基于“深度學習”的高中化學實驗教學研究

張丹

摘要：化學學科教師在教育教學中高度重視實驗教學活動的開展，將實驗作為基礎，化學教學活動的開展受到了廣泛關注。在化學實驗教學的創新工作開展中，按照“深度學習”思想的指引，對教學活動實施合理化創新，能突出化學實驗教學的綜合效果，促進高中生的化學素養得到良好的培養。本文從“深度學習”思想入手，對高中化學實驗教學改革進行了探究，力求能有目的地培養學生的化學核心素養，夯實學生全面發展的基礎。

關鍵詞：“深度學習”;高中;化學學科;實驗教學

doi：10.16083/j.cnki.1671-1580.2019.07.015

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1671-1580（2019）07-0061-05

在新課程改革深入推進的情況下，高中化學實驗教學在培養學生綜合學習能力方面引起了高度重視，如何構建完善的化學實驗教學體系成為高中化學教師重點關注的問題，部分高中化學教師針對化學實驗教學活動的開展做出了系統的探究，不僅促進了教學質量的提高，也為培養高中生化學學科核心素養創造了良好的教育教學條件。

一、在化學實驗教學中開展“深度學習”的意義

（一）“深度學習”的內涵理念

“深度學習”思想是相對于淺層學習提出的，主要是從被動的淺層學習向著理解為基礎、能批判的學習和認識新知識及新思想轉變，或者將原有的知識和經驗在學習活動中向新的情境中遷移，通過應用所學知識實現對問題的處理，制定合理的處理決策。“深度學習”思想在教育教學實踐中的合理化應用，能引導學生端正學習態度，主動地完成學習任務。在我國高中化學教學改革深入推進的情況下，實驗教學領域“深度學習”思想已經成為重要的教育理念，部分一線教師按照“深度學習”思想的指導對教學活動進行了改革創新，此舉能對學生實施多元化的指導，使學生在化學學習階段按照課程標準的要求主動學習和探索。

（二）化學學科核心素養的科學探究與創新意識

培養學科核心素養是當前高中化學教學改革的重要目標和方向，在深入推進高中化學教學改革的過程中，教師要正確認識化學核心素養的重要性，并基于核心素養理念的應用對學生實施多元化的教學指導，促進學生針對化學知識進行深入系統的探究，在科學探究和創新實踐的基礎上，使學生的化學實驗綜合學習能力得到培養。按照2017年高中化學課程標準的要求，化學學科的核心素養主要涉及到關鍵的化學學習能力、必備的化學學習品格、正確的價值觀念、在真實情境中解決問題的能力等，核心要素在于培養學生應用化學知識解決問題的能力。在高中階段的化學實驗教學改革中，核心素養的科學探究和創新意識是較為重要的內容，教師只有按照課程標準的要求，整合化學知識層、化學認知層、化學教學層的內容，并在科學探究的基礎上對化學學科核心素養進行細化，將化學科學實踐方面對學生科學探究與創新意識的培養作為重點，正確定位化學實驗教學改革的主要方向，確保夯實教育改革的基礎，明確高中化學實驗教學改革的主要方向。

（三）高中化學實驗教學現狀分析

對高中階段的化學實驗教學基本情況進行分析，發現在深入推進化學實驗教學改革的背景下，高中化學教師已經能初步認識到實驗教學改革的重要性，并在教學組織活動中對實驗教學改革進行了初步探究，制定了全新的教學改革方案，對學生實施有針對性的化學教學改革指導。但是縱觀當前高中化學實驗教學現狀，發現在實驗教學深度的挖掘和學生科學探究與創新意識的培養方面仍然存在滯后性，在化學實驗教學中，學生被動地看實驗、聽實驗，一般難以發揮個人主觀能動性，甚至會導致學生在淺層學習和模仿實驗的過程中，喪失科學探究和創新能力，學生的深層次實驗學習能力、學科核心素養的培養遇到障礙時，對學生學習化學實驗知識會造成消極影響。所以，針對當前高中化學實驗教學中教學理念滯后性明顯、教師指導科學性不足、教學方法單一僵化的情況，教師在系統推進教學改革的過程中，要注意結合現有問題制定教學改革措施，對學生實施多元化的指導，在“深度學習”思想和核心素養理念的引導下，增強高中化學實驗教學的科學性和有效性。

（四）開展化學實驗教學的作用

在“深度學習”視野下對高中化學實驗教學進行改革創新，能進一步優化化學實驗教學，增強化學實驗教學活動對學生群體的吸引力，使學生主動參與到化學實驗探究活動中，對他們的實驗學習能力加以培養，最大限度地提高教學組織活動的效果。

新時期，為了培養學生化學學科的核心素養，高中化學教師對化學實驗教學活動進行創新，能從多方面對學生化學知識的學習產生積極的影響。其一，“深度學習”視野下開展化學實驗教學，能促進學生對化學知識的建構，幫助學生在化學學習過程中發現知識點之間的內在聯系，能主動從化學實驗活動中獲取相關信息，明確知識點之間的聯系，促進化學知識體系的自主建構，確保學生對化學知識的學習和理解能力增強。其二，有助于強化學生的化學實驗學科思維，讓學生能掌握化學實驗學習的技巧和方法，可以結合知識探究的需求對化學實驗進行分析和處理，并對自己的猜想進行驗證，增強教學指導效果。其三，能對學生化學實驗探究能力實施合理性的強化，使學生在化學實驗學習活動中主動地思考和分析，得出相應的結論，對于循序漸進提高學生的化學知識綜合探索能力產生積極影響。

二、高中化學實驗教學“深度學習”的策略

在對高中化學實驗教學中“深度學習”重要性形成正確認識的基礎上，為了能對學生實施積極有效的指導，使學生的化學核心素養探究和創新意識得到培養，在教學改革活動中，就要對傳統的教學方法進行革新，制定更加科學合理的教學組織方案，切實提高高中階段化學學習的有效性。

（一）明晰高階思維發展的實驗教學指引

“深度學習”理論的應用能促進學生在化學學習方面的態度和能力的轉變，促進學生全面發展。按照培養學生化學科學探究和創新意識的現實要求，在“深度學習”理論指引下開展教學活動的過程中，要對化學實驗教學目標進行優化設計，確立高階思維發展實驗教學目標，對學生實施積極有效的教學指引，重點對學生的實驗分析能力、評價實驗結果能力和實驗創新能力等加以培養。元素化合物知識既是中學化學教學內容的重要組成部分，又是學生學習化學概念、原理及化學實驗的載體。在復習高三化學元素化合物知識時，將教材實驗整合創新與知識復習相結合。如二氧化硫和硝酸的性質，在設計實驗時，將SO₂的制備、性質整合在一個實驗中，讓學生觀察現象，描述現象結合化學方程式分析實質，使得學生對性質的理解系統化、條理化，大大提升復習效率。便于學生對比、理解，強化記憶，通過現象分析原理，使學生不僅知道是什么，也明白了為什么。又如，“葡萄糖”實驗教學中，教師對實驗教學目標的設計就可以設定為引導學生理解結構、性質和用途的辯證關系，形成控制實驗條件的意識，促進學生實驗思維模型的構建，確保能對學生的高階思維能力、創新意識等加以培養，夯實培養學生化學學科核心素養的基礎。

（二）有挑戰性的實驗問題引人思考

化學學科核心素養中將學生的科學探究和創新意識作為重要的培養方向，所以在化學實驗教學環節，教師對教學問題的設置要注重對學生的科學探究和創新意識加以培養，具體可以設置具有挑戰性的實驗任務、實驗問題等，促進學生對實驗活動知識點的建構，引發學生深入思考，為學生綜合學習能力的培養創造條件。在化學實驗教學中，學生在實驗室做實驗時，會發現“異常”化學實驗現象，教師就要由此培養學生對化學“異常”實驗現象進行探究的意識和能力。英國著名動物病理學家、《科學研究的藝術》的作者貝弗里奇（W.I.B.Beveridge）說得好“新知識常常起源于研究過程中某種意外的觀察或機遇現象。”化學發展史上有很多因為善于觀察抓住機遇而導致發現或發明的實例。如栢琴（W.H.Perkin）企圖制奎寧而得苯胺紫;米亞爾（EM.A.Muller）發現波爾多液;維勒制氫酸銨而得尿素;古德意（c.GocdVear）發明硫化橡膠等。也有因觀察師在教學改革活動中，通過構建真實的、批判的實驗情境，能為學生參與化學實驗學習、深入探究化學實驗知識創造條件，切實提高高中化學實驗教學的整體質量。真實、具體的問題情境是學生化學核心素養形成和發展的重要平臺。開展化學實驗教學要注意實驗、問題、情境設計與實施的一體化，其中真實的教學情境是載體，化學問題是導向，化學實驗是工具。以乙醇為例，“真實情境一問題”教學模式：展示新聞素材：酒后駕駛（真實情境素材）;提問：如何檢驗酒駕？如何杜絕酒駕？如何杜絕酒精中毒現象？（引發探究問題）;設計實驗：實驗探究查驗酒駕的原理（實驗探究）;討論化學原理書寫反應的化學方程式（符號表征）。以化學學科核心素養為導向，強調真實情境下化學實驗問題的解決，有助于學生在記憶的基礎上歸納、掌握和運用，對所學知識進行有意義的建構。

例如，在針對硫酸銅是否能與鈉發生置換反應的化學實驗教學活動中，教師在課堂上開展演示實驗教學，并結合對多媒體技術的應用，讓學生在虛擬實驗室上，按照教師的引導參與到演示實驗活動中，直觀地感受到實驗的變化，對實驗情境中涉及到的問題進行分析。例如，探究如何改造污水的環境、如何采用多種方法進行置換等，在學生主動思考和質疑的過程中，學生能實現“深度學習”的目標，自身對這方面知識的認識和理解也會更加深刻，對學生系統解析化學實驗知識、強化自身創新意識產生相應的積極影響。

（四）流程圖、思維導圖輔助學生理解

在高中階段的化學教學改革活動中，教師引入“深度學習”思想對教學方法加以創新，為了使學生能更加清晰明確地了解化學實驗內容的關系，對化學實驗涉及到的思維結構進行顯現，增強教學指導活動的綜合效果，就可以引人流程圖和思維導圖的方法，輔助學生對化學實驗方面的知識進行探究，對學生實施有效的教學指導，使學生對這部分知識點形成更加深刻的理解。例如，教師將“鋁土礦制備氧化鋁的步驟”相關實驗內容作為切入點，在對學生實施教學指導的過程中，就嘗試結合教學內容和化學實驗教學的現實要求，編制了一些流程圖以及化學實驗知識的拓展探究圖，為學生學習化學實驗知識提供相應的輔助。如圖1、圖2所示，就是教師按照實驗教學要求設置的流程圖，學生按照圖示的輔助能對相關知識點加以探究，有助于循序漸進地強化學生對化學知識的學習和理解能力，也能促進學生對化學學科核心素養的良好培養。

（五）教學反饋評價促進學習能力提高

在高中階段的化學實驗教學中，教學反饋評價活動的開展能使學生正確定位自己和認識自己，明確自身學習缺點和優勢。在后期學習化學實驗知識的過程中能進行自我改正和自我調整，使學生的化學學習能力得到明顯提高。因此，教師要基于“深度學習”理念，構建持續關注的反饋評價教學方法，按照學生的學習動態情況對學生實施教學評價和反饋，對學生開展有針對性的教學指導，將學生對相關知識的學習和探究引入到更高層次范圍內。例如，在“幾種重要的金屬化合物”相關實驗中，教師按照學生的表現對學生實施評價，并將自評、互評和教師評價進行結合，讓學生能客觀認識自身參與實驗記錄的情況、實驗操作的情況以及對實驗反應觀察的情況等，在正確定位自身學習狀態的基礎上，完成教師布置的教學任務，促進學生多元認知能力的培養。在“深度學習”理論的指導下，高中學生在化學學習方面就能取得顯著的成果，學生的化學學習能力也會明顯增強，對于學生科學探究和創新意識的培養起到相應的促進作用。

（六）核心素養如何以實驗教學為載體落地

在實驗教學活動中，教師將對學生化學核心素養的培養作為開展教學改革的主要方向，重點對學生的科學探究和創新意識加以培養，要明確教學方法，制定科學合理的教學組織方案，為實驗教學活動中學生科學探究意識和創新能力的培養創造條件。學生在實驗探究主題學科能力及核心素養上的發展，需要其真實、深度地參與到活動中，在活動中積累核心活動經驗。一方面，教師要為學生提供主動參加多類型的化學實驗探究活動的機會，包括制備、分離驗、結構探究、反應規律探究、性質探究等活動。另一方面，關注學生核心活動經驗的學習理解、應用實踐和遷移創新，提供分析的機會;通過概括關聯、說明論證、分析解釋、推論預測、簡單設計、復雜推理、系統探究等不同開放的能力表現活動任務培養學生實驗探究的學科能力。《鐵的重要化合物》這節課，所涉及的內容與我們日常生活緊密相連，從而更易激發學生學習興趣和自主動手進行科學實驗探究的意愿。因此，在本節的教學設計中，始終圍繞“提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據、評估與反思、交流與合作”。在實驗探究過程中，一是鼓勵并啟發學生發現和提出有探究價值的化學問題，依據探究目的設計優化實驗方案，完成實驗基本操作，并對觀察記錄的實驗信息進行加工以獲取結論;二是鼓勵并引導學生善于和同學交流實驗探究的成果，提出進一步探究或改進實驗的設想;三是教育并引領學生尊重事實和證據，不迷信權威，培養學生獨立思考、敢于質疑和批判的創新精神。

化學實驗教學活動中，可以將“FeCl₃，溶液是不是能催化分解H₂O₂”作為研究對象，引導學生對實驗活動進行設計，并組織開展多重探究活動，提出相應的猜想和假設，最終能在系統探究的基礎上得到相應的結果，如FeCl₃溶液、Cu²⁺可以對H₂O₂進行催化分解，但是Na⁺不能對H₂O₂進行催化分解。如此將化學實驗作為載體，學生的科學探究和創新意識就能得到培養，在不斷假設、實驗設計方面，能加深對化學實驗知識內容的理解，學生的化學學科核心素養培養效果也會逐步增強。

綜上所述，在高中階段的化學教學實踐活動中，教師針對化學教學改革進行探究，并按照“深度學習”思想、核心教育理念對教學方案進行確定，能更好地對學生實施有針對性的教育教學指導，突出高中化學教學的整體效果，使高中化學教學活動中學生的化學學習能力得到提高，能自主參與到化學實驗探究活動中，為學生未來獨立完成化學實驗和探究任務提供堅實的保障。