基于高中化学核心概念教学的深度学习研究

摘要：应用深度学习方法的学生在化学核心概念的理解上有了显著提高，同时也增强了学习动机和课堂参与度.学生在参与深度学习活动后，还能提高批判性思维能力和自主学习能力.本文基于高中化学核心概念教学探讨了促进学生深度学习的策略，以供参考.

关键词：高中化学；核心概念；深度学习

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2024）27-0095-03

化学作为一门基础自然科学，对高中生的科学素养和逻辑思维能力的培养具有重要作用.然而，传统的化学教学方法往往侧重于知识的灌输和记忆，忽视了学生对化学核心概念的深入理解和应用能力的培养.深度学习作为一种以学生为中心的教学理念，强调理解和创新，与高中化学教育的目标不谋而合.高中化学教师应聚焦深度学习在高中化学核心概念教学中的应用，以促进学生全面发展.

1深度学习与核心概念的关系

1.1深度学习首先需要确定哪些概念是化学学科的核心概念

这些概念通常包括原子结构、化学键、化学反应、化学平衡、酸碱反应等.在确定核心概念后，需要进一步明确每个概念的定义、性质、应用等，以便进行有针对性的教学.

1.2深度学习的理论基础

深度学习的理论基础包括认知心理学、教育学、神经科学等.这些理论为深度学习提供了指导思想和方法论，有助于教师设计有效的教学策略和评估学生的学习成果.2深度学习的教学策略

2.1在题目中融入生活情境

将化学题目与生活情境相结合，学生能够在解决实际问题的过程中学习和应用核心概念，该学习方式不仅能够提高学生学习兴趣，还能够培养其批判性思维和问题解决能力，使化学学习不再是抽象和遥远，而是变得具体且充满乐趣[1].

例1咖啡含有咖啡因（分子式CH0NO）.如果一杯咖啡含有0.194 g咖啡因，这杯咖啡含有多少个咖啡因分子？

解析首先，学生需要计算咖啡因（C8H10N2O2）的摩尔质量.

咖啡因的相对分子质量计算如下：（8×12）+（10×1）+（2×14）+（2×16）=166 ，故咖啡因的摩尔质量为166 g/mol，接下来计算物质的量：n= m/M =0.194 g/166 g/mol≈0.001 16 mol

最后，咖啡因分子的数量N=n×N=0.001 16 mol×6.022×10²³ mol^-1≈6.98×10²¹.所以，这杯咖啡中含有大约6.98×10²¹个咖啡因分子.

2.2在类比迁移中理解概念

当新知识与已有认识发生冲突时，学生可能会感到困惑，甚至抵触.为了帮助学生克服这种局限，教师可以采取一些策略来引导学生认识到新知识与旧知识之间的不平衡性，并帮助学生重新建立认知平衡[2].以物理量单位的新旧知识对比为例，教师可引导学生理解摩尔是物质的量的单位，如表1所示.

为了进一步加深学生对物质的量的概念理解，教师可以用具体的题目引导学生进行问题探究.

例2下列关于物质的量的叙述中，正确的是（）.

A．1 mol任何物质中都含有6.02×1023个分子

B．0.012 kg 12C中含有约6.02×1023 NA个碳原子

C．1 mol水中含有1 mol氢分子和1 mol氧原子

D．1 mol Ne中约含有6.02×1024个电子

解释由于有些物质由分子组成（如水、硫酸等），有些物质由离子组成[如NaCl、Ca（OH）2等]，还有些物质是由原子直接构成的（如金刚石等），A项错误；碳是由原子构成的，根据规定，0.012 kg ¹²C中所含的碳原子数即为阿伏加德罗常数，其近似值为6.02×10²³ mol^-1，B项错误；水中不含氢分子，C项错误；氖原子核外有10个电子，则1 mol Ne中应含有10×6.02×10²³个电子，D正确.

问题中提到了阿伏加德罗常数，这是一个在化学中非常重要的概念，表示1摩尔物质中所含有的粒子数，通过问题探究，学生可以更好地理解物质的量单位“摩尔”的实际意义.同时，问题中的选项A、B、C分别涉及了分子、离子和原子构成的物质，要求学生区分不同类型的物质结构，并理解物质的量如何适用于这些不同的结构.问题综合考查了学生对物质的量及相关化学概念的理解，并通过实际问题解决的过程，发展了学生的化学素养和科学探究能力.

2.3问题驱动核心概念理解

在课堂上，教师提出的问题应该是开放性的、与学生的生活经验相关联的，这能够激发学生的好奇心和探索欲，以此吸引学生的注意力，增强学生学习积极性.通过围绕核心问题开展的问题探究活动，教师要鼓励学生进行深入思考，积极促进学生之间的沟通合作，学生之间的交流和讨论能够增强其沟通技巧，为学生全面发展奠定良好基础[3].

首先，教师可引导学生回答如下问题：“18 g水中的水分子数是多少？”根据问题，学生需要先理解物质的量的概念，及其与质量（g）之间的关系.通过教师的引导，学生了解到1 mol物质含有6.02×10²³个微粒，这是阿伏伽德罗常数所定义的.然后，学生需要知道水（HO）的摩尔质量是18 g/mol，18 g水正好是1 mol HO.

其次，教师带领学生通过教材了解到18 g水（即1 mol HO）中大约含有 6.02×10²³个水分子，以此使学生对阿伏伽德罗常数有更直观的认识，帮助学生理解摩尔质量的概念.

最后，引导学生思考一个更具挑战性的问题：“一瓶农夫山泉矿泉水中含有多少水分子？”该问题要求学生将化学计算应用到实际情境中，知道农夫山泉矿泉水的体积和密度，然后使用公式n=m/M计算出水的物质的量，再乘以阿伏伽德罗常数得到水分子的总数.该过程不仅锻炼了学生的计算能力，还提高了学生将理论知识应用于实际问题的能力.

2.4分析核心概念内容

在高中化学教学中，教师可以利用学生已具备的学习基础和思维能力，采用直接且多样化的教学方法来引导学生深入探索和分析化学概念.通过直观的实验演示、互动讨论、案例分析等手段，帮助学生从不同角度理解化学知识，从而提高教学效果.同时，教师应以学生为中心，围绕核心概念进行合理地拓展和延伸，引导学生建立化学思维模型，帮助学生更好地掌握化学知识，培养其科学探究能力和创新思维[4].

在“氧化还原反应”的概念教学中，教师的任务是帮助学生深入理解氧化还原反应的定义、特征及其本质.通过引导学生分析概念，帮助学生明确氧化还原反应是一类涉及元素化合价变化的反应，其特征表现为化合价的升降，而其实质是电子的转移.为了加深学生对核心概念的理解，教师可以设计一系列的教学活动，比如，要求学生画出氯原子和钠原子的原子结构图，以及氯原子和氢原子的原子示意图.学生通过直观的图形可以观察到在氯化钠（NaCl）的形成过程中，氯原子获得电子，钠原子失去电子，而在氯化氢（HCl）的形成过程中，氯原子和氢原子之间通过共用电子对形成化学键.

2.5加强核心概念应用

在高中化学教学中，案例研究能够帮助学生将抽象的化学概念与现实世界中的具体情境相结合，通过选取与化学相关的实际案例，如工业生产过程、环境问题、药物开发等，能够引导学生深入分析案例中的化学原理和过程.在案例研究的过程中，学生不仅能够学习到化学知识，还能够了解到这些知识是如何在实际中得到应用的，帮助学生建立化学知识与现实世界的联系，为其未来的学习和职业生涯做好准备.

以含氯化合物的漂白和消毒作用为例，教师可以设计一个案例研究——“次氯酸钠在饮用水消毒中的应用”，引导学生探讨化合物在现实生活中的应用及其重要性.案例探究过程中，学生需要理解次氯酸钠作为消毒剂的化学原理和方程式CI+2NaOHNaCl+NaClO+HO，如84消毒液是一种以次氯酸钠（NaClO）为有效成分的消毒剂，次氯酸钠在水中能释放出次氯酸根离子（ClO^-），这些离子具有很强的氧化性，能够有效杀灭细菌、病毒等微生物；漂白粉主要成分为次氯酸钙【Ca（ClO）】和氯化钙（CaCl），是通过氯气与石灰乳【Ca（OH）】反应制成的，漂白粉的有效成分次氯酸钙在水中也能释放出次氯酸根离子，起到漂白和消毒的作用.为提升案例探究的生活化水平，教师可提醒学生含氯漂白剂和消毒剂的活性成分在光照和高温下容易分解，因此这些产品通常需要避光并储存在阴凉、干燥的地方，同时保持密封以延长其有效期限.正确地储存和使用这些化合物，能够确保其漂白和消毒效果，同时也能保障使用者的安全.学生在掌握次氯酸钠化学性质的基础上能够合理使用消毒产品，提升将化学知识运用于实际生活的能力.此外，教师可以延展探究内容，引导学生思考次氯酸钠消毒水中的残留氯如何影响人体健康，包括可能的皮肤刺激、呼吸道问题等.分析消毒剂过量使用的后果，以及长期饮用经过次氯酸钠消毒的水对人体健康可能产生的影响，并研究如何通过调整处理工艺来降低这些风险.

3结束语

在高中化学教育中，深度学习的研究和实践对于培养学生的化学核心概念理解至关重要.通过采用多样化的教学策略，教师能够有效地引导学生深入探索化学概念，激发学习兴趣，并提高其分析和解决问题的能力.深度学习不仅仅是对知识的掌握，更是对知识背后原理的深刻理解和应用能力的培养，教师、学生应共同努力，不断探索和完善深度学习的教学模式，以适应未来社会对化学人才的需求.

参考文献：

［1］ 高悦.基于“5E”教学模式促进高中化学核心概念建构的实践研究[D].牡丹江：牡丹江师范学院，2023.

[2] 于秋蕾.基于学科核心素养培养的高中化学概念教学研究[D].济南：山东师范大学，2022.

[3] 孟欧.APOS理论在高中化学核心概念教学中的应用研究[D].昆明：云南师范大学，2022.

[4] 侯德花.高中化学核心概念教学现状调查与应对策略研究[D].伊宁：伊犁师范大学，2021.

［责任编辑：季春阳］