素养为本的深度学习作业设计

韩建丰 高凌蕊

摘 要 “化学反应的速率与限度”在高中化学知识、能力和素养体系中占据重要地位，是“化学反应原理”知识学习的起点。教师在高一教学中采取深度学习方法进行课堂教学设计和课后作业设计，以帮助学生做好高二年级深度学习的准备。“化学反应速率和化学平衡”“溶液中的离子平衡”两部分是学生学习的难点，教师可以借助教育技术进行作业设计和分析，帮助学生形成学习过程性评价与数据分析，进一步落实化学学科核心素养。

关键词 高中化学 化学反应限度的认知 深度学习 作业设计 技术赋能

新课程改革要求落实先进的教育理念，积极推进人才培养模式的变革，教师的教学方案和作业设计方案也应随之变化，指向深度学习的作业设计研究，能够促进教师教学的专业化发展和学生的化学学科核心素养发展[1]。

在建构主义学习理论、认知理论、化学学科核心观念等相关理论基础上，开展指向深度学习的高中化学作业设计是深化教育改革的必然。本文以“化学反应的速率与限度”一节中“化学反应限度的认知”作业设计为例，阐述指向深度学习的化学作业设计的关键技术和实施策略，即“确定学习主题”“确定层级分明的学习目标”“延用、创新并撰写评价任务”“撰写学法建议”“设计学习具体过程”“检测作业成果”“设计和利用作业反思进行再提升”等，并借助现代教育技术进行课堂构建及作业设计与追踪。

一、指向深度学习的高中化学作业设计概念梳理

（一）深度学习作业设计与核心素养落地的关联

普通高中新课程改革要求开展基于学生主体的建构学习、探究学习和问题解决学习，促进学生学习方式的转变，不断地提升自身的化学学科核心素养。深度学习作业设计是一种基于学生立场，强调学生自主构建或社会构建知识和经验的具体实施媒介，符合发展学生化學学科核心素养的要求[2]。为落实学生本位的课堂教学延伸，促进学生化学学科核心素养发展，开展基于化学学科核心素养的高中化学作业设计与实践势在必行。通过问卷调查，笔者了解了高一学生的化学学科核心素养发展情况以及在化学学习中存在的问题。在此基础上，结合化学学科核心素养的培养要求，探讨了基于化学学科核心素养的高中化学作业设计的原则和策略，选取“化学反应的速率与限度”一课为例进行论证。研究结果表明：素养为本的高中化学作业的实施有助于培养学生的化学学科核心素养，提高化学学习成绩，促进深度学习。

（二）深度学习作业设计的特征

基础教育课程改革在内容、方法、目标、评价等方面给高中化学教学指明了方向。评价是教学过程的重要环节，是课堂教学实施的延伸[3]。新课程的实施要求化学教师抛弃应试教育思维，改变“题海战术，以量取胜”的作业观。依照新课程标准、参考现行高中化学必修教材，归纳作业设计的基本特征：重点落实和发展的化学基本观念；建立化学基本观念与具体内容之间的联系；在真实情景下解决问题；建构系统化的化学知识体系；培育学生创新思维和社会责任感。这五方面特征既是深度学习的特征，又是核心素养落地的直观表现。同时，作业作为课堂教学的重要组成部分，能够反向提升教师教学能力、提升课堂教学质量[4]。

作业被视为“课堂教学的延伸和补充”。若作业内容局限于学科知识范围，远离学生生活和社会实际，则会导致学生无法顺利地构建化学知识体系。若作业形式单一，强调死记硬背和机械训练，作业则成了教师强加给学生的沉重负担，失去了应有的意义。

新课程标准指导下的作业，应该充分体现新课程理念和化学学科特点，成为学生课外、校外的一种生活过程和生活方式[5]。课后生活也应该多姿多彩，因而深度学习视域下的化学作业设计还应该具备趣味性、跨学科融合、开放性等特征。

在设计作业时，要兼顾深度学习思想的贯彻和试题来源，并应用能够跟踪学生作业过程与成果的教育技术。并在学生前测、作业、后测中都有辅助分析工具，能够及时了解学生的真实情况。

二、“化学反应限度的认知”学习中学生迷思概念的调查

化学平衡思想在高中化学知识体系中占有重要地位，是学习化学的重要思维工具[6]。但是对于“化学反应原理”模块知识，学生学习起来困难较大。通过对高二学生的后测数据分析得知：“化学反应速率和化学平衡”“溶液中的离子平衡”两部分内容是学习难点。而“化学反应的速率与限度”在高中化学知识、能力和素养培养体系中具有重要的启蒙作用，是学生学习“化学反应原理”模块知识的基础。

针对学生理解上的常见误区，笔者遵循“确定学习主题”“确定层级分明的学习目标”“延用、创新并撰写评价任务”“撰写学法建议”“设计学习具体过程”“检测作业成果”“设计和利用作业反思进行再提升”等七个指向深度学习的作业设计步骤，进行了“化学反应限度的认知”主题的作业设计。

（一）“化学平衡”在高一阶段的迷思概念

“化学平衡”是培养学生转化观、平衡观、微粒观等化学观念的重要载体，对学生化学学科核心素养的提升起着至关重要的作用。学生在学习“化学反应限度”知识的过程中存在很多迷思概念，通过高一阶段学生的前测数据分析，存在迷思概念的知识点为：可逆反应，化学平衡的建立，化学平衡状态的判断，简单判断化学平衡移动等。这些迷思概念容易被发现但很难转变，从而影响学生的认知和发展，会进一步影响学生化学科学核心素养的提升。

（二）迷思概念的转化

“化学反应限度的认知”存在如何证明一个反应为可逆反应的迷思概念。如果教师在课堂上不能意识到学生存在的迷思概念并及时转变，那么在课后学生会产生更多的迷思概念，甚至会延伸出更多。为了巩固课堂教学成果，该部分作业设计需要进一步进行迷思概念的测查、转变。因此，针对迷思概念转变的作业设计尤为重要。通过对学生的课前与课后调查以及访谈，探查学生在学习之前与学习之后的迷思概念，有针对性地运用概念转变策略设计作业。以认知发展理论、最近发展区理论、建构主义学习理论为基础，将迷思概念转化为学生化学学科核心素养的发展点。

三、“化学反应限度的认知”深度学习作业的设计策略与技术要点

（一）确定学习主题

新课程标准中对于“化学反应限度的认知”要求认识可逆反应有一定的限度，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡状态[7]。在教材体系中，本课题是“化学反应与能量”的重要组成部分，属于化学反应原理内容，是整个中学化学教学的重点内容之一。在第一课时的学习中，学生已经知道化学反应速率是由内因和外因共同决定的。在必修二中学生已经知道了可逆反应的概念，故确定学习主题为：认识化学反应的可逆性，理解化学反应的限度，知道什么是化学平衡状态。延伸扩展内容为选择性必修模块的学习打下基础。

（二）确定层级学习目标

根据课程标准的要求、教材的编排意图以及高一学生的特点，拟定如下作业目标：在知识学习方面，知道化学反应具有限度。了解化学平衡的特征，建立化学平衡观念，初步了解化学平衡的标志及平衡移动。在能力培养方面，通过猜想、思考、实验探究等活动，提高分析、类比、迁移以及概括的能力。在素养发展方面，通过实验探究活动，激发探索未知知识的兴趣，享受探究学习的乐趣，形成严谨认真的科学态度以及理论联系实际的思维品质。

基于上述作业目标，通过实验探究化学反应，化学反应限度是重点，由于化学平衡比较抽象，无法具体感知，所以建构化学平衡概念是作业的难点。

（三）评价任务设计撰写的延用与创新（见表1）

（四）撰写学法建议

结合本节教材的特点及课堂学习，使用“数据分析、比较，实验探究、讨论”等方法开展课后学习活动。通过探究活动发现问题、提出问题、分析问题、解决问题，增强问题意识，发展思维的连贯性。必要时可以采用小组讨论、交流协作等方式。通过网络平台进行后测分析，并及时对课后学习任务进行评价和反思。

（五）设计学习具体过程

[任务1]向学生提供高炉炼铁的化学史资料——工程师们试图增加塔的高度来提高CO的转化率，但是发现尾气中CO并没有减少。学生通过阅读资料并结合已学知识回答问题：为什么增加塔的高度尾气中一氧化碳含量没有变化？

[任务2]回忆氯气溶于水的实验，问题：氯气为什么不能完全溶于水？

[任务3]画图描述少量Fe3+和过量SCN-反应的示意图；根据所给数据，在坐标纸上描点画图。描绘工业合成氨中各物质浓度随时间变化图像。

[任务4]创新与改变试题（试题原型来自科大讯飞“智学网”）：某温度时，在2L的密闭容器中，X、Y、Z（均为气体）的物质的量随时间的变化曲线如图1所示。

（1）由图1中所给数据进行分析，该反应的化学方程式为______。

（2）反应从开始至2分钟，用Z的浓度变化表示的平均反应速率为v（Z）=________。

（3）2 min反应达平衡，容器内气体的平均相对分子质量比起始时________；混合气体密度比起始时________。

（4）将a mol X与b mol Y的混合气体发生上述反应，反应到某时刻各物质的量恰好满足：n（X） = n（Y） = n（Z），则原混合气体中a∶b = ________。

（5）下列措施能加快反应速率的是________。

A.恒压时充入He；    B.恒容时充入He；  C.恒容时充入X；

D.及时分离出Z；    E.升高温度；      F.选择高效的催化剂。

[任务5]延伸设问：解释喝冰镇可乐为什么容易打嗝。

学生通过思考和对课堂学习的回顾尝试解释上述问题。通过该问题激活学生头脑中已有的可逆反应的概念，认识到可逆反应不能进行到底。通过情景的建立，将迷思概念转化为科学概念。通过宏微结合、作图、解决实际问题来深度学习化学反应限度。

（六）检测作业成果（见表2）

（七）设计和利用作业反思进行再提升

任务1激发了学生的学习兴趣，提高了学生的学习效率和效果。任务2、3与传统试题相比较，学生有耳目一新的体验，能够促使学生转变死记硬背的学习方法。任务4能够帮助学生把零散的化学平衡相关知识进行归纳、整理。任务5帮助学生了解化学平衡移动特点，深化平衡思想，关联化学平衡知识体系，起到事半功倍的效果。

后续根据本次作业反馈和访谈进行再提升，教师在课堂中在学生的最近发展区对学生进行追问，如表2所示。学生可以根據作业再分析和改错、补充，促使学生进行深度的思考。

深度学习作业设计研究比深度教学起步晚。深度教学让每个学生带着独特的技能、态度、知识、情感、价值观等进入课堂，成为课程资源的一部分，与他人进行对话，形成深度学习[8]。作业设计应该同样向深度学习转变。对每个学生的学习经验进行挖掘和有效利用，在作业设计过程中利用问题情境、反思、迁移，在课堂之外增加师生思维的碰撞，通过作业上的师生对话，丰富学生的课后生活，落实化学学科核心素养，使学生逐渐形成深度学习的品质。教师在进行深度作业设计时基于真实情境，以问题为导向，引导学生完成“化学平衡核心观念”相应作业任务，实现对化学平衡的复习及学生科学探究素养的提升[9]。技术赋能教学打开了课改的新局面，丰富了线上课堂教学的素材，线上作业跟踪和调研可以让作业设计更便捷有效。

[参 考 文 献]

[1]李夏.指向深度学习的高中化学学历案设计与实施[D].新乡：河南师范大学，2019：2-6.

[2]李兰.基于学科核心素养下高中化学学历案的设计与实践[D].贵阳：贵州师范大学，2020：10-12.

[3]尹文治.新课程背景下中学化学作业设计的研究[D].武汉：华中师范大学，2008：2-4.

[4]姜显光.学科素养导向化学课堂学习表现评价任务设计：基于《普通高中化学课程标准（2017年版）》教学与评价案例[J].中小学教学研究，2022，23（4）：87-90.

[5]翟新民.谈新课程标准下高中化学作业设计[J].教学月刊（中学版教学参考），2010（3）：3.

[6]葛珊珊，赵华.四环节法：高三化学复习课作业设计的实践研究[J].化学教与学，2016（7）：5.

[7]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020：18.

[8]杨令宇.基于核心素养理念下的高中化学实验教学探索[J].中外交流，2019，26（44）：51-56.

[9]黄顺红．“实验方案设计与评价”的高三化学实验复习：以化学平衡移动的复习为例[J].中小学教学研究，2021，22（5）：51-56.

（责任编辑：姜显光）