基于事实证据的深度学习教学课例研究

王明

摘要：《普通高中化学课程标准（2017版）》中明确指出化学课堂要以发展化学学科核心素养为主旨，要重视开展“素养为本”的教学，开展以化学实验为主的多种探究活动，重视教学内容的结构化设计，来激发学生的学习兴趣，建立指向深度学习的事实证据链化学教学的课堂学习环境、进阶策略、评价体系和教学案例等，引导学生从“浅层学习”走向“深度学习”，培育深度学习素养，提升学生证据推理能力和问题解决能力。

关键词：深度学习;事实证据;课堂教学;学科素养

指向深度学习的中学化学事实证据链教学是指在教学中基于事实证据链的铺陈，让学生通过分析推理加以证实或证伪，建立观点、结论和证据之间的逻辑关系，以发展学生证据推理和实际问题解决的能力，从而解决目前高中化学课堂存在的“虚假学习”与“浅层学习”问题，进而走向深度学习。具体而言，教师在教学实践中，一方面可以通过事实证据链的引导可以促进学生学科思想、学科观念的养成;通过事实证据链的构建来优化学生模型构建和证据推理的能力，从而最终达成学生科学的探究意识和创新能力的培养;另一方面，可以通过事实证据链的挑战性学习任务，引导学生经历生动的问题情景、交互的具身体验、意义的自主整合、批判的自我反思和真实的问题解决实现公共知识的个人意义达成，增强学习的意义感、自我感和获得感，追寻知识、自我和环境的整合统一。

酸碱中和滴定在教材中所在单元主要分为两个部分，第一部分主要介绍了溶液酸碱性与溶液中氢离子浓度及氢氧根离子浓度的关系、pH的概念、与溶液酸碱性的关系、常用测量方法;第二部分主要从原理、实验方法等角度介绍了一种常用的测定酸碱浓度的方法——酸碱中和滴定，同时综合了物质的量浓度的计算、溶液的pH、酸碱指示剂的变色范围、作用原理和应用、滴定仪器的使用等知识，使化学研究从定性分析转化为定量研究。所以笔者在教材中首先从溶液pH的应用入手，了解溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的重要作用;其次解释了什么叫酸碱中和滴定，并重点介绍了滴定管的使用方法;接着教材以NaOH标准液溶液滴定盐酸标准溶液为例，利用pH计详细地讨论了滴定过程中溶液pH的变化，根据突变范围选择合适的指示剂，来准确判断酸碱中和滴定的终点;最后通过学生实验来进一步巩固所学知识。本节课主要是利用学生实验将理论应用于实践，通过让学生动手实验、绘制滴定曲线等事实证据来发展学生“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想” “证据推理与模型认知”等化学学科核心素养，培养系统思维能力，以达到深度学习的目的。

一、基于事实证据的情境引入，激发学生学习兴趣

本节课是通过大量的真实的情境来达成的课题引入，以此来激发学生的学习兴趣。首先要求学生课前检索关于溶液酸碱性的应用，通过自主检索的事实证据做好课题引入的铺垫，然后教师分别通过pH在人体中、生活中、农业生产中、工业生产中等四个方面来说明pH在生产生活中的重要性，并通过具体的事实证据来佐证说明（见图1）。在介绍中始终强调溶液酸碱性对生活生产的重要性，强调该如何测定溶液的酸碱性，以及如何调节溶液的酸碱性，在此过程中，让学生体会到pH与生活、生产密切相关，老师则顺势介绍血液分析化验单与新型冠状病毒检测原理，引入定量分析，为滴定原理打下基础。

二、基于事实证据的新知学习，建构学生认知模型

1.基于事实情境，进行原理探析

在本節课之前，学生经过对必修1、2的学习，已充分掌握离子反应的相关知识，能够通过书写酸碱中和反应的离子方程式，从中理解反应的实质（H++OH— = H2O），同时对酸碱指示剂、相关仪器也有初步了解，都为本节课的学习打下了很好的基础，符合学生的认知规律。在教师讲解中用“用0.1100mol·L-1的HCl溶液滴定23.00mL未知浓度的NaOH溶液，当滴定恰好完成时，用去HCl溶液29.00mL，测得NaOH溶液的物质的量浓度是多少？”此例题让学生自主解决，然后提出“如果将上题中HCl改成H2SO4，则NaOH的物质的量浓度为多少？”利用这两个事实情境来引出酸碱中和滴定实质与原理，即：c（H+）·V酸=c（OH-）·V碱。

2.基于事实问题，进行仪器选择

根据事实问题“如何取23.00mL未知浓度的NaOH溶液？”来进一步讲解仪器的选择问题及使用注意事项，通过拿出真实的移液管、量筒、滴定管等量取液体的仪器，一一讲解，让学生自主讨论，量取23.00ml未知浓度的NaOH溶液应该选择哪种仪器，并进一步讲解酸碱滴定管的使用及注意事项就显得一切水到渠成了，学生的自主总结滴定管的使用步骤更是锦上添花（见图2）。

在此过程中，学生体会到发现问题，分析问题，解决问题的快乐。这种问题引领的教学，教师不是以一味灌输的方式生搬硬套塞给学生，而是通过一些循序渐进的问题，引领学生想象、探究、推理，自己寻找证据得到结论，在预测验证推演式的学习过程当中，片段性的知识间建立了联系，他们的认知得到更深入的发展，推进证据推理科学思维发展，促进证据推理能力的养成，建构认知模型，为自主学习奠定基础。（图3）

三、基于事实证据的难点探究，培养学生学科素养

1.基于真实数据，绘制滴定曲线

通过上述滴定原理的分析，进一步向学生提问如何确定两者恰好完全反应？学生自主分析讨论可以得出当酸碱恰好完全中和时pH应为7，可以利用酸碱指示剂，这时进一步展示事实证据指示剂变色范围（图4），引发了学生的“认知冲突”，让学生主动思考如何解决这一难题，这时候引入真实的实验情境，用0.1000 mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00mL0.1000 mol·L-1 的HC溶液，借助Dis-Lab 数字化实验来绘制滴定曲线，运用这一事实证据来解决这一难题（图5）。通过滴定曲线的绘制，让学生进一步了解并构建滴定曲线模型，培养学生的模型认知能力，通过模型的建构引导学生分析解决指示剂的选择问题，并结合学生动手实验操作，运用事实证据引导学生建立一种“动态”“变化”的观点。

通过滴定终点与反应终点的问题冲突学习突变范围来进一步激发学生的求知欲，通过实验前的分析预测和对实验现象的分析解释、实验方案、结论进行完整论证，进一步发展了学生的学科核心素养。

2.基于真实实验，进行误差分析

在讲解完滴定实验原理之后，结合实验仪器的使用注意事项，学生开始动手实验，在实验过程中，教师不再过多的提醒学生实验步骤与注意事项，只是作为一名观察者，记录好每一位学生的操作錯误点并及时做好梳理，待学生实验完成后，逐一分析错误事项并进行误差分析，面对一手资料的讲解分析，学生印象深刻，教师讲解轻松，很快完成了教学任务。在此环节中学科知识应用与实际应用水乳交融，在此活动中进一步解决了酸碱中和滴定的知识问题，而实际应用是解决现实中的问题，在解决实际问题时不断去迁移学科知识，认清研究思路与方法，有助于实现深度学习。

四、基于事实证据的方法总结，达成学生深度学习

本节课总计有四个活动单元，每个活动单元均基于事实证据，证据由酸碱中和滴定原理而贯穿在一起，学生在完成学习任务、经历学习活动的同时也实现了化学学科核心素养的提升。教师始终坚持真实情境、以知识建构为核心、以问题解决为目标、以事实证据为依据，大胆结合教材知识开发可探究的教学资源，为学生创造了良好的科学探究机会，在每一个教学活动中均采用了“发现问题→提出猜想→设计实验一探索研究→解决问题”的证据链教学模式，以培养学生学科素养为目标出发，贯穿了整个课堂教学，不断培养学生的证据推理能力，让学生在不知不觉中掌握了酸碱中和滴定的原理，滴定曲线、滴定突变以及误差分析，让学生亲身体验科学探究的过程，在过程中汲取科学的工作方式和思维方式，从而为学生养成良好的学科素养打下坚实的基础，让学生更加深入的理解化学教材内容的本质和内涵，建立量化实验操作的认知模型（见图6），进而走向深度学习。

高中化学学科核心素养包含“证据推理与模型认识”“科学探究与创新意识”等方面，基于事实证据链的化学教学正是实现“证据推理与模型认识”“科学探究与创新意识”等化学学科素养的有效路径。本节课适时的归纳总结以及最后的结尾都是在帮助学生构建认知模型、无论是本节课的主线（学习框架图、如图6），还是最后的课堂小结（如图6），均用模型构建来解释化学现象，揭示现象的本质和认知规律，实现学生的深度学习。