹.结构主义视角下的化学概念教学研究[D].南京：南京师范大学博士学位论文，2005.

[6]何玲，黎加厚.促进学生深度学习[J].计算机教与学，2005，（5）：29～30.

[7]杜娟.促进深度学习的信息化教学设计的策略研究[J].中国电化教育，2013，（10）：15～16.

[9]张发新.谈化学教学中“深度学习”的内涵及实施策略[J].现代基础教育研究，2015，（9）：196～201.

[10][17]楊玉琴，倪娟.促进“深度学习”的教学设计[J].化学教育，2016，（17）：1～8.

[11]吴孙富.例谈深度学习与深度教学的关系[J].化学教学，2016，（5）：22～26.

[12]林秀銮，张贤金，吴新建.基于“三重表征”促进高中有机化学深度学习——以鲁科版《化学2（必修）》“甲烷”教学为例[J].中小学教学研究，2016，（6）：5～9.