深度学习视角下高中化学真实情境创设的实践研究

李春凤

摘 要：以“工业氮肥”为真实情境 ，创设任务链，驱动学生开展系列探究性活动，并在探究活动中落实教学目标，实现迁移应用，从而真正获得解决实际问题的能力，培养学生形成认识方法，发展学科核心素养。

关键词：深度学习;真实情境;氨与铵盐

一、背景介绍

化学学科深度学习作为一种主动的、批判性的学习方式，以高阶思维的发展、学科知识结构的建构以及实际问题的解决为目的，通过具有化学学科特色的挑战性任务，促进学生化学学科核心素养的发展。学生在获得化学知识的基础上，促进化学学科核心素养的发展;在此学习过程中完成化学学科特有的学习任务——以化学实验为主的多种探究活动，实现学习方式的改变，产生情感共鸣;其学习结果更强调化学学科思想方法的理解与运用。

真实情境能形成驱动性任务、引导学生学习，是学生学科核心素养形成和发展的重要载体。真实情境中开展的教学，能够吸引学生主动学习、进行深度探究;学生在情境中建构思维模型、打破与重构，最终达到以问题解决引领知识建构、以知识应用解决真实问题的联动效果。因此，高中化学教学中需要进行与学生深度学习相适应的教学设计，创设具体的、真实的情境，使学生经历深度认知，逐步具备高阶思维的能力。笔者结合自己执教的“氨与铵盐”一课，具体谈谈如何进行指向深度学习的高中化学真实情境创设。

“氨与铵盐”是新课标中必修课程“主题2：常见的无机物及其应用”的重要内容。新课标对此部分的内容要求是：“结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解氮及其重要化合物的主要性质，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响”;在“教学策略”中建议“重视开展高水平的实验探究活动、紧密联系生产和生活实际，创设丰富多样的真实问题情境”等;在“情境素材建议”中提及“‘雷雨发庄稼’、工业合成氨、工业制硝酸、氮肥的生产与合理使用”;在“学业要求”中描述“能根据物质的性质分析实验室、生产、生活及环境中的某些常见问题，说明妥善保存、合理使用化学品的常见方法，能说明常见元素及其化合物的应用对社会发展的价值”等。新课标的要求和建议引导教师在教学中创设真实的生产、生活情境，关注含氮化合物的转化，建构分类观和价态观，并实现不同含氮化合物转化的认识模型。学生通过实验探究、研究与实践活动等任务，强化化学知识与生产、生活的密切联系及真实应用。

本节课以“氮肥工业”为情境，基于该情境挖掘出四大任务，学生在了解“氮肥工业”原理的同时，通过实验探究活动的开展获得核心知识，提升对陌生物质的性质预测和实验设计能力，以形成运用化学学科思想解决问题的思路方法。现将教学过程整理成文，以供参考。

二、教学设计及过程

设置真实情境：工业上目前大量使用的三大类氮肥，介绍本节课的主要内容：氨、铵盐、氨气的实验室制法。整节课以“工业氮肥”的制备原理为主线，形成学生认识物质的两个角度：分類观和价态观;学习氨与铵盐的性质，运用已学知识解决氮肥的保存及使用等问题，实现知识的迁移与应用。

（一）设置氮肥形态选择情境，探究氨的水溶性实验

教材利用氨极易溶于水的性质，设计趣味性实验。氨溶于胶头滴管中的水，烧杯中水溶液大量倒吸，形成喷泉现象。课前教师引导学生对教材的喷泉实验进行重现和分析：由于装有氨气的圆底烧瓶是硬质玻璃材料，实验现象并不能直接观察氨溶于水后大量减少，只能从倒吸的现象说明压强减小，间接证明气体的数量减少。课前学生分小组将喷泉装置改良：将装氨气的仪器换成质软的材料——矿泉水瓶。胶头滴管用带有胶管的矿泉水瓶代替，挤压水瓶，实现氨气溶于水。为实现压强差，教师引导学生将水瓶开小孔，挤压水瓶的时候用拇指堵住小孔，氨气溶于水后，松开手指，与大气相通。

课堂过程中学生分小组完成喷泉改良实验，各小组均能形成喷泉现象，溶液呈红色。另外，装有氨气的塑料瓶迅速变瘪，发出声响，此实验现象更直接地说明氨气瓶中气体减少。由溶液变红现象推理得到NH3与H2O发生化学变化，生成新物质NH3·H2O。将NH3·H2O不稳定、热易分解的性质，迁移应用获得氨水用作肥料在保存和使用时注意事项。

此环节中，基于真实情境使学生经过质疑、设计实验、开展实验、宏观辨识、微观探析、得出结论一系列活动去探索学习氨的性质，学生自觉思考所学知识的局限与不足，对所学知识及学习过程主动进行质疑、批判与评价，思路方法实现打破与重构，促进学生科学思维的发展。

设计意图：以“工业氮肥”的真实问题情境为载体，学生进行讨论对比，分析氨用作氮肥不能选用“氨气”，而“液氨”成本较高，因此选择使用氨的水溶液。以此为线索，开展“氨气溶于水”的实验探究。

（二）探究氨与酸的反应——空瓶生烟

教师准备分别装有干燥NH3和干燥HCl的集气瓶，引导学生思考如何放置混合能使其更充分接触。学生分析NH3和HCl的密度差异，将HCl集气瓶放在上方，将NH3集气瓶放在下方，实现气体的充分混合，并进行实验验证。

集气瓶中产生大量白烟所带来的震撼，使学生产生情感的共鸣。教材利用NH3和HCl的挥发性，通过蘸有浓氨水的玻璃棒与蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近，实现NH3和HCl的接触，但效果不佳，也无法完全避免水的干扰，且NH3和HCl会扩散到空气中，造成污染，使用密封装置进行混合反应则可以避免这个问题。

设计意图：设置问题情境，氨的水溶液呈碱性，那么NH3能否与酸反应？设计探究实验，引导学生从物质分类角度实现含氮化合物的转化。以铵态氮肥的制备为情境，由NH3和HCl的实验现象，学生推测NH3和HCl反应产物的成分为NH4Cl，培养证据推理、宏微结合、实验创新和环保意识，最终形成从物质分类的角度认识含氮化合物的转化的认知方法。

（三）“谁动了我的化肥？”——探究铵盐的化学性质

教师以化肥存放一段时间减少为问题情境，引导学生思考提出假设：氯化铵受热不稳定，易分解。学生小组取少量氯化铵进行加热，观察实验现象，试管底部的固体减少，但在试管口重新生成。该实验现象回答了“谁动了我的化肥？”——铵态氮肥存放时遇高温会分解，并将该性质应用于铵态氮肥保存应注意低温密封保存。教师提供“信息检索”——铵态氮肥不能和碱性肥料（如草木灰）一起使用，引导学生提出假设：铵盐与碱能反应，并进行铵盐与强碱反应实验验证，解释铵态氮肥不能和碱性肥料（如草木灰）一起使用的原因，并得到实验室检验NH4+的方法及实验室制取。

本环节中，学生在新的情境中以物质类别的视角和实验现象进行推测和分析，同时诊断学生研究化肥的方法和思路，形成探究其他化肥以及生活中常見化学用品的思维和能力，发展学生宏观辨识与变化观念等学科核心素养。

设计意图：以生活趣事“谁动了我的化肥？”以及化肥氯化铵的使用“注意事项”为真实情境，本环节中，学生在新的情境中以物质类别的视角和实验现象进行推测和分析，同时诊断学生研究化肥的方法和思路，形成探究其他化肥以及生活中常见化学用品的思维和能力，发展学生宏观辨识与变化观念等学科核心素养。

（四）迁移与应用——实验室制氨气

应用铵盐的化学性质，学生选择合理的实验原理：铵盐与碱反应，而非直接加热铵盐。设置任务情境：观察课本图5-16，并运用初中所学制备气体的方法，完成实验装置的选择。具体结合铵盐、氨的性质，选择“发生装置”“干燥装置”“收集装置”“验满装置”“尾气处理”，完成实验室制备氨气的设计及评价。

设计意图：该环节通过建立关联知识，聚焦变化观，将学生对含氮化合物转化的认识方式外显。更关键的是，制备气体方法的构建为学生今后面对新的气体物质制备情境提供了基本框架，引导学生通过建模来解决问题，并用一定的方法外显化相应的模型。学生自主思考、质疑辩论，解决问题，学生就能体会到模型在学习活动中的应用价值，从而逐渐发展模型意识，掌握模型认知方式。

三、评价与反思

（一）评测方法

课堂结束后，对150名学生以纸笔测试的形式进行问卷调查。本次调查从“问题解决”“课标学业要求”“教学满意程度”三个维度进行设计。评价采用李克特式五点量表计分法，选项包括：非常同意、同意、一般、不同意和非常不同意，依次记为5，4，3，2，1分。发放问卷150份，回收问卷150份，回收率100%。

（二）调查结果与分析

数据通过SPSS22.0进行分析，本次调查的有效问卷为150份，没有缺失，总样本量为150，其Alpha值为0.750，说明学生通过问卷进行自我评价的结果内在一致性好，可信度高。

学生自我评价的均分情况，从数据可以看出，“问题解决”“课标学业要求”“教学满意程度”三个维度中，均分最高的是“教学满意程度”，这说明学生更喜欢情境化教学模式及实验探究。本节课以实验活动探究为主要环节，学生在学习过程中获取知识、加深理解和迁移应用，这无疑也为教师今后的教学指明了方向。真实的生活生产情境的引入，为教学目标的实现设计学习任务或情境问题，能有效地促进学科知识与真实问题的相互融合，从而真正实现以问题解决建构知识、以知识应用解决真实问题的效果。得分相对较低的是“课标学业要求”的达成维度，可能原因是学生的关注点集中于情境和实验本身，而忽略了问题解决中所包含的学科知识，今后将从情境化、任务驱动教学模式逐渐常态化得以改善。

（三）教学反思

“课标学业要求”维度的测评题目与教学目标一一对应。其中，学生自我评价得分相对较高的是“用化学（离子）方程式表示氨与铵盐主要的化学性质”“从价类二维的角度，分析、说明含氮化合物的转化路径”，这就充分说明学生通过教材知识的学习，建立了价类二维分析物质及其变化的认识视角，并应用于本节内容的表征和描述。学生虽能从价类二维的角度分析问题，但从物质分类的角度预测氨与铵盐的化学性质，设计实验进行验证，并能分析、解释实验现象的能力还有待提高。随着今后的学习强化，学生逐步建构气体物质的制备方法模型，最终实现陌生物质的问题解决。

结束语

新课程标准的评价要求不仅强调对学生必备知识的评价，更强调学生在真实情境中，获取知识、加深理解和迁移应用的关键能力的发展。在今后的教学中，应在真实情境下形成驱动任务，基于学业要求进行结构化设计，使学生实现深度学习，逐步具备高阶思维的能力。

参考文献

[1]胡久华.以深度学习促核心素养发展的化学教学[J].基础教育课程，2019（243）：70-77.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准：2020年版[M].北京：人民教育出版社，2021.

[3]廖玉红，申燕.“素养为本”的“铁盐和亚铁盐性质及转化”教学[J].中学化学教学参考，2021（6）：13-17.

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