深度学习下的高中化学概念教学探究

摘 要：通过实践探索深度学习在高中化学概念教学中的应用，发现其对于拓展学生化学概念理解深度、增强学习迁移能力和问题解决能力方面具有重要作用。教学实践表明，深度学习策略在高中化学教学中的有效运用，能够显著促进学生对化学概念的深入掌握，为培养学生的高阶思维能力和科学素养提供了有力支持。

关键词：深度学习；高中化学；概念教学

在21世纪这个知识爆炸的时代，传统的教学模式已难以满足学生对化学概念深度学习的需求。深度学习以其独特的理念和方法，正在引领教育领域的革新。笔者将深度学习引入高中化学概念教学，旨在打破传统教学的桎梏，探索一条能够激发学生的创新思维、提升化学素养的全新教学路径。

一、深度学习理论概述

1976年，费伦斯·马顿和罗杰·萨尔乔在他们的论文《学习的本质区别：结果和过程》中首次提出了深度学习和浅层学习这两个对比鲜明的概念。其中，深度学习指的是在教师精心指导下，学生围绕具有挑战性的学习主题，通过亲身实践和全心投入，最终实现自我提升的有意义的学习过程。深度学习代表了一种基于高度认知水平的理解性学习模式，其有五个基本特征：活动与体验、联想与结构、本质与变式、迁移与创造、价值与评判。该模式着重于培养批判性思维，注重信息的整合与知识的构建，同时强调知识的迁移与应用，最终使教学回归真正有深度和意义的学习[1]。

将深度学习应用于高中化学概念教学，尤其是“化学反应速率”等抽象概念时，其显著的指导作用不言而喻。深度学习不仅有助于学生深入理解和掌握这些概念的本质，更能激发他们对概念内涵的深入探索，实现知识的灵活应用和迁移。在这一过程中，学生的思维能力和综合素质都将得到显著提升。

二、高中化学概念教学现状

化学概念，作为经过一系列科学方法从化学现象和事实中提炼出的理性知识，深刻反映了化学的本质属性。学生对这些概念的理解和掌握程度，直接关系到他们对化学知识的整体认知和应用能力。然而，在当前的高中化学教学中，概念教学的方式和效果却呈现出两大主要类别和相应的问题。

首先，一种常见的教学方式仍然停留在传统的“传递－接受”模式上。在这种模式下，教师扮演着知识的传递者角色，而学生则成为被动的接受者。在传统的教学模式中，教师往往会直接给出化学概念的定义和关键要点，随后安排大量习题供学生练习，以期通过机械记忆和练习来提高他们的掌握程度。这种方式下，学生往往缺少主动学习的动力和兴趣，对概念的理解也停留在表层，难以深入和灵活运用。

另一种教学方式则是在前一种的基础上进行了一些改革和尝试。教师引入了更多互动性和参与性的教学方法，如小组合作探究等，旨在激发学生的学习兴趣和主动性。然而，这种改革有时却过于注重形式而忽视了教学内容的本质。学生在主动参与的过程中可能会忽视概念的严谨性和深度理解，而教师也可能在追求课堂活跃度的同时忽视了对学生概念理解的引导和深化。

这两种教学方式都存在一定的问题和局限性。前者过于机械和枯燥，不利于培养学生的核心素养和综合能力；后者则可能过于形式化，忽视了化学概念教学的本质目标。因此，在当前的高中化学概念教学中，迫切需要寻找一种既能激发学生主动性又能确保概念深度和严谨性的教学方法，以促使学生全面而深入地理解化学概念[2]。

三、深度学习下的高中化学概念教学

（一）活动与体验——感知实践，形成直观概念印象

在深度学习下的高中化学概念教学中，活动与体验是不可或缺的环节。通过设计富有探索性和趣味性的实践活动，学生能够亲身感受化学现象的奥妙，形成对化学概念的直观印象。

“化学反应速率”为何物？学生由日常经验可知，化学反应并非瞬间完成，而是需要一定时间进行。这种反应的快慢就反映了化学反应速率的快慢。化学反应速率受哪些因素影响？多数学生会考虑到反应物的种类以及反应条件，如温度和压力等因素。同时，也有一部分同学会提出反应物的浓度和催化剂的使用会对反应速率产生影响。为了验证学生的猜想，教师可以通过提问来引导他们进行实验设计。例如，当存在多个可能影响反应速率的因素时，应该如何设计实验来分别探究它们的影响？又如何量化化学反应速率的快慢，并最终通过什么量来进行比较？在回答这些问题的基础上，学生将分组针对不同影响因素进行实验设计。随后，各小组将推选代表来展示他们的实验方案，并倾听同学们的意见和建议，以进一步改进和完善实验方案。随后，各个小组将按照既定的实验方案进行实验探究，并记录反应过程中的各种数据，如反应时间、反应物消耗量等。通过对实验数据的分析处理，学生能够验证或推翻一些初始假设，如反应物的浓度、催化剂的使用对反应速率的影响。学生通过亲身参与该实验的设计和探究过程，能够深入理解化学反应速率的快慢与哪些因素有关，为后期学习反应速率定律等概念打下坚实基础。

（二）联想与结构——联结思维，构建完整概念体系

深度学习注重知识之间的内在联系和结构化建构。在高中化学概念教学中，教师应引导学生通过联想与比较，将新学的化学概念与已有的知识体系进行有机结合，构建出完整且富有逻辑性的概念体系。

学生在日常生活中已经积累了与化学反应速率相关的丰富经验，如食物的腐烂、金属的锈蚀和燃烧等现象。然而，他们往往缺少将这些经验与化学反应速率概念相联系的纽带。因此，在教授化学反应速率概念时，教师需要巧妙地利用学生已有的知识，将其与课堂实验及提供的信息有机结合，有效引导学生主动深入地理解化学反应速率的概念。

教师通过展示两个实验：一个是快速反应的实验，如酸碱中和产生气泡；另一个是缓慢反应的实验，如铁生锈的过程。让学生观察并猜想这两个实验中化学反应的快慢与哪些因素有关。在学生猜想的基础上，教师进一步进行实验演示，通过改变反应条件，让学生观察并记录反应速率的变化。通过实验现象与原有生活经验的结合，学生很容易得出：化学反应的快慢是可以改变的，并且受到多种因素的影响。

教师进一步设疑：如何改变一个化学反应的速率呢？大部分学生可能会提出改变温度、浓度或加入催化剂等方法。顺着学生的猜想，教师进行实验验证，发现这些方法确实可以改变反应速率。教师在此时再提问：这个实验说明化学反应速率与哪些因素有关？根据刚刚通过实验获得的直观数据和自身的生活经验，学生能够迅速找到问题的答案：与反应物的浓度、温度以及催化剂的使用等因素有关。在此基础上，教师引导学生进一步探究这些因素是如何影响化学反应速率的。通过设计一系列实验并进行数据分析，通过学习和实践，学生能够逐渐建立起化学反应速率的概念，并准确地理解其定义：单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加[3]。

在概念建构的过程中，教师还可以鼓励学生将日常生活中的经验融入化学学习中，通过生活实例来阐释化学反应速率在实际中的应用。例如，食物的保存方法、工业生产中的反应速率控制等。

在整个概念学习的过程中，教师采用引导和实验验证的方法，协助学生将当前的学习活动与以往的知识和经验相联系。使得学生在自我建构概念的过程中有条理地、有逻辑地理解和掌握知识。

（三）本质与变式——深入剖析，揭示概念核心要素

深度学习强调对知识的深入理解和灵活运用。在高中化学概念教学中，教师应带领学生深入剖析化学概念的本质特征，揭示其核心要素。同时，通过变换问题情境和应用场景，引导学生从不同角度审视和理解化学概念，培养其思维的灵活性和深刻性。

在深入理解了影响化学反应速率的因素后，教师提问：我们如何比较两种不同物质之间的化学反应速率快慢呢？在已经探究并得出结论的基础上，学生清楚地认识到，要在相同的反应条件下进行比较。那么，要说明化学反应速率的大小，应该通过比较什么量来实现呢？比较反应开始后1分钟内消耗的反应物质量和比较反应结束后消耗的总反应物质量，这两种方式公平吗？要确定最具代表性的比较时间点或阶段，我们应当选择何时进行比较呢？

在教师一步步深入引导的提问下，学生的思维逐渐构建起清晰的框架。在教师的语言指导下，学生最终制订出了完善的比较方案：在相同的反应条件下，比较单位时间内反应物浓度的变化量或生成物浓度的增加量。教师对学生归纳得出的比较方法进行进一步的修饰和完善，最终成功地构建出化学反应速率的概念。

在这一教学过程中，化学反应速率的概念不再是教师单方面灌输或学生纯粹自主探索的产物，而是经过学生实验体验和教师指导后，与其他化学知识紧密相连、具有实际应用价值的科学理解。这样既确保了概念的严谨性，又使学生能深入理解其核心要义。

基于学生归纳得出的化学反应速率概念，教师进一步指导学生提炼并标出该概念的核心要点，得出化学反应速率的四个核心要素，条件：相同的反应条件——（同温同压等）；标准：单位时间——（如每秒、每分钟等）；变化量：反应物浓度的减少或生成物浓度的增加——（Δc）；单位：通常表示为摩尔每升每秒（mol·L^-1·s^-1）等。为了帮助学生进行高效的记忆，减轻学习压力，教师可以将这四个要素进行提炼并归纳为简洁易记的形式，如“同标变单”等口诀或缩写。

（四）迁移与创造——灵活转换，实现概念跨域应用

深度学习鼓励学生将所学知识迁移到新的情境中，创造出新的知识和应用。在高中化学概念教学中，教师应注重培养学生的迁移能力和创新精神。通过设计具有挑战性和开放性的问题，引导学生将所学的化学概念灵活运用到实际生活中，实现概念的跨域应用和创新发展。

深度学习强调学生不仅要掌握知识本身，更要能够将所学知识灵活迁移到新的情境中，创造出新的知识和应用。在高中化学教学中，特别是“化学反应速率”这一概念的教学，教师也应致力于培养学生的迁移能力和创新精神。为了实现这一目标，教师可以设计一系列具有挑战性和开放性的问题或任务，引导学生将所学的“化学反应速率”概念与实际生活相联系，探索其在不同领域中的应用。

例如，教师可以提出以下问题供学生思考：

1.如何利用化学反应速率的概念来优化工业生产过程？学生可以研究不同反应条件下化学反应速率的变化，探索提高生产效率、降低能耗的方法。

2.化学反应速率与环境保护有何关系？学生可以调查不同化学反应速率对环境污染的影响，提出减少有害物质产生和排放的措施。

3.如何利用化学反应速率的知识来创新实验设计？学生可以设计实验来验证或探究与化学反应速率相关的假设或问题。

通过这些问题和任务，学生不仅能够加深对“化学反应速率”概念的理解，还能够拓展其应用领域，实现概念的跨域迁移和创新发展。在这一过程中，教师的角色是引导者和促进者。教师需要提供必要的资源和指导，鼓励学生大胆尝试、勇于探索，同时也要给予及时的反馈和评价，帮助学生不断完善自己的思考和成果。通过这样的教学方式，教师可以有效地培养学生的迁移能力和创新精神，推动他们在化学学习的道路上不断前进。

（五）价值与评判——明晰价值，确立科学概念标准

深度学习要求学生对所学知识进行价值判断和反思。在高中化学概念教学中，教师应帮助学生明晰化学概念的价值和意义，确立科学的评价标准。通过组织讨论、辩论等教学活动，引导学生对化学概念进行深入的反思和评价，培养其批判性思维和科学素养。

以“化学反应速率”为例，深度学习的理念要求教师不仅传授知识，更要帮助学生理解这一概念的价值、意义及其在科学和社会中的应用。为此，教师需要组织各种教学活动，引导学生对“化学反应速率”进行深入的反思和评价，以培养他们的批判性思维和科学素养。

1.明晰“化学反应速率”的价值

科学价值：化学反应速率是化学动力学的基础，它揭示了化学反应进行的快慢及其影响因素。通过研究反应速率，我们可以更深入地理解化学反应的本质和规律，为科学研究提供重要依据。

工业应用价值：在工业生产中，化学反应速率直接关系到产品的产量、质量和生产效率。通过优化反应条件和控制反应速率，可以实现资源的高效利用和环境的友好保护。

社会意义：了解化学反应速率有助于我们更好地评估和管理与化学反应相关的风险，如化学品的安全储存、运输和处理等。这对于保障公众安全和社会稳定具有重要意义。

2.确立科学的评价标准

为了培养学生对“化学反应速率”概念的批判性思维，教师需要引导他们确立科学的评价标准。这些标准应基于以下原则：

准确性：概念定义和描述是否准确无误？

实用性：概念是否具有实际应用价值？能否解决实际问题？

逻辑性：概念之间是否存在逻辑联系？能否形成一个完整的知识体系？

创新性：概念是否有助于推动科学发展或技术创新？

通过这些教学活动的开展，教师可以有效地引导学生对“化学反应速率”概念进行深入的反思和评价，培养他们的批判性思维和科学素养。

结束语

综上所述，通过深入剖析化学概念的本质特征、灵活转换概念应用场景、明晰概念价值并确立科学评价标准，教师能够引导学生形成对化学概念的深刻理解和灵活运用。这种教学方法不仅有助于提升学生的化学学科素养，还能够培养他们的迁移能力、创新精神和批判性思维。

参考文献

[1]张婉莹，吴俊彦，张贤金，等.指向深度学习的“原电池”教学研究：以“化学能转化为电能”为例[J].化学教与学，2022（23）：11-14，29.

[2]陈立红，付宏，景丽静，等.促进深度学习的高中化学教学探索：以“探秘再生水厂”实践活动为例[J].中学化学教学参考，2023（11）：26-29.

[3]刘平.核心素养背景下高中化学教学探索[J].启迪与智慧（上），2024（7）：109-111.