关注知识生长 引导深度学习

黄爱民

[摘 要]

分析知识生长的走向、路径、关键点，设计深度学习的问题，关注知识的生长、引导学生进行深度学习。

[关键词]

初中化学；知识的生长；深度学习

教材所呈现多是生长后的知识经过整理的面貌，是静态的和文本的，这也是师生会形成以记忆和再现为主的浅层学习的原因之一。然而如果教师做一个有心人，将同一主题不同学段的教材联系起来，就会发现知识生长的走向，如果再将这些走向中缺失的部分给揭示出来，则可以较为清晰地看到知识生长的具体路径；此时，若教师能找出这个知识生长的具体路径的关键点，设计出深度学习问题用于教学，则必定能促使学生进入深度学习状态。下面以必修2“化学反应速率”为例进行说明，以供大家参考。

一、“化学反应速率”知识生长的走向的分析

知识的生长遵循着由浅表到深入、由简单到复杂、由定性到定量等一般规律。为了更为清楚地找出知识生长走向，特将由同一主编编写的沪教版初中化学教材与苏教版化学必修2“化学反应速率”联系起来，寻找知识和方法两个维度上的生长的走向；具体如下：

沪教版初中化学教材中有时用反应激烈程度来描述反应快慢，有时直接使用反应快慢；联系苏教版化学必修2“化学反应速率”的內容，可分析出其“化学反应速率”知识生长的走向。见表1。

表1 沪教版初中化学教材“化学反应速率”知识生长的走向

附注：初中物理中对运动快慢用速率的描述，对“化学反应速率”从定性发展为定量有技术层面的，即如何定量化有重要启发。

二、“化学反应速率”知识生长具体路径的分析

当知识生长的走向清楚后，就要进一步分析知识生长的具体路径，但这个具体路径经常是草蛇灰线，需要发挥教师的主观能动性才能补充成功的，因而它又可能是多样化的，但无论怎样的多样化，它都必须是科学合理的。“化学反应速率”知识生长具体路径如下：

由知识生长的走向分析知道：①反应物性质是决定化学反应快慢的内在的本质因素； 通过研究反应快慢去比较反应物的一些性质，这当然是研究反应快慢的价值之一，然而研究反应快慢的重要价值还在于我们想调控反应的快慢，使化学反应合适地应用于生产与生活。因此与之相联系的生长具体路径是：研究影响化学反应快慢的外在的可变因素及其对反应快慢的影响，②发现了定性描述的不足；因而与之相联系的生长具体路径是：产生定量描述化学反应快慢的想法，进而研究具体的定量化方式。“化学反应速率”知识生长的路径具体如图1所示：

图1 “化学反应速率”知识生长具体路径

三、“化学反应速率”知识生长具体路径关键点的分析

知识生长具体路径关键点一是指知识生长的由浅表到深入、由简单到复杂、由定性到定量等的生长节点，二是指知识生长中难以理解的易混易错点。“化学反应速率”知识生长具体路径关键点包括：①生长节点：对比分析法（即控制变量法）、运用对比分析法分析初中涉及“化学反应速率”的事例得出外在的可变因素及其对反应快慢的影响（当然也可以使用教材中更为科学规范的对比实验来进行分析）、发现了定性描述的不足、产生定量的想法②难以理解的易混易错点主要集中在如何定量化这一方面，包括：物理中如何从跑的快慢比较中产生速率概念、变化量何以为数值（或正值）、物理中速率概念抽象、迀移应用到化学反应产生化学反应速率概念、如何定义变化量、如何保证△C>0、△C=0情形如何处理、反应速率用不同反应物或生成物计算时何以会有不同值、这些不同值有何关系、怎样使用这些速率值。

四、引导“化学反应速率”知识生长的深度学习问题的设计

关键点的教学处理直接关系到学生采用何种学习方式，若只采用针对关键点的讲解，则不能发挥学生学习的主动性、妨碍学生采用高阶思维进入深度学习状态；若针对关键点的问题设计仅停留在书本上有现成答案的“是什么”层次上，那也同样无助于学生采用开放、质疑的态度和思维进入深度学习状态；当然，受制于学生基础和授课时长，不可能将引导知识生长的问题都设计成深度学习的问题，这就像一个再好的睡眠也不会全是深度睡眠一样。“化学反应速率”知识生长中深度学习问题的设计具体如表2。

表2 “化学反应速率”知识生长中深度学习问题的设计

五、“化学反应速率”学案设计

[教学活动环节 教师所设计的问题 学生分组讨论的结果 教学活动环节的小结 导入 播放“初中实验：镁、锌、铁、铜分别与相同盐酸反应”的视频 活动1.

发展对化学反应的快慢认识

上述初中实验中“镁、锌、铁”分别与相同盐酸反应现象有什么不同？由此得到的结论是什么？如果从“化学反應快慢与反应物性质的关系”重新审视上述实验你又会得到什么结论，又会产生什么相应的问题 反应现象表现为反应快慢不同，结论则是金属活动性这一化学性质上有相应的不同。因此这个实验是通过反应快慢研究了反应物性质，之所以能这样进行研究是因为：现象（反应快慢）反映性质（金属活动性）；而性质（金属活动性）决定现象（反应快慢）。由此产生的一个结论是：反应物性质是决定化学反应快慢的内在的本质因素。产生的相应问题则是：影响化学反应快慢的外在的可变因素又有哪些？分别有着什么样的影响？ 1.反应物性质是决定化学反应快慢的内在的本质因素；相应的问题是：影响化学反应快慢的外在的可变因素又有哪些？有着什么样的影响？

2.发现了定性描述的不足；相应的问题是：该如何定量化地描述反应快慢？ ①上述实验中只是比较了“镁、锌、铁”反应快慢，尚可用定性的文字将其描述成“剧烈”、“较快”、“较慢”进行比较，若有几十个上百个反应快慢需要比较，还能用文字定性的描述并进行比较吗？②初中化学中有什么性质的比较也遇到过同样的麻烦？解决的思路是什么？③这个思路对比较反应快慢有何启发？④又会产生什么相应的问题 面对海量的化学反应，仅用文字定性的描述并进行反应快慢比较是不可能做到的；就像面对海量的物质，仅用文字定性的描述并进行溶解性比较是不可能做到的一样，需要从定性描述上升为定量描述才能进行精确的比较。也就是说描述反应快慢需要从定性上升为定量。产生的相应问题则是：该如何定量化地描述反应快慢？ 活动2.有关化学反应速率的计算

①比较两人跑的快慢的“限时看跑距”或“限距看用时” 两法的统一点是什么？ ②据这个统一点提出速率概念后有更广的应用范围吗？ ③跑距可为负值吗？ ①两法的统一点在△S/△t上，不唐管用哪一法，只要△S/△t大便快；②由此定义速率V=△S/△t，此后不限时不限距时也可用速率V比较跑的快慢。进一步抽象出，对任何一个变化过程都有，平均变化速率=变化量/变化所用的时间，这个结论也可用于化学反应；即对于化学反应，也可用化学反应速率来描述化学反应快慢。③应注意到跑动的距离只论大小，没有负值只有正值，故上述抽象出的公式中变化量也同样一律只有正值。 活动2小结见图2以物质物质的量的浓度的变化为中心的思维导图 ①变化量被规定为反应物或生成物物质的量的浓度的变化（△C）的理由是什么？②△C为正值的理由是什么？对反应物或生成物该如何计算才能保证△C为正值？③写出化学反应速率的定义式。④所有的反应物或生成物都可用于反应速率计算吗？（请以锌与盐酸反应为例分析） ①考虑到大多数反应为溶液中反应（混合气体也视作溶液），变化量被规定为物质的量的浓度的变化。②为了使这个变化量为正值，对反应物采用了反应物物质的量的浓度的减少，对生成物采用了反应物物质的量的浓度的增加。③V=△C /△t④无论反应进行与否，对△C=0物质应用上述定义其V皆为零，这当然不合理，故这些物质都应被排除在化学反应速率计算之外，如锌与盐酸反应中的锌和氢气 例：根据下图求2min内A、B、C三者的反应速率是多少？

在追问“A、B、C三者的反应速率的值为何不同”和“它们表示的反应快慢是否相同”后进行了变式训练（变式训练内容为老师所熟悉，不再赘叙） 这些内容为老师所熟悉，不再赘叙 活动3. 探究调控化学反应速率的途径

从初中学习过的内容中寻找有反应速率变化的实例，分析实例中①相互对比的两种情形是什么？②对比的因素是什么？③你的结论是什么？④可否另举一例再作一次说明 学生讨论并分析的实例有：

①夏天化肥碳酸氢铵少掉了（大意）——对比的为夏天与春秋冬天的不同——影响因素为温度——升温加速；另举一例为碳酸（二氧化碳水溶液）分解——对比的是常温与加热。

②實验室用双氧水制备氧气中催化剂二氧化锰的使用——对比的为二氧化锰加入前后的不同——影响因素为催化剂——用催化剂加速；另举一例为氯酸钾制氧气

③氧气检验——对比的为余烬木条进入氧气前后的不同——影响因素为反应物浓度——浓大速快；另举例子均为在氧气中进行的燃烧， 采用与空气中现象对比。

④面粉的爆炸——对比的为面粉做的干面条可燃却不炸——影响因素为反应物的接触面积——接触面积大速度快；另举一例为加油站禁打手机。 总结对比分析方法的四步操作：①明确相互对比的两种情形；②明确对比的因素；③明确因素不同所导致的不同现象；④建立因素与现象的关系。

总结影响反应速率的外部因素及其与反应速率的关系（具体略） 之前我们的对比、讨论、分析影响反应速率的因素，都是针对单一因素，实际反应时并非完全如此。

对于两个因素共同影响反应速率的分析，有兴趣的同学可结合课本本节教材后面的习题中，有关制取CO2题目中的（2）进行思考。 因为是必修，所以对以后要选修化学的同学提更高的要求 ]

图2 以物质物质的量的浓度的变化为中心的思维导图

[参 考 文 献]

[1]王祖浩主编.普通高中课程标准实验教科书·化学，化学2[M].南京：江苏凤凰教育出版社，2015.

[2]余文森.核心素养的教学意义及其培育[J].今日教育，2016（3）.

（责任编辑：张华伟）