基于深度学习的初中化学实验教学的有效开展——以“二氧化碳的制取与性质”实验为例

江苏省邳州市陈楼中学（221300）王艾礼

化学实验是培养学生探究意识和创新能力的主要手段，对学生的成长与发展起着积极的作用。但是部分学生在学习化学实验时缺乏深度思考与探究，浅层学习影响了学生的学习动机、学习行为以及认知结果，这与实验教学旨在培养学生高阶思维、核心素养的目标相去甚远，因此深度学习的开展与实施势在必行。为此，本文对基于深度学习的初中化学实验教学的有效开展加以探究，引导学生在深度学习中明确实验原理、设计实验步骤、探究实验过程、应用实验结论，最终在实验中提升自身的化学综合水平。

一、深度学习概述

相对浅层学习而言，深度学习更加关注知识的本质以及意义，它是指学习者在浅层学习的基础上通过对知识的再认识构建知识关系，并在理解的前提下进行应用与迁移，做出决策和解决问题的一种学习模式。开展深度学习需要经历多个步骤，其中包括信息的整合、问题的思考与解决、知识的迁移与应用等。在深度学习的整个过程中，学生的思维将得到拓展和延伸，所以基于深度学习开展初中化学实验教学，对学生的思维发展与核心素养的培养具有积极的意义。

二、深度学习的价值体现

（一）利于学生创新能力的提升

创新能力是每个学生必备的能力，也是促进学生成长与发展的关键能力。浅层学习无法让学生对问题形成真正的认识与进行深度的探究，表面化的理解与认知不足难以让学生对知识与方法进行创新。而深度学习则是让学生对知识的深层内涵和意义进行学习，通过信息的整合和问题的解决来创造出多种方法，从而实现学生创新能力的提升，为学生今后的发展铺平道路。

（二）利于学生探究意识的培养

合作与探究是课程标准提到的学习方式，合作与探究能力是当下学生欠的基本能力之一。基于深度学习开展初中化学实验教学，可让学生对化学概念、定律、方程式以及实验的设计和原理进行探究，明白问题提出的依据，找到问题解决的方法，并努力做到“知其然，并知其所以然”，同时在与他人的合作过程中将层层递进的问题一一破解，最终养成独立思考的意识以及合作探究的精神。这样的教学，可保证每一位学生都能获得自我成长，实现共同进步与发展。

（三）利于学生知识框架的构建

深度学习是一个由外到内层层递进的过程，也是学生通过提出问题、思考问题、解决问题构建知识框架形成批判性思维的过程。教师在设计教学活动时，务必要结合学生的学习特点和课程标准的教学要求，让学生在学习中体现主体性，同时使学生对知识的探究从表面向深度过渡，对知识依次进行基础理解、深层理解、迁移应用，将陌生的知识熟悉化、抽象的知识形象化、理论的知识实践化，让学生对知识充满渴望，并且通过自己的探索和应用建构知识体系，一步步丰富知识框架，为今后的成长积攒能量。

三、基于深度学习的初中化学实验教学环节

（一）创设情境，为实验做好铺垫

多数学生在刚开始接触化学时对化学实验并不熟悉，为了更好地让学生对实验有所了解，激发学生的好奇心，教师可以结合学生的生活经验以及认知水平，以讲故事、提问题、做游戏等形式为学生创设情境，通过图片、视频、语言等多方面的刺激，鼓励学生对实验进行探究。创设情境，不仅可以消除学生对课堂知识的陌生感，还可以调动学生的学习积极性，让学生在情境中学会独立思考，为实验探究打好基础，进而在教师的指导和帮助下掌握和内化实验重点知识。

（二）设计问题，强化知识建构

教师在开展实验教学时，可以依据实验教学目标为学生设计问题，激发学生的求知欲，引导学生由浅层学习向深度学习转变，最终在解答问题的同时学会深度思考，从而强化知识建构。教师在设计问题时应注意两点：第一，问题要依据学生的认知规律和知识框架来设计，目的是让学生学会应用学到的知识和已有的经验解决问题，从而获得成就感。第二，问题的设计要体现层次性，让不同层次的学生能够通过层层递进的问题拓展思维，最后实现知识建构。

（三）知识迁移，落实知识应用

当学生通过实验内化知识之后，教师可向学生展示生活中的化学问题或者现象，让学生应用所学知识解决生活中的问题，体现化学实验的价值。学生在迁移应用知识的过程中提升了自身的生活技能，积累了生活经验。这一环节是实验教学的重点，也是让学生体验实验设计的必要性和化学知识的实用性的关键环节。教师在设计这一环节时要强调学生的深度思考，进而完善实验教学的成果。

（四）课堂总结，回顾教学重点

课堂总结是深度学习的最后一个环节，也是教师引导学生构建知识框架的重要途径。课堂总结不仅要总结课堂知识，还要对课堂中学生疏忽之处或者不足之处进行整理和分析，进而引导学生对问题进行深度思考。除此之外，教师还要在课堂总结中帮助学生构建思维导图，让学生在思维的延展过程中回顾实验重点知识并加以记忆，最后将其应用于生活中，体现实验教学的实效性。

四、基于深度学习的初中化学实验教学案例

下面以“二氧化碳的制取与性质”实验为例，对基于深度学习的初中化学实验教学进行探究。

（一）教学目标

（1）组装实验器材，制取二氧化碳气体。

（2）通过实验探究二氧化碳的性质，并通过实验实现知识的迁移。

（3）通过实验探究培养学生的合作精神和探究意识，从浅层学习向深度学习转变，让学生自主构建知识框架，并在实验过程中发展核心素养。

（二）教学重点和难点

（1）教学重点：二氧化碳的制取。

（2）教学难点：二氧化碳的性质实验。

（三）教学过程

1.创设情境，引出实验

二氧化碳与我们的生活息息相关，但是学生对二氧化碳并不熟悉。为了让学生对本实验充满期待和好奇，教师可以在实验开展之前创设情境：有一种物质，植物的生长离不开它，被消防官兵所青睐，同时它也是全球变暖的主角，它到底是什么呢？请大家思考并猜测。

学生自主思考，回答问题。通过创设情境，引导学生认识二氧化碳这一物质，并对二氧化碳充满好奇。

设计意图：以猜谜语的方式创设情境，不仅可以吸引学生的注意力，活跃实验课堂气氛，还能让学生结合自身的认知和生活经验去认识二氧化碳，为接下来的实验探究做好铺垫。

2.提出问题，合作探究

教师引导学生思考问题：空气中如果没有二氧化碳会怎样？空气中的二氧化碳密度比空气大还是小？如何制取二氧化碳？并给出制取二氧化碳的化学方程式：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑。

首先，让学生以小组合作的形式对二氧化碳进行浅层学习，在此基础上对二氧化碳的制取进行探究，之后再根据教师给出的化学方程式设计实验，安装实验装置（如图1），实现深度学习。接着，教师对学生的实验装置进行指导，并引导学生结合自身的生活经验以及对二氧化碳的认识思考二氧化碳具有哪些性质，以及设计怎样的实验可以证明二氧化碳的存在。例如，二氧化碳可以用来灭火，说明二氧化碳不具有可燃性，那么如何设计实验来验证这一性质？

图1

学生通过实验验证二氧化碳的性质。例如，为了验证二氧化碳的密度大小，学生将两个烧杯分别放在天平的两端，并向一个烧杯中倒入二氧化碳，天平向哪个方向偏移那么哪边气体的密度就大。又如，在验证二氧化碳不支持燃烧这一性质时，学生将带火星的木条放入二氧化碳中，观察带火星的木条的变化情况，以此验证二氧化碳的这一性质。

设计意图：问题的提出激发了学生的探究意识，使其在浅层学习的基础上通过实验探究实现深度学习，即从二氧化碳性质的浅层学习向性质的探究转变，最终通过操作实验将二氧化碳的性质加以内化，构建知识框架。

3.课外拓展，实现迁移

教师表演“魔术”：向一个盛满紫色溶液的烧杯中通入二氧化碳，溶液瞬间变为红色。

学生从中可知二氧化碳可使紫色石蕊变红。

教师讲述故事：有个孩子吃了半个西瓜之后，将剩下的半个西瓜放入久未开封的地窖中，结果父母没有看到孩子回家，就去地窖中找，最后三人都被困在地窖中无一生还。随后提出问题：在遇到以上情形时应该如何应对才能确保人身安全？

设计意图：课外拓展的目的是让学生对本节课学到的知识进行迁移，学会运用二氧化碳不支持燃烧这一性质解决问题。这样既能巩固课堂知识，又能体现化学实验的价值和意义，培养学生的学科素养。

4.实验总结，强化巩固

实验结束后，教师和学生一起讨论、回顾课堂知识点，关注实验操作的失误，总结课堂重点，从而加深印象，强化记忆。涉及如下具体内容：

（1）二氧化碳是无色无味的气体。

（2）二氧化碳的密度比空气大。往天平上的两个烧杯中的一个倒入二氧化碳，天平指针向二氧化碳端偏移，从而验证了该性质。

（3）二氧化碳不燃烧也不支持燃烧。将带火星的木条放入盛有二氧化碳的烧杯中，火星熄灭，从而验证了该性质。

（4）二氧化碳可以使紫色石蕊变红。这一性质可以作为二氧化碳的验证性实验来实施。

设计意图：教师从二氧化碳的物理性质、化学性质以及实验验证等方面对实验进行总结，帮助学生回顾实验过程和结论，让学生在心中构建化学思维导图，牢固掌握二氧化碳的制备及其性质。

教师结合二氧化碳的性质提出生活实践问题：二氧化碳除了可用来灭火，还有哪些用途？生活中为了给鸡蛋保鲜，人们常常用石灰水制作鸡蛋保鲜剂，请解释一下其中的原理。

学生通过回答问题，体会化学给生活带来的便利，并且能够在教师的指导下思考生活中二氧化碳的作用，为接下来的应用学习打好基础，最终发展自身的化学素养和实验技能。

设计意图：通过思考生活中二氧化碳的应用，让学生对本节课的知识加以巩固，并在应用中体验化学知识的实用性，最后在知识的迁移过程中落实深度学习；在构建知识体系的同时，完成本节课的实验教学目标。

在初中化学实验教学中开展深度学习，有利于学生思维的提升和知识的建构，并且还能让学生掌握和应用化学知识解释生活现象和解决实际问题，实现知识的迁移，体现化学学习的价值和意义。当下基于深度学习开展化学实验教学还需教师继续深入研究，以提高探究性实验的效率，进而实现教与学的共同进步与发展。