浅谈在高中化学课堂教学中基于核心素养培育的深度学习

孔耀 王澍

摘要：化学学科核心素养是提升学生核心素养的重要载体，是学生必备的科学素养，是学生终身学习和发展的重要基础。深度学习是实现化学核心素养培育的重要途径之一。文章从“元素周期律”一节的教学实践中谈谈在高中化学课堂教学中通过深度学习培育核心素养的一些做法。

关键词：高中化学;课堂教学;核心素养培育;深度学习;元素周期律

文章编号：1008-0546（2020）01-0061-04 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.01.017

化学学科核心素养是提升学生核心素养的重要载体，是学生必备的科学素养，是学生终身学习和发展的重要基础。最近几年在国内教育界讨论很热烈的深度学习（DL，DeepLearning）应该是实现化学核心素养培育的重要途径之一。

深度学习是指在教师引领下，学生围绕具有挑战性的学习主题，全身心积极参与、体验成功、获得发展的有意义的学习过程。深度学习不是在学习内容上不切实际地拓宽和加深，而是关注学生在学习过程中、在教师的引领下的主动参与、主动探究、主动寻求对过程和方法的体验从而获得全面发展的一种学习方式。当然，深度学习也不应该局限和拘泥于教材知识的掌握，不应该仅仅面对考试，而应该使学生在学习中形成正确的价值观、必备品格和关键能力。

在高中化学课堂教学中实施深度学习策略将有助于学生核心素养的培育。笔者认为原因主要有如下几点：

首先，在深度学习中，相比较普通的学习主题，具有挑战性的学习主题更容易从内心激发学生的学习动力，更容易引导学生主动探究问题和解决问题，同时需要学生付出一定的努力才能完成挑战，这是化学核心素养培育的基础。

其次，在深度学习中，不仅关注知识的获取和学习的结果，更关注学生学习主体地位的确立，更注重学生对学习过程的全身心积极参与和体验，更容易使学生获得不同水平和角度的知识和技能，更容易引导学生获得化学思想观念的建构，这是化学核心素养培育的重要途径。

所以，高中化学中深度学习的教学设计应当基于化学学科核心素养要求和深度学习原理，充分挖掘和发现教学内容中具有挑战性的学习主题，通过情境、问题、任务或者活动等方式调动学生学习的积极性，促进学生的积极参与、主动体验、主动思考和加工，从而获得成功并能反思和总结。基本思路如图1所示：

笔者依据这样的基本思路对“元素周期律”一节的内容进行了如下教学设计及实施，取得了基本满意的教学效果，现与大家分享。

一、挑战性学习主题的确立

“元素周期律”在教材中教学内容的安排及设计意图分析如表1所示。

通过初三和必修1的学习，学生已经基本具备了一定的物质结构基础知识和元素及其化合物的相关知识。教材第一节，学生又进一步学习了原子的构成、核外电子排布等一些基本的物质结构知识。这些为元素周期律的学习奠定了一定的知识基础。这些内容的学习有利于学生认识并拓展学习元素原子结构、微观性质的递变、学习元素单质及化合物的性质及递变。另外，学生从各个学科中，初步接触了数据、图像、图表、实验事实等证据信息呈现方式，有利于学生对本节课出现的各类证据信息的提取、分析和处理。

基于教材和学情分析，笔者确定以教材设计的探究活动为基础，用对一些第四周期元素如K、ca、se、Br等在元素周期表中的位置、原子半径的大小比较、主要化合价以及元素的金属性和非金属性的预测及递变规律的发现这一挑战性主题贯穿元素周期律的学习。

二、教学目标及评价目标

元素周期律教学目标及评价目标如表2。

三、教学过程设计

1.任务一：预测相关元素在元素周期表中的位置，体验核外电子排布递变规律

已知19号、20号原子结构示意图如图2所示，请预测它们在表3中应该出现在什么位置，并总结核外电子排布递变规律。

设计意图：“任务一”涉及内容在教材原来的设计中是直接观察1-18号元素原子结构示意图，让学生发现核外电子排布的递变规律，内容简单，不容易引发学生的学习兴趣和探究动机，属于“浅层学习”。而以预测K、ca在表中的位置这一任务来引导学生，应该属于具有挑战性的学习主题，能激发学生主动参与的积极性，同時突出“证据推理和模型认知”的核心素养。在此过程中，学生必然会分析表3中每一横行和每一纵行核外电子排布的递变规律，从而发现随核电荷数的递增，元素核外电子排布的周期性变化。注重学生对信息和证据获取的过程体验，让学生有一定的成就感，并对“元素周期表”内容的学习作了良好的铺垫。

2.任务二：预测相关元素的原子半径大小变化情况，体验其递变规律

（1）试结合表4中3-9、11-17号元素原子半径的数据预测原子半径大小情况：K Ca Se Br（填“>”或“<”）;K Na;Se

S。

（2）结合表4中3-9、11-17号元素原子半径的数据绘制原子半径大小曲线图。

设计意图：“任务二”原子半径大小的周期性变化探究，仍然注重“证据推理和模型认知”的核心素养的培育。从预测K、Ca、Se、Br原子半径相对大小这一挑战性的主题入手，引导学生去分析3-9号、11-17号元素原子半径及同一纵行原子半径变化规律而获取信息和证据，并通过分析得到相应结论。在相似的学习主题的基础上，进一步给出新的挑战性主题：K原子半径数据，预测ca原子半径数据范围，强化深度学习，体验新的成功喜悦。同时介绍门捷列夫预测新元素性质的方法激发学生的学习兴趣，让学生有一定的成就感，并对元素周期律的研究方法及发展历程有所了解。

让学生动手画出3-9、11-17号元素原子半径大小变化曲线图，并通过曲线图加深对周期性变化的理解：周期性变化不是相同起点上的递变，而是一种螺旋式上升。

3.任务三：预测相关元素的主要化合价及金属性、非金属性强弱情况，体验其递变规律

请结合课本第6页表1-4、1-5及第5页“信息提示”部分，完成下列任务：

（1）预测K、ca、se、Br元素最高正价和最低负价，并总结最高正价及最低负价与最外层电子数间的关系以及主要化合价递变情况。

（2）可以设计哪些实验验证Na、Mg、Al金属性强弱？

（3）预测金属性K Ca，非金属性Se Br（填“>”或“<”）。

设计意图：“任务三”通过预测K、Ca、Se、Br元素最高正价和最低负价及与最外层电子数间的关系引导学生参与对3-9、11-17号元素主要化合价数据的分析。通过对主要化合价递变情况的总结，引导学生探究同一横行、同一纵行元素最高化合价及最低化合价的周期性变化。促进学生能建立基于证据进行分析推理、证实或证伪假设、解释证据与结论之间的关系、确定形成科学结论所需要的证据和寻找证据的途径的基本方法。

在元素金属性和非金属性的周期性变化的寻找中，仍然通过对K、Ca、Se、Br元素金属性和非金属性强弱的比较来引发学生探究的兴趣。同时重视学科本原，体现科学探究的过程，由学生在分组设计实验方案、动手操作的基础上，根据获得的第一手证据，来推导出结论，并通过K、Ca、Se、Br及其氢化物、最高价氧化物的水化物的酸碱性等实验事实来验证结论，形成完整学习过程。进一步通过K、Na与水拓展性演示实验或视频深化同一纵行元素金属性和非金属性强弱的判断，加深元素金属性和非金属性周期性变化的理解。希望培养学生科学探究意识和证据推理应用能力，希望学生在学习过程中能发现和提出有探究价值的化学问题，能依据探究目的设计实验方案，完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论，能和同学交流实验探究的成果，能尊重事实和证据。

4.任务四：认识元素周期律，体会元素周期律的实质

请总结和体会元素周期律并思考、交流元素周期律的实质是什么？

设计意图：“任务四”主要目的是总结归纳元素周期律以及促进学生对元素周期律实质的理解，通过11-17号元素最高化合价、最低化合价与元素核外最外层电子数之间的关系及金属性、非金属性强弱与原子结构之间的关系，深化结构决定性质的基本思想及对元素周期律實质的理解。

四、教学反思

1.挑战性学习主题的确立

要把握深度学习的内涵和核心素养的内容，正如“美国国家研究委员会（NRC）认为，深度学习是个体将学习的知识从一种情境应用到另一种新的情境的过程，即迁移”。笔者认为，迁移的过程也就是学生面对挑战性学习主题时的应对过程，是深度学习的关键内涵。挑战性学习主题的寻找和确立是教师的主要工作，而迁移的过程是学生的主要任务。由此可见，挑战性学习主题的确立是深度学习能否得以顺利开展的关键和基础，只有确立了挑战性的学习主题，才能激发学生学习的主动性，才能更好地促进学生全身心地参与和发展，才能促进学生核心素养的培育。同时，在挑战性学习主题的确立过程中还要明确教学内容中要培育的核心素养的内容，两者要一致才能相辅相成、互相促进。

当然，在挑战性学习主题确立过程中对基础教学内容的分析也是十分重要的，只有把握准基础教学内容，才能从中提炼出具有挑战性的学习主题。同时，也要注意挑战性主题是接近学生最近发展区的主题，一定不能是对知识和技能的无限拓展和难度加深，否则，不仅无助于学生核心素养的培育，甚至教学的基本目标也实现不了。

2.学生学习过程的设计

要把握核心素养培育和深度学习的重点过程，核心素养的培育其重点在于学生的学习过程，而深度学习恰恰是最注重学生的学习过程，它把转变学生的学习方式作为重要的着眼点，学生积极、主动、全身心地参与是提高学生核心素养的关键。所以，在课堂教学中设计学生的学习过程是实施深度学习和促进核心素养培育的重要内容。

在挑战性的学习主题的基础上，通过“知识问题化、问题情境化”的方式，引领学生基于任务、带着问题、伴着情境地去自主探究、合作交流、反思总结，更容易促进学生的深度学习，也更容易培育学生的核心素养。

在本节课中注重以任务承载知识，以情境激发兴趣，以问题引发思考，以探究获取知识，以总结和反思升华学习，取得了较好的教学效果。