基于深度学习的初中化学复习课设计与反思*——以两节化学方程式复习课教学为例

万雨喆

深度学习是一种基于理解，指向结构化知识获得、高阶思维培养、迁移能力发展的学习策略[1]，能有效发展学生的核心素养。《义务教育化学课程标准（2022年版）》，进一步细化了课程育人导向，明确提出了要从化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任几方面培养学生的核心素养。由于复习课涉及的知识具有整合性，所以它在学科核心素养培养上比新授课更有价值[2]。因此，在化学教学中，选择合适的学习策略进行复习课深度学习教学设计显得尤为重要。

一、化学方程式的复习课教学困境

初中化学教学中，化学方程式的学习是学生尝试联系宏观与微观，由事实记忆走向概念理解的关键过程。同时，化学方程式也是变化观、条件观、微粒观、守恒观、能量观等化学观念的集中体现[3]。作为文字表达式和符号反应式的“升格”，化学方程式还是化学学科符号之美的体现[4]，表现出了化学作为自然学科的严谨与优雅。更重要的是，化学方程式是初中化学学科启蒙性的代表，是高中离子方程式、电极反应式和热化学方程式的基础。在化学方程式的复习课教学中，学生会存在以下问题：

（一）学习观念陈旧，迁移应用不足

从教学观念看，教师与学生都会存在“方程式学习主要靠背”的想法。学生在学习方程式前，多是在接触身边的空气、水等事实性知识，即使采用机械记忆、重复训练等被动学习策略也能取得不错的效果。而化学方程式的学习，要求学生从事实记忆走向概念理解。如果学生在复习课上仍旧采用低效的浅层学习策略，便会造成“死记硬背能行，换个题型不会”的局面，无法面对新情境下的问题，迁移能力得不到发展。

（二）微观教学不足，高阶思维缺失

从认知难度看，通常认为方程式的宏观表征不是学习的难点[5]，而微观世界的不可观测性，决定了学生难以理解微观概念。化学方程式作为宏观世界与微观世界的桥梁，本应充当学生宏微表征转换的工具，但方程式本身又具有符号的抽象性，注定了学生使用方程式是有难度的，尤其在面对陌生的物质时。因此，若复习课不能重视微观的教学，让学生熟悉从微观角度理解方程式，必定会影响学生高阶思维的发展。

（三）三重表征割裂，知识整合性差

从教材编排看，三重表征，即从宏观、微观、符号三种不同视角对观察到的变化进行表征，是化学独有的学科思维方法，其培养和发展要在长期的教学过程中进行，而教材往往会将宏观物质、微观粒子和化学方程式放在不同的章节编排。如果缺少教师整合，过长的学习周期就会影响学生对知识的整体把握，这是学习化学方程式的客观困难。复习课的情境选择更灵活，便于迁移能力的发展；更易设置有深度的问题，提高课堂思维容量；能涉及更多知识，对知识的关联整合更好。因此，对化学方程式进行复习教学能有效解决上述学习困境。而实际教学中，教师更关注物质性质等事实性知识的复习，对概念原理类知识的复习重视不足，化学方程式也成为多数学生初中化学学习的分水岭[6]。

基于深度学习的化学复习课教学，是在教师引领下，学生围绕有挑战性的情境主题，开展以化学实验为主的多种探究活动，从“宏-微-符”结合等视角，运用学科特有的思维方式，解决综合性的复杂问题，获得结构化的学科知识，促进核心素养发展的过程。因此，基于深度学习的复习课能有效解决化学方程式的教学困境。深度学习在教学设计中体现为挑战性学习情境、深度学习目标、深度学习活动和持续性评价四大要素[7]93。

二、基于深度学习的化学方程式复习课教学设计

2022年1月，苏州市举行了初三化学年会暨教研活动，有两节课——“再探化学方程式”和“化学反应中的条件”，都围绕“化学方程式的复习”进行了精心设计，从不同角度体现了深度学习策略的应用。

（一）知识分析，确立挑战性情境

确立情境主题，是进行基于深度学习的复习课教学设计的首要任务，其关键在于把握知识结构[7]93，明晰核心素养导向。实际教学中，教师很容易重视某一章节内容，忽略教材前后联系；重视单一知识点传授，忽略学生整体素养发展。因此教师应当依据“学习起点—基础知识—素养目标”的线索，整合地分析知识结构，重在挖掘知识承载的素养目标。明确教学涉及的知识与素养内涵后，我们才能选择与之相应的挑战性情境。有挑战性的情境应当与社会、生产、生活联系密切，涉及的问题真实有意义，能在情境展开过程中充分运用学科知识解决问题，彰显学科价值。

在“再探化学方程式”的复习课设计中，教师首先结合课标、教材分析出，常见反应的积累、质量守恒定律的掌握、化学式的书写和方程式的基本概念是学生具备的浅层基础，而复习课应向核心素养的四个方面——观念、思维、能力、价值层面进行深度拓展。如从学科观念与思维的角度考虑，方程式的教学中，学生应在已掌握的反应基础上，归纳共性，形成反应的转化观、条件观和能量观，重点是要知道物质是能通过化学反应进行转化的、知道物质转化是需要一定条件的、知道反应是可以通过条件进行调控的、知道调控过程中是有能量变化的等。CO2与H2O的反应就是一个培养化学条件观念的好例子，同样的反应物，在直接接触时产生碳酸，在绿色植物体内却可以生成葡萄糖和氧气，前者反应前后能量变化不大，后者却有显著的储能作用。科学家能人为模拟光合作用的发生，体现调控化学反应的重要意义。结合CO2人工合成淀粉的前沿成果，可以确定CO2的资源化利用是真实新颖、素材丰富、探究性强的挑战性情境主题。

（二）目标引领，规划深度学习内容

复习课深度目标的确立、学习内容的规划，要指向学生高阶思维、迁移能力的发展。就化学学科而言，具体体现为能从“宏-微-符”三重表征、证据推理等视角，引导学生运用比较、分类、分析、归纳、创造等方法解决真实情境中的问题。如“再探化学方程式”就从宏观、微观、符号三个维度探讨化学方程式的应用，确立如下目标：1.通过不同化学方程式的对比，理解化学变化的能量特征，理解条件对反应的调控作用；2.通过微观模拟，理解化学变化的实质，能运用其微观实质解释“绿色化学”的含义；3.掌握化学方程式作为计算工具的方法，知道定量研究对实际生产的指导作用；4.通过对物质性质的分析，选择合适的反应作为方案原理，进行实验方案的设计，感受化学方程式在生产生活中的应用；5.了解科技研发过程，体会化学对社会、对生活的促进作用。

教学目标指明了课堂应当教到什么程度，而教学内容则是进一步落实了怎么教和教什么的问题。因此，教学内容规划的重点是联系情境，将目标的实现转换为情境问题的解决（怎么教）和学科知识的承载（教什么）。如“再探化学方程式”目标1的内容可以确定为让学生比较CO2通入水中和光合作用两个反应的生成物、能量变化，思考为什么同样的反应物会发生不同的反应；而目标2的内容可以确定为让学生通过模型搭建、感受CO2与H2制备甲烷和甲醇的反应过程，巩固化学反应的微观实质，理解“绿色化学”的含义，了解其关键区别在于不同催化剂的选择。同时要注意，内容的规划还应注意不同环节的权重和联系。如目标2、3、4重在方程式的微观探析和综合应用，应当是教学的重点与难点，需要分配更多的时间，其中体现出的条件观念，又是对目标1的呼应。

（三）问题探究，促成深度学习活动

化学是以实验为基础的学科，以实验为主的探究活动对学生的素养发展有着重要的作用。实验活动的设计应当能激发兴趣、帮助理解、培养学科思维。在探究活动中，学生具备的生活经验、已有学科知识、观察到的现象就是活动开展的浅层基础，教师设计的问题应当具有一定的深度，通过追问多问、制造认知冲突等形式带领学生挖掘活动包含的深度内容，在解决问题、完成活动的过程中发展学科思维。

“化学反应中的条件”一课由学生熟悉的燃烧匙提出问题：为什么燃烧匙多是铜制，而非铁制？而后从金属性质的角度展开追问：为什么铁器更易生锈？铜生锈还需要满足什么条件？铜与铁还有什么差异？让学生理解：除了金属性质外，反应物的浓度也能影响金属的生锈；铜的导热性更好也是要考虑的因素。

追问是引导学生深度学习的手段，合理的追问可以帮助学生解决难点，但过度的追问会降低问题难度，使学习者停留在浅层学习。因此，教师应根据课堂情况、学生能力、探究兴趣等确定追问的程度。“化学反应中的条件”一课中，设计了这样一个探究活动：要求学生观察铜片在加热时的颜色异常。学生们会发现上表面的铜片和下表面火焰外围的铜片都变黑了，这与他们的认知一致；而直接与火焰接触的铜片部分却仍旧保持金属光泽。针对这一反常现象，教师并没有过多地追问“是不是黑色物质又变回了铜，是不是有其他物质参与了反应？”，而是交给学生讨论。看似问题难度很高，但此时学生由于观察到了异常现象而兴奋，思维活跃，探究意愿强烈，完全可以将课堂交由学生主导。最后学生也确实得出了结论：反应中应该还有酒精蒸气的参与，起到了还原铜片的作用。

三、基于深度学习的化学复习课评价反思

持续性评价是结合学生评价与教师评价，让评价过程在课堂中、课堂后持续，更好地起到引导教学、促进认知的作用。复习课中，教师应以观察、问答等方式引导学生评价，并以教师评价总结。评价的内容应指向活动的设计目标，围绕学科知识、问题思维、能力体现、价值观念等方面进行。

“再探化学方程式”的教学中，对“能用什么物质与CO2反应制备甲醇”这一问题，学生甲提出可以用H2O与CO2反应制甲醇，同时得到氧气，而学生乙则提出应当用H2与CO2反应只得到甲醇。面对分歧，教师通过“你认为另一位同学的方案有什么缺陷？”“有什么证据能支持你的说法？”“有没有不同意见？”等引导性语句让学生互相陈述理由。讨论后开展评价，学生甲认同乙的方案从原子利用率的角度更优。总结时，教师首先肯定了学生解决问题体现的守恒观念和正确书写方程式的能力，接着分别表扬了甲、乙两种方案在原料获取和环保理念上的优点，最后告知学生，两种方案都有研究文献支持，区别在于人们会依据条件不同，选择合适的反应。

囿于公开课的性质，评价难以做到在课堂后持续，缺少诊断性、终结性的支撑。一线教师在日常教学中，应当有意识地、阶段性地采取这两种评价方式，尤其是在章节、主题复习后对教学设计进行反思修正。如在方程式复习课后，教师可以结合学业质量描述，从宏、微、符三个维度编写质量评测量表，教会学生自评和互评，并尝试将文字描述、等级赋分等形式结合，将教学评价变为一个学生参与、学生关心的环节。

除了针对学生认知的显性评价外，教学中还会生成隐性的指向教学设计本身的评价。这些评价来源于学生对所学知识是否认同、学生的元认知能力是否得到发展等要素。一节课要让学生发自内心地感受到学到的知识是有用的，付出的代价是值得的，同样离不开有深度、有广度的教学素材支持。就化学学科而言，与科学-技术-社会-环境（STSE）关联紧密的信息更能驱动学生主动学习、深度学习。这也告诉我们广大教育工作者，深度学习的群体不应只是学生，还有为了完善教学而不断努力的教师。