基于“实景课堂”的化学深度学习策略

信息时代，深度学习受到了前所未有的关注。湖北名师工作室主持人熊云贵带领工作室成员深度挖掘化学教学资源，自主开发了“实景课堂”化學教学法，并结合化学教材内容，研讨了“工业合成氨、硫酸工业、硅酸盐材料、乙醇、污水的重生、化学电源、氯碱工业、PVC工业”等教学案例，探索出促进学生深度学习的化学教学策略。

“实景课堂”是应用现代通信技术，将科研场所和工厂、企业的生产车间等场地的实际工作场景实时传输到课堂教学中，实现学生与授课教师、外景教师互动交流，授课教师与外景教师联合施教的课堂教学样态。“实景课堂”打破了传统课堂对教学场所的限制，拓展了学生学习的空间，延伸了教学的深度和广度，有利于深度学习真实发生。

一、提供真实学习场景，促进深度思考

实景课堂上，授课教师、外景教师（如化工专家等）密切配合，结合教学实际，为学生提供真实的学习场景，引导学生深度加工所学内容，并联系工业生产实际，应用所学内容解决问题，从而促进学生深度思考，实现学用结合。

深度学习强调学生围绕具有挑战性的学习主题，对学科知识加工处理，从而获得更高层次的认知。实景课堂教学能够更好地实现这一目标。如教学“硅酸盐材料”时，授课教师现场视频连线水泥生产厂，先引导学生观察水泥生产的过程，解释球磨机的使用原理（通过碾碎固体来增大固体的接触面积，以提高反应速率），再引导学生理解水泥生产车间设立“禁止吸烟”标识的原因，即生产水泥时用煤做燃料，煤经过球磨机变成煤粉，吸烟容易引起煤粉爆炸。又如教学“PVC工业（氯乙烯生产）”时，授课教师引导学生结合外景教师（工厂工程师）讲解的工艺流程，思考“为什么乙炔和氯化氢的反应温度一般为110～180℃？乙炔和氯化氢的体积比为什么要控制在1∶1.05～1.1之间？”等深层问题。一名学生回答：温度过低，化学反应速率慢，转化率低；温度过高，触媒（氯化汞）易升华且易被还原为汞，降低触媒寿命。另一名学生回答：乙炔过量易使触媒还原而失去活性；氯化氢过量不但会增加消耗，而且会增加生成二氯乙烷的副反应。来源于生产实践的化学问题具有较强的综合性，能够促进学生对化学知识的深度思考，帮助学生形成对化学知识的整体认知。

深度学习强调学生主动思考，主动获取知识、解决问题。实景课堂教学中，学生可以跟随摄像机的镜头观看实际生产的工艺流程，真实的场景能有效激发学生主动提问。如实时观看硫酸生产车间时，学生注意到硫黄是露天放置的，便主动提出“露天放置的硫黄下雨的时候怎么办？雨水会导致后续生产中出现杂质吗？”等问题。这样的实时提问通常由外景教师即工程师来解答：“硫黄虽然燃点低，230℃即可引燃，有一定危险性，但它的燃烧速度不快，如果密闭放置，硫黄粉尘量比较大的时候反而容易造成粉尘爆炸。工厂一般都是露天放置，即使下雨，硫黄也是不溶于水的。同时，硫黄堆场上的喷淋装置和消防装置都很齐全，安全方面可以保证。”这样就解开了学生的疑惑，保护了学生主动思考的积极性。

深度学习强调创新能力的培养，而创新思维是创新能力的核心。化学教学中，如何引导学生从非常规视角思考问题、提出解决问题的创新方案，进而产生独到且有社会意义的思维成果呢？实景课堂教学有利于这一目标的达成。实践中，一些化工厂的设备或者工艺流程与教材所讲的内容有不一致的地方。对此，授课教师在教学中因势利导，和工程师一起引导学生分析化工厂采取和教材不同的设备或者工艺流程的原因，培养学生具体问题具体分析的意识和创新精神，帮助学生体会“从书本知识到社会生产实践”的跨越。教材介绍的合成氨的催化剂是铁，但湖北宜化合成氨厂实际使用的催化剂是四氧化三铁，实景教学中，工程师故意问学生这与教材知识是否矛盾。在工程师的引导下，学生交流得出：合成氨的原料是氮气和氢气，氢气能够将四氧化三铁还原为铁，所以用四氧化三铁做催化剂的实际做法与教材知识并不矛盾。这样教学，提高了学生对教材内容和实际生产的差异的理解，促进了学生创新思维的发展。

二、拓展学科视野，助推持续探究

化工生产中，每种合成工艺都是化学家经过大量实验探究才得到的，同时，化学家一直通过研究来革新、完善生产工艺。这种探究过程本身就是一种深度学习。实景课堂教学中，教师可以引导学生了解与教材内容紧密相关的化工研究史、生产史，通过不同的形式拓展学生的学科视野，让学生从科学家的探究思路中汲取养分，增添深度思考、持续探究的动力。

例如，教学“工业合成氨”时，教师用微课呈现“合成氨的由来”故事：“我国古代劳动人民有句谚语，‘庄稼一枝花，全靠肥当家’。19世纪以前，农业生产所需氮肥的来源主要是有机物的副产物和动植物的废物，如粪便、种子饼、屠宰废料、腐烂动植物等。随着农业和军工业生产的发展，建立规模巨大的合成氨工厂成为人们的迫切需求。在合成氨的研究方面，德国化学家哈伯和波施整整花了5年时间，做了两万多次实验，才生产出能够在高温高压下长期操作的合成氨装置，探索出合适的催化剂‘铁’，并于1913年建立了世界上第一座大规模的合成氨工厂。由于哈伯和波施的突出贡献，他们分别获得1918年度、1931年度诺贝尔化学奖。人们赞颂他们是‘用空气制造面包’的圣人，为人类带来丰收和喜悦。”经过学习，学生了解到现代化工厂合成氨的主要原理和历史上科学家的探究成果是一致的。这样教学充分调动了学生学以致用、科技创新的激情，使学生有了更充分、深入的学习体验。教师还可以让学生自己查阅相关历史并在课堂上分享、交流，以激励性评价促进学生持续探究。

三、了解产业发展实际，深化情感体验

深度学习是触及学生心灵的学习。触及学生心灵的学习能触发学生的情感和思维，调动学生深层的学习动机与已有经验，有利于学生的学习从深度理解走向实践创新。实景课堂教学中，教师引导学生了解我国化工生产的巨大成就，能帮助学生树立民族自豪感，激发学生勇于创新的精神；引导学生了解我国化工生产的短板，能增强学生学习化学并应用化学改善生产的责任感和使命感。

教学“氯碱工业”时，教师先引入“兴发集团展厅”实景。外景教师介绍了部分由兴发集团自主研发的经济价值高、市场前景好的产品，如黑磷和电子级硅蚀刻液。黑磷是磷的一种同素异形体，它在外观、性能和结构上都很像石墨，呈现黑色、片状，并能导电，主要应用于光电催化、生物医药等领域。黑磷的经济价值高，价格高达2000元/克。电子级硅蚀刻液是用于芯片的高选择性蚀刻液，它的研发突破了发达国家在该领域的技术封锁，为芯片国产化提供了配套服务。学生听了外景教师的介绍，为我国化学科技发展所取得的成就感到高兴，民族自豪感油然而生。随后，教师引入“兴发集团氯碱车间”实景。外景教师介绍：“工厂投资1.4亿元的电解槽采用的是外国技术，其中离子交换膜1.2万元/张，依靠进口。在国内，离子交换膜的生产从2010年进入工业实验阶段，目前还在试验中。”这既增强了学生学好化学的紧迫感，也激发了学生勇于创新、投身化学科研的强烈愿望。如此，在后续教学中，学生往往会主动询问工程师“这套生产设备是不是我国自主设计的？它在世界上是不是最先进的？”等问题。

（作者单位：宜昌市夷陵中学）