化学实验：促进学生深度学习

沈慧 陆庭銮

受应试教育的影响，传统课堂多以“灌输式”教学为主，在一定程度上虽然能使学生的成绩有所提高，但不利于学生综合素养的发展.2014年教育部基础教育课程教材发展中心在全国多个实验区开展的“‘深度学习教学改进”项目研究，很好地应对了目前的困境.

一、对深度学习的认识

深度学习的概念，源于30多年来计算机科学、人工神经网络和人工智能的研究.其实，早在1956年布鲁姆在《教育目标分类学》里关于“认知领域目标”的探讨中，将教学目标分为了解、理解、应用、分析、综合、评价六个由浅到深的层次，其中就蕴含了深度学习的思想，即学习有深浅层次之分.绝大多数学生的认知水平停留在知道、了解或领会的层次，涉及的是信息的简单提取、符号表征的机械识记、了解背景等的浅层学习，而认知水平较高的创造性思维、问题解决等相对复杂的理解、应用、分析、综合、评价等深层学习，就存在较大的困难.深度学习注重学生沉浸于知识的情境和学习的情境，强调批判思维，注重实现知识的内在价值，让学生在理解学习的基础上，能够批判性地学习新的思想和事实，并将它们融入到原有的认知结构中，从而逐渐完善自己的知识认识体系.

二、化学实验促进学生深度学习的构想与实践

教学的改革与实践由“以教师为主导”“以学生为主体”到“以教师为主导、以学生为主体”的转变，教与学的关系应该是一种相融相生的一体化关系，离开了教无所谓学，离开了学也无所谓教.学生真正意义上的深度学习需要在教师深度教导和引导下，对知识进行“层进式学习”和“沉浸式学习”.

以化学实验“铁的生锈条件的探究”为例.

1.思考：（1）在生活中，在哪些地方常见锈铁钉？（2）新买的铁钉有什么防锈措施？

2.探讨：如何通过实验来判断铁生锈的条件？

设计：把三枚铁钉分别放入三个试管中，一个试管放入干燥剂;一个试管放少量的水，浸没铁钉的一部分;另一个试管放满水，将铁钉完全浸没，最后分别用试管塞把三个试管塞紧.

设计意图：稍微有点儿生活常识的学生都知道铁生锈的条件，但是并没有通过实验进行验证.本环节就是让学生自己利用已学的知识，在探讨中找出解决问题的办法，并通过实验进行驗证.

3.放置几天后取出三枚铁钉观察，发现第二个试管中的铁钉在紧密接触水面的地方有铁锈，而其他两个铁钉无铁锈.

经过探讨，学生得出三种假说：（1）铁器生锈是因为和空气接触，铁与空气中的氧化合.（2）生锈是因为水的存生，水和铁起了化学变化.（3）生锈是水和空气共同作用的结果.然后引导学生推论：如果第一个假说正确，则在干燥的情况下铁在空气中就能生铁;如果第二个假说正确，则铁在水中并和空气隔绝就能生锈;如果第三个假说正确，则必须在既有空气又有水分的条件下铁钉才能生锈.

得出结论：铁生锈的必要条件是氧气、水同时存在.

4.教师引导：是不是我们的饮用水更容易让铁生锈？

设计：把三枚铁钉分别放入三个试管中，都放入少量的水，浸没铁钉的一部分.一个试管中的水是自制的蒸馏水，一个试管中的水是常用自来水，一个试管中的水是放入少量食盐的水.

设计意图：通过教师的深度引导，激发学生进一步进行深度学习的热情，让学生深度参与并投入到对铁生锈的条件的探究中.

5.放置一周后取出三枚铁钉观察，发现第三个试管中的铁钉在紧密接触水面的地方铁锈最多，而第一个试管中的铁钉铁锈最少.

探讨：盐在铁生锈的过程中是否起到加速生锈的作用.

得出结论：在有盐的情况下，生锈的程度会加深，速度会加快.

6.教师引导：了解生活中使用铁的情况，我们要如何减少铁的生锈？

从实验的结论出发，任意切断生锈条件中的一个便可.如把铁上面涂上油漆，便切断了铁和空气的接触;而把一些铁制品如菜刀等用完后擦干并放在干燥的地方，则可以切断铁和水的接触，从而防止铁制品生锈.

设计意图：通过解决防止铁生锈的问题，进一步促进学生的深度学习.

在教师的引导下，学生深刻参与和深度投入，有利于培养他们审慎精神和思辨意识，有助于养成用科学的眼光看世界.

三、运用化学实验促进学生深度学习的反思

应该看到，运用化学实验促进学生深度学习，学生的深度参与及投入是建立在教师一步一步的引导之下的，即教师的深度引导促进了学生的深度学习.因此，对这一教学活动进行反思就必须从“教”与“学”两个方面来考虑.

1.从学生的“深度学习”这个角度来反思教学设计，可以从以下几个方面来考虑.

第一，学生的深度学习解决的是知识与经验的转化问题，这是深度学习的基本要求，即在教师的引导下，学生调动以往的经验来参与当下的学习，并将当下的学习内容与已有的经验建立起新的联系，形成有逻辑、有结构的知识体系.

第二，“活动与体验”是深度学习的本质特征.化学实验，让学生全身心投入进学习活动中，在教师的精心设计和引导下，学生能够体验到发现知识的乐趣，能够从日常生活中体验到科学发现的魅力，这正是深度学习的追求.

第三，迁移与运用，这是检验学生学习效果的最佳方式，是深度学习的核心追求.化学实验，让学生从日常生活的现象中寻找科学的依据，又让学生运用得出的结论解决现实中存在的问题.学生把内化了的知识外显化，把符号变为实体，从抽象转为具体，使倡导的综合实践活动与课堂和实验高度融为一体，是教师今后应予以重视和关注的.

第四，关注人的成长是深度学习的终极目标.在化学实验中，学生不仅自己在积极解决问题，同时应与他人进行合作，避免在解决问题的过程中出现的疏漏.这要求学生在活动的过程中深度投入的同时要保持理智的批判和反思，要成为知识的主人，而不是被知识奴役.

2.从教师引导下的“深度学习”这个角度来反思教学设计，可以从以下几个方面来考虑.

第一，教师的深度引导是建立在自己具有探究精神的基础之上的.教师的教学不仅仅要传授知识，更关键的是必须培养学生的探究精神，而化学实验让学生自己动手，合作探究就很好地解决了这个问题.

第二，教师的深度引导是建立在对教学内容及学生的学习过程与方式进行精心设计的基础之上的.教师引导学生将符号化的、静态化的知识激活，全身心地体验知识本身所具有的魅力.在这个过程中，在教师的深度引导下，学生自己经历了“经历”“探索”“发现”知识的全过程，不仅仅深度掌握了知识要点，更关键的是形成了未来人才所必须的探究合作精神.

第三，教师的深度引导是建立在对学生的适度鼓励上的.“最近发展区”的理论告诉我们，教师要引导学生适度“跳一跳”，可以更好激发学生科学探究的热情，充分调动学生深度投入到学习中去.

本文系“泰州市陆庭銮初中化学名师工作室”研究项目《促进化学深度学习的STEM项目设计研究》的成果.