指向深度学习的高中化学课堂教学实践研究——以鲁科版《化学反应原理》“盐类水解”为例

福建 黄清辉 张贤金

《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称《课程标准》)明确指出：普通高中教育的任务是促进学生全面而有个性的发展，为学生适应社会生活、高等教育和职业发展作准备，为学生的终身发展奠定基础。帮助学生形成终身学习能力是促进其终身发展的关键因素，而深度学习对学生提升学习能力非常有帮助。在新《课程标准》背景下，教师要转变传统的教学观念，改变传统“满堂灌”的教学模式，促使学生由被动学习转入自主学习，由浅层学习转入深度学习，由文本学习转入项目式学习，由知识学习转入素养学习。本节课以鲁科版《化学反应原理》模块中的“盐类水解”为例，探讨教师在化学课堂教学实践中如何有效地开展深度学习，促使学生对化学知识进行深度理解，达到提升学生化学学科核心素养的目的。

一、深度学习的内涵及特征

深度学习又称为深层学习，指的是学习者在理解学习的前提下，对新的知识、新的思想进行批判性地学习，并将新的知识、新的思想与已有认知进行深度融合，然后再与众多思想充分整合后形成新的认知体验，并将其迁移到新的问题情境之中，用作分析问题和解决问题的一种重要方式。1956年，布卢姆等人在认知学习领域中把教学目标按照从低级到高级的层次依次划分为识记、理解、应用、分析、综合和评价等六大认知维度。从认知维度划分来看，学习有深浅层次之分。深度学习理论把学生仅停留在识记、理解层面上的认知水平纳入浅层学习的范畴。进行浅层学习的学生具有以下几个特性：①知识学习方面，仅能对知识进行重复记忆，理解简单、肤浅，缺乏质疑的学习态度；②学习内容方面，将知识看成独立、无关联的片段去记忆，忽视有机整合；③学习过程方面，被动、消极地接受知识，轻视主动建构与反思；④学习应用方面，对知识只进行简单复述、机械训练，而忽略迁移运用和问题解决。而深度学习是一种积极主动、具有批判性、有意义的学习方式，要求学习者能够进行理解性的学习，利用批判性的高阶思维思考问题，建构完善的知识体系、对知识进行有效迁移，实现对真实问题的解决。进行深度学习的学生具有以下五个重要的特征：①批判理解，对新知识进行深度批判，加深对复杂概念、原理的深度理解；②信息整合，对多学科、跨学科的知识进行整合，理清知识间的逻辑关系，促进自身认知的不断发展；③建构反思，对信息的科学性作出深度批判；④迁移运用，转变自身学习方式，学会问题解决的思想与方法；⑤高阶思维，内容涵盖分析、评价、创造等高阶认知水平。在化学教学中，教师应该设计明确的教学目标，整合教学内容，引导学生深度参与学习活动，促进学生对核心概念、化学用语、物质性质及制备等知识的深度理解，让学生获得有意义的深度学习体验，从而帮助学生建构化学基本观念网络，培养学科核心素养。

二、指向深度学习的“盐类水解”课堂教学实践研究

1.指导思想与理论依据

《课程标准》明确表示化学教学要坚持以发展学生化学学科核心素养为主旨的基本理念，扎实开展“素养为本”的课堂教学实践活动。在深度教学的过程中，教师可以采取问题解决的项目式教学模式展开教学活动。问题解决的项目式教学模式是一种以问题为主线的教学活动，在问题解决中，学生在掌握了基础知识与基本技能的同时，主观能动性及思维品质也得到调动和提升。本节课教师通过创设一系列问题情境，紧紧围绕问题探究开展教学活动，在帮助学生获取化学知识的同时，也培养了学生的高阶思维品质以及问题解决的能力。

2.教学目标

①学生能从微粒观的视角分析部分盐溶液呈现酸碱性的原因，建立盐类水解的概念。

②学生能正确书写盐类水解的化学方程式和离子方程式，建立盐类水解的思维模型。

③学生能运用类比、分类、归纳等方法探究盐类水解的规律，理解盐类水解的实质。

④学生能运用盐类水解的原理，解释生产、生活中与盐类水解相关的化学问题。

3.教学难点的分析与确定

盐类水解知识的综合性很强，包括水的电离、弱电解质的电离、化学平衡、溶液酸碱性等化学知识。盐类水解的原理也比较抽象，学生需要借助微粒观、平衡观、转化观等化学学科观念进行分析，学生理解盐类水解相关知识比较困难，教师可以通过创设问题情境、实验探究、flash动画等教学方式来促进学生对盐类水解知识的深度理解。

4.教学主要过程

环节一：新课引入，发现水解

【分组实验】魔术引入：用蘸有“水”的毛笔，在“白纸”上写出红色“平衡”两字。

【问题导入】化学平衡是什么？水中存在化学平衡吗？常温下，水中的c(H+)和c(OH-)分别为多少？水的电离平衡影响因素有哪些？这些因素发生改变时，平衡怎样移动？重新建立平衡后，c(H+)和c(OH-)大小关系如何？溶液是呈酸性、碱性还是中性？

设计意图：教师通过问题串引入，让学生对水的电离平衡有更深的认识。从微粒观视角分析c(H+)和c(OH-)的相对大小，结合温度、浓度等影响化学平衡移动的因素相关知识，让学生了解溶液呈酸碱性的原因，为后面盐类水解的教学建立知识储备。

【问题探究】如何使水电离出的c(H+)或c(OH-)减小呢？从复分解反应条件的视角思考加入哪些离子可以达到目的？哪些离子会与水电离出的H+或OH-反应？能否直接加入酸或碱溶液？如何用离子方程式表示这一过程？向水中加入CH3COONa固体后，水的电离平衡如何移动？溶液中c(H+)和c(OH-)大小关系？预测一下CH3COONa溶液显酸性、碱性、还是中性？

设计意图：教师带领学生复习非氧化还原反应类型的离子反应的发生条件，帮助学生对陌生信息作出理解和批判，培养学生科学探究和证据推理的化学学科核心素养。

环节二：实验探究，认识水解

【实验探究】分别用酸碱指示剂及广泛pH试纸测定醋酸钠溶液的酸碱性。

【小组讨论】以醋酸钠溶液显碱性为例

①溶液中存在哪些物质的电离？这些物质电离有何特点？

②醋酸钠溶液本身能否电离出OH-？溶液中的OH-到底来自哪里？

③醋酸钠溶液中存在哪些微粒？哪些微粒之间会反应？微粒之间反应会造成什么结果？

④用离子方程式表示醋酸钠溶液显碱性的原因。

【多媒体动画演示】醋酸钠溶液中各种微粒之间的相互作用。

设计意图：教师设计一系列问题串，引导学生设计子问题去解决复杂问题；采用flash动画演示，生动形象地反映出粒子之间的作用原理；教师引导学生用微粒观、平衡观等化学学科观念深度分析、解决化学核心问题。

【学生预测】氯化铵、氯化钠溶液显酸性还是碱性？

【小组讨论】学生参照醋酸钠溶液的水解模型对氯化铵、氯化钠溶液展开分析，并讨论盐类水解的概念、本质。

设计意图：知识迁移是一种极其重要的思维方式。教师引导学生利用已有的认知体系分析新情境下的化学问题，是培养学生关键能力的重要方式。

【思考】碳酸的电离有何特点？碳酸钠水解的离子方程式该如何书写？哪个方程式是引起碳酸钠呈碱性的主要原因？水解反应的逆过程有何特点？

设计意图：盐类水解的离子方程式是本节教学的难点之一，尤其是多元弱酸根离子的分步水解，学生理解起来比较困难。设计此问题主要是为了让学生对碳酸的分步电离特点、化学平衡移动原理等相关知识进行有效提取，以此来突破本节的难点。

【结论二】盐类水解离子方程式特点：可逆、微弱、分步。

【问题探究】如何通过设计实验，探究碳酸钠溶液中存在水解平衡？

【设计方案】

①向碳酸钠溶液中加入稀硫酸，用广泛pH试纸测反应前后的pH。

②将碳酸钠溶液加热，用pH计测前后的pH。

③将滴有酚酞的碳酸钠溶液加热，观察溶液颜色变化。

④向滴有酚酞的碳酸钠溶液中滴加氯化钡溶液，观察溶液颜色变化，并用pH计测前后的pH。

【小组讨论】教师组织学生对以上方案进行逐一评价，指出各种方案的优缺点，并用实验加以验证。

设计意图：这样教学有利于帮助学生发现和提出有探究价值的化学问题，并依据探究目的不断地优化实验方案，再一次将盐类水解概念的核心知识、本质引向更深、更高的层面。

环节三：深化探究，应用水解

【分组实验】预测浓度均为0.1 mol·L-1的KNO3溶液、Na2SO4溶液、AlCl3溶液、Cu(NO3)2溶液、KF溶液、NaCN溶液、CH3COONH4溶液的酸碱性，并用pH计分别测定其pH。

【问题探究】

①盐溶液的酸碱性与什么因素有关？

②盐的类型与溶液的酸碱性有何关系？

③为什么同样浓度的KF溶液、NaCN溶液，pH会有差别？

④为什么CH3COONH4溶液呈中性？预测一下NH4F溶液的酸碱性。

⑤盐类水解的规律有哪些？盐类水解的本质是什么？

⑥盐在水溶液中的各种问题解决的一般思路是什么？

设计意图：教师引导学生利用已建构好的盐类水解模型预测未知溶液的酸碱性，同时通过分组实验验证学生的猜测，从理论和实践两个层面去证明水解模型的合理性，这是探究教学的本源。

【交流讨论】

①列举生活、生产中几个与盐类水解有关的例子。

②用蘸有“水”的毛笔，在“白纸”上写出红色“平衡”两字的解释？

③当被黄蜂或蜜蜂叮咬后，应如何利用家庭中常用的物质加以处理？

设计意图：教师通过联系生产、生活中与盐类水解有关的实际例子，让学生充分感受到化学与生产、生活的密切联系，同时培养学生理论联系实际及应用化学知识解决实际问题的能力，进一步发展学生的学科核心素养。

三、指向深度学习的高中化学课堂教学实践反思

1.将学习者的经验和最近发展区作为深度学习的前提

在教学过程中，教师如果只是一味创设一些高深的问题情境，远远地脱离学生学习的“最近发展区”，必然会降低学生学习的积极性和主动性，这种一味地追求教学内容深度与难度的教学并不是真正意义上的深度学习教学；反之，如果教师提出的探究的问题过于简单，学生只要通过阅读教材就能直接找到答案，而不需要过多的思考和联系，这样的教学也将失去应有的意义。教师在组织教学的过程中要有预见性，每个环节教学前需明确：学生的起点在哪？该环节的教学后，学生又能站在什么高度？经过这个环节教学后，学生的潜能有何变化？教学的功能与价值就是在于教师懂得何时去引导，往哪儿引导，引导到什么程度，达到什么效果。教师通过引导促使学生加深或反思自己对学习内容的感悟，学生的疑惑也将一步步得以解答，进而帮助学生形成超越自我的真实学习体验，提升学生的化学学科核心素养。

2.基于开放式、探索性的问题促进学生高阶思维的发展

在教学过程中，教师设计的问题主要分两大类：一是封闭式的问题，问题具有被动性、封闭性、指向性的特征；二是开放式的问题，问题具有开放性、思考性、探究性的特征。教师如果盲目地设计封闭式且没有逻辑关系的问题，学生在回答这些问题后依旧无法对化学概念与原理有一个深度感知，那么这样的问题价值不大。而开放式的问题则是建立在事实性知识基础之上的，学生在回答问题时需要不断地主动调查、研究、反思已有知识，利用高阶思维的方式深度分析事实，从而得出正确结论。开放式问题的创设，能引导学生的学习走向更深层次的讨论、探究，让学生感受到已有知识与物质世界之间的联系，进而能够真正地帮助学生实现深度学习，以更深层次的理解力构建化学知识体系，从而发现更具本质、价值的东西，促进学生高级思维的发展。

3.基于“教—学—评”一致性促进深度学习

美国课程专家艾里克森认为：学习重心应从记忆事实转移到理解可迁移的核心概念和对更为根本的知识结构进行深层理解，培养和发展思维能力。《课程标准》表示教师要重视和落实“教—学—评”一体化，使每位学生的核心素养得到不同程度的发展。教师课堂教学是一个以目标为导向，在教学计划的指导下，不断突破困难，矫正观点最终达到教学目标的过程。而“教—学—评”一致性是指在学习目标引领下的教师的教、学生的学、课堂的评价达成一致、形成合力，从而真正实现高效课堂。“教—学—评”强调一致性地思考学习目标—评价任务—学习活动，它不仅关注学生对知识的深层次理解，更加关注学生高阶思维的发展过程。“教—学—评”一致性是促进学生深度学习的有利抓手，是实现学生核心素养培养的有重要保障。

基金项目：该文为三明市基础教育科学研究2020年度专项课题“基于项目式学习促进学生化学深度学习的教学实践研究”(ZXKTM-2064)阶段研究成果。