基于主题情境的初中化学深度学习教学实践与思考

严春

摘要：以沪教版“微粒的性质”新授课教学为例，从宏微结合的视角，运用证据推理与模型认知的思维方式，选取消毒酒精为主题化情境，通过高情境化的主题设置、高问题化的问题设计，高探究化的探究活动，高反思化的总结提升，建构核心知识网络，促进化学学科核心素养的发展，生成指向深度学习的教学流程。

关键词：深度学习;高情境化;高问题化;高探究化;高反思化;核心素养

文章编号：1008-0546（2021）03-0002-06 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.03.001

教育部基础教育课程教材发展中心“深度学习总项目组”对深度学习（Deep Learning）的概念界定为：在教师引领下，学生围绕着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。在这个过程中，学生掌握学科的核心知识，理解学习的过程，把握学科的本质及思想方法，形成积极的内在学习动机、高级的社会情感、积极的态度、正确的价值观，成为既具有独立性、批判性、创造性又有合作精神，基础扎实的优秀的学习者，成为未来社会历史实践的主人[1]。

那么，什么是化学学科深度学习呢？胡久华的界定是：学生在教师引领下，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，培养科学探究与创新意识、科学态度与社会责任，促进化学学科核心素养的发展[2]。

如何在化学学科新授课教学中践行深度学习呢？笔者以我校蒋桔老师执教的“微粒的性质”一课为例（注：该课为2019年教育部基础教育课程教材发展中心、课程教材研究所在常州主办的第二届基础教育课程改革实验区课改项目与课例展示活动优质课例），借助该课的教学设计与实施，力争体现深度学习的相关目标要求，最终生成指向深度学习的教学流程（流程见图1）。

该教学流程的核心意涵为：从宏微结合的视角，运用证据推理与模型认知的思维方式，选取主题化情境，通过提出系列化问题，开展深度化探究，进行反思化总结，逐步建构核心知识网络，促进化学学科核心素养的发展。

1.立足“高情境化[3]”——选取主题化情境，促进核心知识与情境的深度融合。

这是化学深度学习的前提。将知识放在特定的情境中学习是普遍的共识，正如情境教学的倡导者Brown，Collin，Duguid认为：“知识只有在它们产生及应用的情境中才能产生意义。知识绝不能从它本身所处的环境中孤立出来，学习知识的最好方法就是在情境中进行[4]。”但将知识与情境深度融合，在“高情境化”中开展深度学习，却未必是落实到了化学教学的每一节课堂。

那么，何为“高情境化”呢？我们的理解是：基于激发兴趣，有助融通知识，调动各类感官，能够激活思维，激发探究欲望，养成核心素养，并能贯穿课堂始终的生活化的场景，或故事化的情节，或细节化的片段组合等。

如何选择主题化情境，实现核心知识与情境的深度融合？即“高情境化”，就成为我们备课时需要解决的最大困难。我们首先排除了本节课情境设计的常用方法，比如实验情境：将糖块放入水中，糖块逐渐消失;图片情境：通过展示扫描隧道显微镜观察到的苯分子等的图片;视频情境：宇宙——星球——物质——微粒;诗词情境：“墙角数枝梅，凌寒独自开，遥知不是雪，为有暗香来”等等。上述情境设计大多比较单一，只起到引课激趣的功能，缺乏与核心知识的深度融合。

我们备课团队经过多次的深度阅读、深度筛选，最终我们将主题化情境的选取目光聚集到消毒酒精这一学生常见的物质上，并通过“一看”——感知微粒的大小;“二闻”——感受微粒的运动;“三配”——感悟微粒间的空隙;将本节课的三大核心知识：（1）微粒很小，客观存在;（2）微粒在不停运动;（3）微粒之间存在空隙。借助消毒酒精这一主题化情境进行巧妙融合，不仅能实现情境教学的要求，还能实现深度学习的目标追求，因为深度学习是一种基于理解的学习，需要学习者将已有的知识迁移到新的情境中的一种学习，更能实现拉近现实生活与学生的距离，从而引导学生用化学的视角来审视、研究身边的物质，让学生真切地感悟到生活的化学、真实的化学、有用的化学，可以说是“一举多得”。具体的主题化情境与核心知识流程见图20

2.着眼“高问题化[5]”——设计系列化问题，促进学生高阶思维的发展。

这是化学深度学习的关键。课堂教学的“高问题化”不同于一般的问题化，“高问题化”要求问题的设计着眼全局，要有核心的主问题统领全篇、统摄全课;课堂所有的问题要体现化学生活的真实性;每个问题的设计要体现思維的深度，要能故意通过结构不良的问题引发学生的发散性思维;所有问题的设计是有梯度的问题组串，并且流畅而贯通。

针对这节课，如何进行问题设计？这是我们备课团队需要解决的第二个问题，我们备课团队经过多次的深度研讨，深度把脉，我们尝试从以下四方面人手，力争实现主题清境的“高问题化”：（1）使问题与情境高度关联;（2）使问题高度真实;（3）使问题结构不良;（4）使问题以问题组、问题串形式呈现，同一问题组的问题之间符合认知逻辑，属于系列化问题。根据上述对问题设计的相关要求，结合本节课的学习内容，我们设置了16个与主题化情境相关的系列化问题（见表1）。

我们仔细分析上述16个问题后发现，其中情境1引发5个问题，情境2引发7个问题，情境3引发4个问表1“微粒的性质”主题化情境相关的系列化问题题，这些问题不仅与情境高度关联，指向学科本质，引起学生的认知冲突;而且高度真实，符合建构主义理论关于一个好的真实问题的4条标准，即：（1）要求学生作出一个可检测的预测（如：问题⑤⑦等），（2）利用不很昂贵的器材（如：上述实验中用到玻璃管、棉签、塑料小滴瓶等），（3）有一定的复杂性（挑战性和开放性），可以使学生提出多种解决问题的途径（如：问题⑧⑩等），（4）适合于小组活动[6];上述的16个问题，大多属于结构不良问题（如：问题⑤⑦⑨⑩等），这些结构不良问题来源于真实的生活情境，具有很强的挑战性，极大地激发了学生的学习激情，上述的每个情境中都蕴含着诸多的化学学科的问题，问题产生于学生已有的知识和即将要学习的知识的“节点”上，与学生已有的知识经验产生激烈的矛盾冲突，从而使学生产生解决新问题的欲望。学科知识则镶嵌在问题的解决过程中[7]。这样，通过一步步制造悬念，一层一层解决问题，引发学生深度思考，促进学生高阶思维的发展，为后续的深度探究作铺垫。

3.引导“高探究化”——开展深度化探究，促进学生学科观念的形成。

这是化学深度学习的核心。“高探究化”是引导学生走向深度学习的必然选择，通过由浅人深的探究，实现由知识到智慧的领悟与理解;通过由表及里的探究，实现由知识走向实践的活化与运用;通过由现象到本质的探究，实现由知识走向创新的分析与提升。

如何针对系列化问题，开展深度化探究活动？这是我们备课团队需要解决的第三大问题，我们备课团队经过多次的深度分析，深度切磋，基于上述主题情境而产生了16个系列真实的问题，设计一系列深度探究体验活动。其探究活动及设计意图、认知水平分别见表2、表3、表4。

由于问题设置的情境化，系列化，必然引发探究活动的层次化、深入化，即“高探究化”。在上述的系列探究活动过程中，学生不仅使用了观察、分类、交流、测量、推论、预测、假设等一系列的科学方法，而且还使用了概括、分析、类比、归纳、推理等思维方法来形成并修正科学解释，识别和分析各种模型，交流和应用得出的科学结论等。因此，上述的系列探究活动不仅仅是外在活动的过程，更是理性思维的过程。正如杜威所说，探究是“对任何一种信念或假设的知识进行的积极、持续、审慎的思考”，探究的目的是通过使用解释、证据、推论和概括来证实信念[8]。同时，上述的系列探究活动关注的是对核心知识的深层理解和遷移运用，认知水平大多处于较高的“应用、分析、评价、创造”层次，且涉及的大多是劣构问题解决、元认知、批判性思维等高阶思维活动[9]。更为重要的是，在上述深度探究的过程中，学生掌握化学学科的核心知识，理解学习的过程，把握化学学科的本质及思想方法，形成积极的内在学习动机、高级的社会情感、积极的态度、正确的价值观，成为即具有独立性、批判性、创造性又有合作精神，基础扎实的优秀的学习者，成为未来社会历史实践的主人[10]。

4.践行“高反思化”——进行反思化总结，促进学生认知结构的完善。

这是化学深度学习的保障。“高反思化”，即深度反思，它不是一般意义上的回顾，而是对自己的思维过程以及思维结果有意识地进行科学、审慎、批判性地回顾、分析、检查，同时对自身的体验进行理解、描述和总结的过程[11]。可见，深度反思对于学习具有非常重要的意义。但是在现实中，我们的课堂最缺乏的就是深度反思，尤其是引导学生对课堂知识结构、教学内容困惑、思维逆向、学习方法等方面的深度反思。

为此，如何引导学生进行深度反思性总结提升？就成为我们本节课设计的最后一道难关，为了解决这一难关，我们备课团队在经过多次的深度回顾，深度检阅本节课教学设计的每一流程，我们对“微粒的性质”结课环节进行如下的四个反思性总结追问，期待能促进学生认知结构的完善及学科核心素养的发展。

反思追问1：同学们，本节课我们围绕了消毒酒精主题情境，对微粒的性质进行了系列探究，那么，探究过程中的哪个方面（如问题、仪器、操作、现象、结论等）给你留下最深刻的印象？哪些地方让你有产生了新的困惑？你能提出与同学分享吗？

上述的问题一经抛出，学生的观点就层出不穷，学生1说：“老师，我对科学家为了看到微粒，没想到显微镜的发明要经过那么多的历程感受最深”;学生2说：“老师，我对称量一滴水的质量及求算出一滴水中所含的水微粒的个数印象最深，没想到微粒真的那么小，有点不可思议”;学生3：“老师，我对玻璃管中棉签的实验装置特别感兴趣，没想到一个装置能有那么多用途”;老师老师，学生4抢着说：“我对玻璃管中棉签哪一端变红色的预测错了，但经过实验，我明白了。”……

是否有困惑呢？学生稍作讨论，提出了如下的困惑，学生5说：“我们这一组同学对滴有浓盐酸和浓氨水的棉签分别靠近，在靠近浓盐酸的一端产生白烟，感到困惑，到底是与微粒的何种性质有关呢？可能还需要更深入的探究？”;学生6说：“在玻璃管中，酒精与水混合配制消毒酒精导致总体积变小，会不会存在液体与液体混合后，总体积不变或总体积变大的情况呢？”;生7说：“本节课我们学习了微粒的三大特性，微粒还有没有其它的特性呢？”……

由此可见，在结课环节中，只要反思性问题引导得当，指向明确，留给学生较为充足的时间，学生的观点就一定会层出不穷。由此也引发我们的思考，一节课中给学生留下深刻的印象越多或能引发学生进行有价值的反思越深刻，深度学习的效果就越显著。

反思追问2：（展示一瓶消毒酒精），此时此刻，假如将你化作一个酒精的微粒，在你的周围，你会看到什么？

学生对这一拟人化的假设问题，兴趣也比较浓厚，因为他们想化作酒精的微粒，进入消毒酒精的溶液中探究竟，“老师，假如我是酒精的微粒，我将变得很小很小很小，我在不停地运动，我看到水微粒也在运动”，生1说;“老师，假如我是酒精微粒，我可以在水微粒间自由驰骋，但我感觉到我会与水分子发生碰撞的几率非常高，我会经常摔跤”，生2小声地说;“老师，假如我是酒精微粒，我感觉到我的运动速率比应该水微粒的运动快，我将跳出液面，跑到瓶子上方空气的微粒的空隙中”，生3兴奋地说;……其实，上述反思追问2就是对本节核心知识——微粒的三大性质的巩固复习，从学生的回答中有许多深层的思维在其中，我们觉得这样的教学效果比机械地做题来得好。

反思追问3：请你继续展开想象的翅膀，畅想一下：假如微粒不运动，微粒间无空隙，这个世界将会变成何样？

这一逆向反思性问题一经抛出，学生的情绪更加高涨，“我们将闻不到花香、酒香、臭味，我们的世界将变得索然无味”“糖块、食盐将无法溶解在水中，我们将喝不到糖水及盐水”“湿衣服永远无法晾干”“温度计无法指示温度的高低川物质不会有三态变化”……平时，我们经常从正向考查学生的知识点，过多培养的是学生的正向思维，如果从逆向进行提问，学生的逆向思维可以得到训练，或许会收到不一样的教学效果。

反思追问4：请小组合作，以黑板上的“物质”“微粒”“很小”“运动”“空隙”“温度”“压强”等关键词，自主建构本节知识结构图，可以赋予这些图以生命的色彩。

学生很快就画出各种各样的涉及本节主要知识的结构图，有许多的创意设计，学生在自主展示作品的同时，教师要引导学生一起去修正、完善、评价知识结构图，并与学生一起归纳本节课所涉及到的化学研究的方法（如宏微结合、定性定量、控制变量、微型化、绿色化等），同时提醒学生今后随着学习的深入，本节课的知识结构图还会不断地壮大。我们这样设计的目的是让学生将碎片化知识链接成结构化知识，让学生明白：尽管现在只有一节内容，今后会从一节内容到两节内容，从两节内容到一章内容（如混合物、纯净物、单质、化合物、元素、分子、原子、离子等），从一章内容再到跨章节，甚至跨学科学习，这样，物质与微粒间的知识结构图（或知识树）会源源不断地得到丰富和完善，从点到线，再到面，一张张知识的网络在学生心中形成，非常的壮观……

参考文献

[1][10]刘月霞，郭华.深度学习：走向核心素养[M].北京：教育科学出版社，2018：32

[2]胡久华.以深度学习促进核心素养发展的化学教学[J].基础教育课程，2019（2）：70-71

[3][5]杨玉琴，倪娟.深度学习：指向核心素养的教学改革[J].当代教育科学，2017（8）：45

[4]Brown J S，Collin A，Duguid P，Educational Researcher.1989，18（1）：32-42

[6]陈志伟，陈秉初.中学科学教学论[M].杭州：浙江教育出版社，2007：81

[7]杨玉琴，王祖浩.教学情境的本真意蕴——基于化学课堂教学案例的分析与思考[J].化学教育，2011（10）：31-32

[8][9]杨玉琴，倪娟.促进深度学习的教学设计[J].化学教育，2016（17）：1

[11]https：//wenku.baidu.com/view/91849ea30c22590102029de1.html

*本文系江苏省教育科学“十三五”规划课题“基于生活化情境的初中化学教学课例研究”阶段性研究成果（编号：E-c/2020/04）。