从深度学习视角反思实验教学创新

艾进达 田雅玲 贾光弟 卢天宇

摘要：基于区域近年经典的实验教学创新案例，从深度学习理念视角探寻一线初中化学教师实验教学创新的嬗变。发现在创新实验教学中，教师逐渐形成对教材实验“联系与构建、批判与质疑、迁移与应用”来解决实验教学问题的一种学习方式。实验教学创新能够促进教师的专业发展，深化教师对新课改理念的理解与应用，有效落实化学课程核心素养。

关键词：深度学习;实验教学创新;教师专业发展;化学核心素养

文章编号：1008-0546（2022）10-0095-03中图分类号：G632.41文献标识码：B

实验是化学的灵魂，义务教育课程标准（2011版）强调：“化学是一门以实验为基础的学科，在教学中创设以实验为主的科学探究活动，有助于激发学生对科学的兴趣，引导学生在观察、实验和交流讨论中学习化学知识，提高学生的科学探究能力。教师在教学中应高度重视和加强实验教学，充分发挥实验的教育功能。”[1]在新一轮课程改革中，实验教学创新成为优质课堂出彩的有力抓手之一，围绕实验教学创新举办的各级各类比赛点燃了一线初中化学教师的“创”劲。在教学实践层面，涌现出不少“探讨如何通过化学实验教学创新撬动学生的深度学习”的优质案例。“以实验教学创新促进学生深度学习”已成为当前研究热点。教学相长，有效的深度学习设计必将促进教师的专业发展。受此启发，我们梳理深圳市龙岗区近6年初中化学实验创新展示课及比赛的优秀案例，从深度学习视角反思实验教学创新，探寻一线教师实验教学创新的嬗变。

一、区域实验教学创新优质案例

2017年至2021年期间，深圳市龙岗区初中化学教师响应课改的新思想，形成了一批优秀实验教学创新案例（见表1）。表中从“年份与作者、实验教学主题、获奖或展示情况、创新概述及发表情况”呈现了区域典型案例的概况。

二、从深度学习视角审视实验教学创新的变化

何谓深度学习？深度学习指在理解的基础上，学习者能够批判性地学习新的思想和事实，并将它们融入已有的认知结构中，能够在众多思想间建立联系，并能够将已有的知识迁移到新的情境中，以此作为问题决策和解决的一种学习方式。[2]教师在创新实验教学过程中，实则是基于对教材实验和学情理解的基础上，联系众多实验方案构建创新设计，批判地将其它实验方法或实验工具融入教材原有实验当中，并将个人已有的实验教学经验迁移到新的情境当中，以此形成解决实验教学问题的一种学习方式。

1.注重联系与构建，为推陈出新而创

从历届实验教学创新比赛作品看，类似邓七梅等老师“聚焦经典实验，优化实验装置”占比较大。此类创新的主题主要包括：测定空气中氧气的含量、探究蜡烛燃烧的产物、O2的实验室制取与性质一体化装置设计、CO2的实验室制取与性质一体化装置设计等。创新的思路一般是：审视教材所设计实验的局限性→立足文献资料调研→改进实验装置或实验流程。从深度学习视角看，教师紧扣实验教学所遇到的问题，将“教材实验、文献资料”二者关联起来，厘清二者相对应的实验原理、实验装置及实验操作的异同点、优劣点，调整原理、重组装置及流程，构建出互补增值点。如何出新意，是“旧瓶装新药”，还是“新瓶装旧药”？“就想找到加分的创新点”是诸多教师们“求新而创”的本位思考。从学习的思维层级来看，此类创新是在建立多点知识结构之间的关联，属于从低阶思维过渡到高阶思维的进阶范畴，即深度学习的“起跑阶段”。

2.启发批判与质疑，为驱动探究而创

类似秦婕老师的“探究NaOH溶液与CO2反应”，不仅对实验装置进行优化，还对实验教学方法进行改进。通过创设实验激发认知冲突，“密闭的两只矿泉水瓶中，CO2分别与等量的H2O、NaOH溶液振荡”。两个瓶子均发生形变。CO2一定与NaOH溶液反应了吗？怎么设计方案找到更加直接有力的证据？教师站在学生的已有认知水平上，联系新旧知识，对教材实验进行批判与质疑，找到了开启学生思考与探究的着力点。卢天宇老师的“质量守恒定律实验教学创新”，通过比较多版本教材，联系生活经验，使用带滤网水杯创设牢靠的密闭体系，实现密闭体系与敞开体系的自由切换，利于学生进行分组实验探究，自主解决心中质疑“为什么有气体生成的化学反应前后看起来质量不守恒”[3]。这一类创新的一般思路是：跳出教材实验设计脉络→联系文献资料、批判质疑实验教学逻辑→构架驱动学生探究的新情境、新问题。创新的着力点是：创设“不愤不启，不悱不发”的教学新情境，驱动学生在实验中真探实究。此类创新需要教师在联系新旧经验之上进行批判质疑，进而重构实验教学方法，处于拓展抽象结构水平。即教师能运用已形成的实验教学模型分析评价不同的实验教学，并能预测所用模型分析的效果。从学习进阶看，属于高阶认知水平，即深度学习的“加速阶段”。显然，这类实验教学创新对教师的专业综合素养要求更高。盘点区域每届实验教学创新参赛作品，此类佳作占比较少。

3.强化迁移与应用，为素养发展而创

当很多初中化学教师感叹“教材仅有九年级上、下两册，实验教学创新的点无处可寻”之时，在高中化学课程的改革思潮，部分教师转向为发展学生化学核心素养而创新实验教学的新路径。田雅玲老师的“利用高吸水树脂优化中学化学实验”“利用超声雾化技术优化‘侯氏制碱模拟实验”，灵感均来自《普通高中化学课程标准（2017年版）》所倡导的主题教学与项目式学习。教师将“初中化学教材实验、文献资料与高中课标思想”三者相关联，从主题教学与项目学习的维度展开批判质疑，融入新理念、新方法，重塑模型，强化学生的迁移与应用能力。卢天宇老师的“分子与原子的概念教学”，实验教学创新的目标是充分发展学生“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”的化学学科核心素养。

教师在“迁移与应用”的摸索间，尝试根据已形成的实验教学知识选择创新的方式解决陌生情境的教学任务，并在解决新问题时提出有创造性的实验方案并付诸实践，体现出一定的创造能力。教师设计主题教学与项目学习，实则已沉浸在高阶认知层面，进入深度学习的“冲刺阶段”。此时，教师能够从课程标准要求、教材编排用意、学生认知水平等综合地理解实验，引入“大单元、大概念、综合实践活动”等重构实验方案，对教材实验的理解更全面、更系统，真正将化学核心素养内化为学科教学知识。

三、反思与启示

1.实验教学创新能够促进教师专业深度发展进行实验教学创新是教师浸染在深度学习的一种反思型学习状态，一定程度反映出化学教师主动提升专业素养，积极克服职业倦怠，尝试终身学习的立德树人追求。龙岗区大部分教师在新课改的影响下，已成为实验教学创新的“知之者”，注重联系与构建，在区域教研的讲座或比赛中，熟知了“联系生活与生产、知网查新、整合装置”等创新实验教学的技巧。小部分教师有兴趣研究实验教学，成为实验创新的“好之者”，将初中实验相关的素材融会贯通，辩证地批判和发展实验方案。少数老师晋升为“乐之者”，把实验教学创新服务于课堂、服务于学生的化学核心素养发展，乐此不疲。区域实验教学创新比赛虽不能维持参赛作品“今年花胜去年红”的持续攀升，但可见“岁岁年年人不同”的教师成长蜕变。

2.实验教学创新需要站在立德树人的制高点

科学技术需要传承与发展以适应社会发展的需求，深度学习还应该面向未来。做实验教学创新，教师的学习思维不能拘泥在教材实验，还要联系到化学发展史及化学前沿资讯;实验的教学目标不能还停留在学生会写实验探究题、能够顺利完成实验操作考试，应当致力激发学生的学习兴趣，培养学生敢于发问与质疑，发展学生创新创造能力。科学研究必须实事求是，师德为先，一线教师切不可因为求“新”心切，忘乎学术规范剽窃他人成果。实验教学创新的終极意义是为了学生的发展，教师们不需要人人成为实验教学创新能手，只需秉承“学生为本”的专业发展理念，掌握实验教学的多元手法，在化学课堂教会学生科学探究的要领，唤醒学生科学创新的基因。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]何玲，黎加厚.促进学生深度学习[J].计算机教与学，2005（5）：29-30.

[3]卢天宇，艾进达.质量守恒定律探究实验再改进[J].化学教与学，2019（6）：91-92.