“教、学、评”一体化的深度学习教学实践

孙亚红 熊辉 申敬红 相红英

关键词：深度学习;真实情境;教、学、评一体化;深度互动;思维外显

1设计思想

基于“深度学习”的教学改进，不仅强调学生的深度思维，更强调发展学生核心素养，同时，更关注对科学本质的研究。胡久华等将深度学习界定为：在教师引领下，学生围绕具有挑战性的学习主题，开展以化学实验为主的多种探究活动，从宏微结合、变化守恒的视角，运用证据推理与模型认知的思维方式，解决综合复杂问题，获得结构化的化学核心知识，建立运用化学学科思想解决问题的思路方法，培养学生的创新精神和实践能力，促进学生核心素养的发展。挑战性学习主题、深度学习目标、深度学习活动和持续性评价是深度学习教学设计的四大要素，与《普通高中化学课程标准》（2017年版）中强调的“教、学、评”一体化要求相一致。评价并反馈学生在挑战性任务完成的不同阶段的目标达成情况，有利于学生化学学科核心素养的发展。本文以“补铁”主题为例，展开基于“教、学、评”一体化的深度学习的教学实践探索。

2主题的确立

铁及其化合物是2019年人教版高中《化学必修一》第三章内容。学生在第二章从物质分类的角度系统学习了钠及其化合物、氯及其化合物，能够定性认识物质的性质、变化和用途，并通过物质的量的学习建立了宏微结合视角，初步形成从定量的角度认识物质及其变化的观念，但对物质性质的认识视角和研究程序还不很全面。第三章“铁及其化合物”的学习可以发展氧化还原认识角度，学习应用价一类二维元素观认识具体物质的性质，学习如何探究不同物质问的转化，培养学生多角度分析和解决实际问题的能力。为第四章“物质结构元素周期律”的学习打下基础。

文献中关于“铁及其化合物”所举的课例十分丰富。有的针对不同含铁物质引入多个生活情境，能有效激发学生的学习兴趣，但多个情境的应用容易导致主线不明晰，削弱知识问的联系;有的关注点较多放在物质性质、制备和用途上，虽然通过二维图能将含铁物质的性质进行整合，帮助学生建构认识物质性质的角度，但在物质性质的研究思路和方法上涉及较少;另外将“教、学、评”一体化理念运用于中学化学教学实践的研究也不多见。

为将铁及其化合物的陈述性知识教学转化为促进素养发展的教学，笔者确立了指向实际问题解决的“补铁”主题。学生虽对补铁及其作用或多或少有一些了解，但对补铁涉及的化学概念和原理并不十分理解。该主题具有一定挑战性，课堂教学正好给学生提供机会对此化学知识的产生和发展进行实践体验，彰显该知识的功能价值，激发学生深度参与，符合深度学习的要求。补铁主题涵盖了氧化还原反应核心概念，将自然界和人体中Fe（Ⅱ）与Fe（Ⅲ）的存在、性质、Fe2与Fe3的转化及铁盐与含铁配合物的稳定性等知识进行结构化整合。本课例选取五大连池补铁矿泉水为情境素材贯穿课堂教学，将生活中如何科学补铁作为本源性问题，引导学生自主生成结构化的驱动问题。综合物质类别和氧化还原两个认识角度，对真实情境中的应用实例进行理论预测、实验探究，从而了解铁及其化合物的主要性质及在生产、生活中的应用，了解通过化学反应探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在人类生产生活中的重要价值。学习内容隶属课标必修课程主题2“常见的无机物及其应用”，与主题1“化学科学与实验探究”、主题5“化学与社会发展”也具有实质性联系，有利于发展学生的元素观、转化观等化学观念，提升“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”“变化观念与平衡思想”“科學态度与社会责任”等化学学科核心素养。

3教学目标与持续性评价设计

北京师范大学王磊等提出的无机化合物认识模型要求元素化合物教学应使学生具备以认识物质为基础，预测、分析解释物质性质，根据性质进一步完成实际问题解决等不同水平的能力。郑长龙强调实施“教、学、评”一体化的教学应注重评价目标与教学目标的一致性、评价任务与学习任务的一致性，强调要重视对输出型化学评价目标和评价任务的设计。基于此并参考学科核心素养视域下的教学目标研制，设计制定如表1所示的教学目标及持续性评价，在教学活动中检测学生目标的达成情况，并不断进行反馈和评价。

4教学流程

教学流程见图1。

5教学过程

5.1补铁背景

[教师]PPT呈现人体血液红细胞血红蛋白中的血红素结构——Fe（Ⅱ）与有机大分子卟啉形成的配合物。它具有固定氧和输送氧的功能。铁元素摄入不足会引起缺铁性贫血，严重时可致人死亡。

[资料]食物是人体铁元素的重要来源。膳食中的铁分为血红素铁和非血红素铁，血红素铁是Fe（Ⅱ）配合物，主要存在于动物血液、肝脏、红肉及补铁酱油中。非血红素铁多以Fec204、Fe（0H）2等形式存在于菠菜、谷物和豆类中。补铁剂也分为两类：Fe（Ⅱ）配合物形式和Fe2形式。通常配合物形式的铁吸收率较高，其他形式的铁需转化为Fe2才能被吸收，吸收率较低。

5.2补铁剂失效

[资料]黑龙江五大连池重碳酸低温冷泉富含易于被人体吸收的Fe2，是天然优质的补铁保健饮品。展示五大连池矿泉水治疗缺铁性贫血的临床数据（见表2）。

可见矿泉疗法经济简便、疗效高。但是，天然矿泉水在涌出地面数小时后，补铁保健功能大幅度降低。

[学生]我去五大连池旅游的时候喝过，这个矿泉水甘甜可口，很多游人都在接。我专门接了一瓶，可带回酒店后水就变浑了，还发黄，我不敢喝了（课堂上碰巧有位学生有亲身经历，他的分享激发了全班同学的兴趣，引起了热烈讨论）。

[任务]矿泉水涌出地面数小时后补铁功能大幅降低的原因可能是什么？说出猜测及依据并设计实验验证。

[学生]补铁保健功能降低肯定是Fe2少了，+2价铁离子处于较低价态，具有还原性，可能会被空气中的0：氧化为Fe3。可以往FeSO4溶液中通入空气观察颜色变化。

持续性评价说明：对应内容为评价目标1-1。该问题难度较小，基础薄弱的学生也能流畅回答，教师肯定学生根据铁元素化合价预测物质性质的思路，且可利用学生的实验方法创设冲突，引入Fe3的检验方法。

[学生]观察0.1 mo1/L的FeSO4溶液和Fe2（S04），溶液，均几乎为无色。说明颜色与离子浓度有关。

[教师演示]分别滴入2滴KSCN溶液，Fe2（S04）3溶液变红。利用Fe3与SCN-形成红色配合物对Fe3进行定性与定量检验。同理，可利用K3[Fe（CN）6]与Fe2生成蓝色沉淀检验Fe2。

[学生实验]向滴有KSCN溶液的0.1 mol/L的FeSO4溶液中鼓人空气一段时间，无明显现象。

[问题]预测可以发生的反应，实验中却未观察到明显现象。除了预测错误，还可能是什么原因？

[学生]资料中是“数小时后”，验证实验反应时问不够长。

[教师]展示课前6h、12h的实验样品，颜色分别为浅红色、红色。说明反应的实验现象与时间有关。弱酸性条件下，Fe2被02氧化的反应比较慢。

[任务]实验室还有哪些物质可使Fe2转化为Fe3？选择试剂设计实验方案并进行实验。

试剂：FeSO4溶液、FeCl3溶液、铁粉、Kl溶液、酸性KMn04溶液、H202、铜粉、氯水、K3[Fe（CN）6]溶液、KSCN溶液

[學生]进行实验并小组汇报：KMnO4、H202、氯水可以作氧化剂。有的小组直接往FeSO4溶液中加氧化剂，再滴KSCN溶液变红，得出结论Fe2被氧化。别的小组质疑：加氧化剂前原FeSO4溶液有可能就部分被氧化，且外加试剂会引起溶液体积及浓度变化。应分别取两份等体积的FeS04溶液，各滴人2滴KSCN溶液后，一份加氧化剂，另一份加等量水，对比观察溶液颜色。

持续性评价说明：对应内容为评价目标1-1和2-1。该问题综合度较高，采取第一个小组汇报，第二个小组补充，再由第一小组对比两种方案进行评价的方式。学生能从元素价态角度预测KMnO4、H20、氯水具有氧化性。部分学生没有控制变量意识，通过小组互评，学生能发现自己方案的不严谨并进行及时调整。教师在后续教学中需进一步渗透控制变量思想。

[教师]肯定上述小组的评价并总结提升。化学实验需控制变量，可通过设置对比实验排除干扰。总结可氧化Fe2的常见氧化剂。介绍Fe2被氧化后在水溶液中易形成红褐色沉淀Fe（OH），解释了上述同学带回宾馆的矿泉水变浑浊的原因。

5.3补铁剂保存

[资料]因为Fe2容易被氧化，研究者尝试在矿泉水中加入某些物质，以稳定其补铁保健功能。表3是不同pH下在五大连池矿泉水中添加维生素c对Fe2含量的影响。

[任务]由上表可得出什么结论？猜测Fe2含量变化的可能原因。

[学生]讨论后回答：加入维生素c后Fe2含量增加，且在弱酸性环境下不受pH影响。可能是矿泉水中被02氧化的Fe2又被维生素c还原了。可以取两份等体积的FeCl3溶液，一份先加入维生素c固体，再加K3[Fe（cN）6]溶液，另一份滴加等量的K3[Fe（CN）6]溶液，对比观察是否生成蓝色沉淀。

持续性评价说明：对应内容为评价目标1-1、2-1和2-2。问题较容易，采取先小组讨论，然后小组代表发言，教师评价的方式。讨论过程中多数学生思路清晰，能分析表格数据得出结论。能依据Fe2+含量增加的事实推测出维生素c具有还原性。并设计了验证实验，体现了控制变量思想。

[学生实验]验证维生素c将Fe3还原为Fe2。

[任务]实验室还有哪些物质可使Fe3转化为Fe？选择试剂设计实验方案并进行实验验证。

[学生]选Fe、cu和Kl作还原剂进行实验，均可将Fe3还原为Fe2。

持续性评价说明：对应内容为评价目标1-1和2-1。在完成Fe2向Fe3转化的基础上，该任务已不再困难，采取第一个小组汇报，第二个小组评价的方式。学生能指出：Fe、cu代表金属单质，Kl代表低价化合物，这两类物质都具有还原性，并控制变量设计对比实验进行验证。

[问题]实验室的FeSO4溶液应如何保存？

[学生]要防止Fe2被空气中的02氧化，可加入还原性物质，但不能引入杂质，可以加Fe粉。

[任务]归纳总结研究物质性质的一般思路（见图2）。

5.4补铁增效

[资料]研究者研究了不同pH下在矿泉水中添加柠檬酸对Fe2含量的影响，见表4。进一步实验表明：添加柠檬酸后矿泉水的补铁保健功能增强。添加柠檬酸的样品组在光照条件下，放置300 d以上，始终为无色、透明、澄清溶液。

[任务]由表4可得出什么结论？结合资料猜测Fe2含量变化的可能原因。

[学生]讨论后回答：添加柠檬酸后Fe2含量降低，猜测Fe2可能与柠檬酸生成了配合物。

持续性评价说明：对应内容为评价目标2-2、3-1。该任务具有一定挑战性，先小组讨论，然后教师参与，关注讨论过程中学生的思维表现、合作能力和沟通能力，给出具体的反馈信息后再请学生代表回答。事实上多数学生都能从表格数据中发现Fe2含量降低，但无法解释补铁功能增强。于是学生充满好奇，讨论十分热烈。教师提示只有二价铁具有补铁功能后，部分学生能够推理得出：铁元素仍然是正二价，但不是Fe的形式。个别学生从引入环节资料中寻找到证据：配合物形式的二价铁吸收率高，补铁效果好，大胆猜测Fe2+与柠檬酸反应生成了Fe（Ⅱ）配合物，并进行解释论证。学生都认同该推测，期待教师提供证据证实。

[资料]提供理论证据：配合物柠檬酸亚铁是易吸收的高效补铁剂。

[问题]二价铁的还原性可能与哪些因素有关？

[学生]添加柠檬酸的矿泉水光照下放置300 d仍无色、透明、澄清，表明配合物柠檬酸亚铁比Fe2稳定，二价铁的还原性与其存在形式有关。

[教师]物质的氧化还原性质不仅与核心元素价态有关，还与物质形态、溶液酸碱性和pH等因素有关。