淺談在高中化學(xué)課堂教學(xué)中基于核心素養(yǎng)培育的深度學(xué)習(xí)

孔耀 王澍

摘要：化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是提升學(xué)生核心素養(yǎng)的重要載體，是學(xué)生必備的科學(xué)素養(yǎng)，是學(xué)生終身學(xué)習(xí)和發(fā)展的重要基礎(chǔ)。深度學(xué)習(xí)是實(shí)現(xiàn)化學(xué)核心素養(yǎng)培育的重要途徑之一。文章從“元素周期律”一節(jié)的教學(xué)實(shí)踐中談?wù)勗诟咧谢瘜W(xué)課堂教學(xué)中通過(guò)深度學(xué)習(xí)培育核心素養(yǎng)的一些做法。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué);課堂教學(xué);核心素養(yǎng)培育;深度學(xué)習(xí);元素周期律

文章編號(hào)：1008-0546（2020）01-0061-04 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.01.017

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是提升學(xué)生核心素養(yǎng)的重要載體，是學(xué)生必備的科學(xué)素養(yǎng)，是學(xué)生終身學(xué)習(xí)和發(fā)展的重要基礎(chǔ)。最近幾年在國(guó)內(nèi)教育界討論很熱烈的深度學(xué)習(xí)（DL，DeepLearning）應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)化學(xué)核心素養(yǎng)培育的重要途徑之一。

深度學(xué)習(xí)是指在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，全身心積極參與、體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過(guò)程。深度學(xué)習(xí)不是在學(xué)習(xí)內(nèi)容上不切實(shí)際地拓寬和加深，而是關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中、在教師的引領(lǐng)下的主動(dòng)參與、主動(dòng)探究、主動(dòng)尋求對(duì)過(guò)程和方法的體驗(yàn)從而獲得全面發(fā)展的一種學(xué)習(xí)方式。當(dāng)然，深度學(xué)習(xí)也不應(yīng)該局限和拘泥于教材知識(shí)的掌握，不應(yīng)該僅僅面對(duì)考試，而應(yīng)該使學(xué)生在學(xué)習(xí)中形成正確的價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。

在高中化學(xué)課堂教學(xué)中實(shí)施深度學(xué)習(xí)策略將有助于學(xué)生核心素養(yǎng)的培育。筆者認(rèn)為原因主要有如下幾點(diǎn)：

首先，在深度學(xué)習(xí)中，相比較普通的學(xué)習(xí)主題，具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題更容易從內(nèi)心激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，更容易引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究問(wèn)題和解決問(wèn)題，同時(shí)需要學(xué)生付出一定的努力才能完成挑戰(zhàn)，這是化學(xué)核心素養(yǎng)培育的基礎(chǔ)。

其次，在深度學(xué)習(xí)中，不僅關(guān)注知識(shí)的獲取和學(xué)習(xí)的結(jié)果，更關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)主體地位的確立，更注重學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程的全身心積極參與和體驗(yàn)，更容易使學(xué)生獲得不同水平和角度的知識(shí)和技能，更容易引導(dǎo)學(xué)生獲得化學(xué)思想觀念的建構(gòu)，這是化學(xué)核心素養(yǎng)培育的重要途徑。

所以，高中化學(xué)中深度學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)要求和深度學(xué)習(xí)原理，充分挖掘和發(fā)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容中具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，通過(guò)情境、問(wèn)題、任務(wù)或者活動(dòng)等方式調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，促進(jìn)學(xué)生的積極參與、主動(dòng)體驗(yàn)、主動(dòng)思考和加工，從而獲得成功并能反思和總結(jié)。基本思路如圖1所示：

筆者依據(jù)這樣的基本思路對(duì)“元素周期律”一節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行了如下教學(xué)設(shè)計(jì)及實(shí)施，取得了基本滿意的教學(xué)效果，現(xiàn)與大家分享。

一、挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)主題的確立

“元素周期律”在教材中教學(xué)內(nèi)容的安排及設(shè)計(jì)意圖分析如表1所示。

通過(guò)初三和必修1的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)基本具備了一定的物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)和元素及其化合物的相關(guān)知識(shí)。教材第一節(jié)，學(xué)生又進(jìn)一步學(xué)習(xí)了原子的構(gòu)成、核外電子排布等一些基本的物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識(shí)。這些為元素周期律的學(xué)習(xí)奠定了一定的知識(shí)基礎(chǔ)。這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)有利于學(xué)生認(rèn)識(shí)并拓展學(xué)習(xí)元素原子結(jié)構(gòu)、微觀性質(zhì)的遞變、學(xué)習(xí)元素單質(zhì)及化合物的性質(zhì)及遞變。另外，學(xué)生從各個(gè)學(xué)科中，初步接觸了數(shù)據(jù)、圖像、圖表、實(shí)驗(yàn)事實(shí)等證據(jù)信息呈現(xiàn)方式，有利于學(xué)生對(duì)本節(jié)課出現(xiàn)的各類證據(jù)信息的提取、分析和處理。

基于教材和學(xué)情分析，筆者確定以教材設(shè)計(jì)的探究活動(dòng)為基礎(chǔ)，用對(duì)一些第四周期元素如K、ca、se、Br等在元素周期表中的位置、原子半徑的大小比較、主要化合價(jià)以及元素的金屬性和非金屬性的預(yù)測(cè)及遞變規(guī)律的發(fā)現(xiàn)這一挑戰(zhàn)性主題貫穿元素周期律的學(xué)習(xí)。

二、教學(xué)目標(biāo)及評(píng)價(jià)目標(biāo)

元素周期律教學(xué)目標(biāo)及評(píng)價(jià)目標(biāo)如表2。

三、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

1.任務(wù)一：預(yù)測(cè)相關(guān)元素在元素周期表中的位置，體驗(yàn)核外電子排布遞變規(guī)律

已知19號(hào)、20號(hào)原子結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，請(qǐng)預(yù)測(cè)它們?cè)诒?中應(yīng)該出現(xiàn)在什么位置，并總結(jié)核外電子排布遞變規(guī)律。

設(shè)計(jì)意圖：“任務(wù)一”涉及內(nèi)容在教材原來(lái)的設(shè)計(jì)中是直接觀察1-18號(hào)元素原子結(jié)構(gòu)示意圖，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)核外電子排布的遞變規(guī)律，內(nèi)容簡(jiǎn)單，不容易引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究動(dòng)機(jī)，屬于“淺層學(xué)習(xí)”。而以預(yù)測(cè)K、ca在表中的位置這一任務(wù)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生，應(yīng)該屬于具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，能激發(fā)學(xué)生主動(dòng)參與的積極性，同時(shí)突出“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。在此過(guò)程中，學(xué)生必然會(huì)分析表3中每一橫行和每一縱行核外電子排布的遞變規(guī)律，從而發(fā)現(xiàn)隨核電荷數(shù)的遞增，元素核外電子排布的周期性變化。注重學(xué)生對(duì)信息和證據(jù)獲取的過(guò)程體驗(yàn)，讓學(xué)生有一定的成就感，并對(duì)“元素周期表”內(nèi)容的學(xué)習(xí)作了良好的鋪墊。

2.任務(wù)二：預(yù)測(cè)相關(guān)元素的原子半徑大小變化情況，體驗(yàn)其遞變規(guī)律

（1）試結(jié)合表4中3-9、11-17號(hào)元素原子半徑的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)原子半徑大小情況：K Ca Se Br（填“>”或“<”）;K Na;Se

S。

（2）結(jié)合表4中3-9、11-17號(hào)元素原子半徑的數(shù)據(jù)繪制原子半徑大小曲線圖。

設(shè)計(jì)意圖：“任務(wù)二”原子半徑大小的周期性變化探究，仍然注重“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)的培育。從預(yù)測(cè)K、Ca、Se、Br原子半徑相對(duì)大小這一挑戰(zhàn)性的主題入手，引導(dǎo)學(xué)生去分析3-9號(hào)、11-17號(hào)元素原子半徑及同一縱行原子半徑變化規(guī)律而獲取信息和證據(jù)，并通過(guò)分析得到相應(yīng)結(jié)論。在相似的學(xué)習(xí)主題的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步給出新的挑戰(zhàn)性主題：K原子半徑數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)ca原子半徑數(shù)據(jù)范圍，強(qiáng)化深度學(xué)習(xí)，體驗(yàn)新的成功喜悅。同時(shí)介紹門捷列夫預(yù)測(cè)新元素性質(zhì)的方法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生有一定的成就感，并對(duì)元素周期律的研究方法及發(fā)展歷程有所了解。

讓學(xué)生動(dòng)手畫出3-9、11-17號(hào)元素原子半徑大小變化曲線圖，并通過(guò)曲線圖加深對(duì)周期性變化的理解：周期性變化不是相同起點(diǎn)上的遞變，而是一種螺旋式上升。

3.任務(wù)三：預(yù)測(cè)相關(guān)元素的主要化合價(jià)及金屬性、非金屬性強(qiáng)弱情況，體驗(yàn)其遞變規(guī)律

請(qǐng)結(jié)合課本第6頁(yè)表1-4、1-5及第5頁(yè)“信息提示”部分，完成下列任務(wù)：

（1）預(yù)測(cè)K、ca、se、Br元素最高正價(jià)和最低負(fù)價(jià)，并總結(jié)最高正價(jià)及最低負(fù)價(jià)與最外層電子數(shù)間的關(guān)系以及主要化合價(jià)遞變情況。

（2）可以設(shè)計(jì)哪些實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Na、Mg、Al金屬性強(qiáng)弱？

（3）預(yù)測(cè)金屬性K Ca，非金屬性Se Br（填“>”或“<”）。

設(shè)計(jì)意圖：“任務(wù)三”通過(guò)預(yù)測(cè)K、Ca、Se、Br元素最高正價(jià)和最低負(fù)價(jià)及與最外層電子數(shù)間的關(guān)系引導(dǎo)學(xué)生參與對(duì)3-9、11-17號(hào)元素主要化合價(jià)數(shù)據(jù)的分析。通過(guò)對(duì)主要化合價(jià)遞變情況的總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生探究同一橫行、同一縱行元素最高化合價(jià)及最低化合價(jià)的周期性變化。促進(jìn)學(xué)生能建立基于證據(jù)進(jìn)行分析推理、證實(shí)或證偽假設(shè)、解釋證據(jù)與結(jié)論之間的關(guān)系、確定形成科學(xué)結(jié)論所需要的證據(jù)和尋找證據(jù)的途徑的基本方法。

在元素金屬性和非金屬性的周期性變化的尋找中，仍然通過(guò)對(duì)K、Ca、Se、Br元素金屬性和非金屬性強(qiáng)弱的比較來(lái)引發(fā)學(xué)生探究的興趣。同時(shí)重視學(xué)科本原，體現(xiàn)科學(xué)探究的過(guò)程，由學(xué)生在分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、動(dòng)手操作的基礎(chǔ)上，根據(jù)獲得的第一手證據(jù)，來(lái)推導(dǎo)出結(jié)論，并通過(guò)K、Ca、Se、Br及其氫化物、最高價(jià)氧化物的水化物的酸堿性等實(shí)驗(yàn)事實(shí)來(lái)驗(yàn)證結(jié)論，形成完整學(xué)習(xí)過(guò)程。進(jìn)一步通過(guò)K、Na與水拓展性演示實(shí)驗(yàn)或視頻深化同一縱行元素金屬性和非金屬性強(qiáng)弱的判斷，加深元素金屬性和非金屬性周期性變化的理解。希望培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究意識(shí)和證據(jù)推理應(yīng)用能力，希望學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中能發(fā)現(xiàn)和提出有探究?jī)r(jià)值的化學(xué)問(wèn)題，能依據(jù)探究目的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)操作，能對(duì)觀察記錄的實(shí)驗(yàn)信息進(jìn)行加工并獲得結(jié)論，能和同學(xué)交流實(shí)驗(yàn)探究的成果，能尊重事實(shí)和證據(jù)。

4.任務(wù)四：認(rèn)識(shí)元素周期律，體會(huì)元素周期律的實(shí)質(zhì)

請(qǐng)總結(jié)和體會(huì)元素周期律并思考、交流元素周期律的實(shí)質(zhì)是什么？

設(shè)計(jì)意圖：“任務(wù)四”主要目的是總結(jié)歸納元素周期律以及促進(jìn)學(xué)生對(duì)元素周期律實(shí)質(zhì)的理解，通過(guò)11-17號(hào)元素最高化合價(jià)、最低化合價(jià)與元素核外最外層電子數(shù)之間的關(guān)系及金屬性、非金屬性強(qiáng)弱與原子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，深化結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的基本思想及對(duì)元素周期律實(shí)質(zhì)的理解。

四、教學(xué)反思

1.挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)主題的確立

要把握深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵和核心素養(yǎng)的內(nèi)容，正如“美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)（NRC）認(rèn)為，深度學(xué)習(xí)是個(gè)體將學(xué)習(xí)的知識(shí)從一種情境應(yīng)用到另一種新的情境的過(guò)程，即遷移”。筆者認(rèn)為，遷移的過(guò)程也就是學(xué)生面對(duì)挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)主題時(shí)的應(yīng)對(duì)過(guò)程，是深度學(xué)習(xí)的關(guān)鍵內(nèi)涵。挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)主題的尋找和確立是教師的主要工作，而遷移的過(guò)程是學(xué)生的主要任務(wù)。由此可見(jiàn)，挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)主題的確立是深度學(xué)習(xí)能否得以順利開展的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，只有確立了挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，才能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，才能更好地促進(jìn)學(xué)生全身心地參與和發(fā)展，才能促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的培育。同時(shí)，在挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)主題的確立過(guò)程中還要明確教學(xué)內(nèi)容中要培育的核心素養(yǎng)的內(nèi)容，兩者要一致才能相輔相成、互相促進(jìn)。

當(dāng)然，在挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)主題確立過(guò)程中對(duì)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容的分析也是十分重要的，只有把握準(zhǔn)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容，才能從中提煉出具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題。同時(shí)，也要注意挑戰(zhàn)性主題是接近學(xué)生最近發(fā)展區(qū)的主題，一定不能是對(duì)知識(shí)和技能的無(wú)限拓展和難度加深，否則，不僅無(wú)助于學(xué)生核心素養(yǎng)的培育，甚至教學(xué)的基本目標(biāo)也實(shí)現(xiàn)不了。

2.學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的設(shè)計(jì)

要把握核心素養(yǎng)培育和深度學(xué)習(xí)的重點(diǎn)過(guò)程，核心素養(yǎng)的培育其重點(diǎn)在于學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，而深度學(xué)習(xí)恰恰是最注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，它把轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式作為重要的著眼點(diǎn)，學(xué)生積極、主動(dòng)、全身心地參與是提高學(xué)生核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。所以，在課堂教學(xué)中設(shè)計(jì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程是實(shí)施深度學(xué)習(xí)和促進(jìn)核心素養(yǎng)培育的重要內(nèi)容。

在挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題的基礎(chǔ)上，通過(guò)“知識(shí)問(wèn)題化、問(wèn)題情境化”的方式，引領(lǐng)學(xué)生基于任務(wù)、帶著問(wèn)題、伴著情境地去自主探究、合作交流、反思總結(jié)，更容易促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，也更容易培育學(xué)生的核心素養(yǎng)。

在本節(jié)課中注重以任務(wù)承載知識(shí)，以情境激發(fā)興趣，以問(wèn)題引發(fā)思考，以探究獲取知識(shí)，以總結(jié)和反思升華學(xué)習(xí)，取得了較好的教學(xué)效果。