挖掘教材 深度學習 關注思維

吳長寶

摘要：以教材素材為依托，利用探究實驗，深入探討證據與結論紐帶關系，構建化學實驗壓強問題的思維模型，提高學生分析問題、解決問題的能力，并逐步培養學生的科學思維。

關鍵詞：挖掘教材內涵;深度學習;思維模型;科學思維

“深度學習”是當代學習科學理論提出的新概念。隨著學習研究的不斷深入，對學習的認識也日益深刻，目前研究界對學習已經達成共識：深度理解概念的重要性、注重學與教、創設學習環境、學習者在先前知識基礎上建構知識的重要性以及反思的重要性。

• 問題背景

北京版初中化學義務教育教科書第八章第二節《二氧化碳的性質和用途》——物理性質

“能溶于水”的探究實驗，如圖1：

由于該實驗裝置和操作簡單，現象明顯，

很容易得出結論，不少教師在教學過程

中忽視了瓶中壓強變化分析，缺失證據

和結論的關聯，導致在后續練習中學生

頭腦只剩下“壓強降低瓶變癟”的印象。

這種只重視結論，不重視思維過程，一知半解，形成壓強問題的思維障礙。

• 思維障礙點

1.壓強變化模糊

明顯表現在加水后密封與密封后加水，

不明白這兩個實驗的壓強變化的根本區別

所在。如圖1和圖2實驗。

2.氣體和液體體積變換混亂

在遇到用氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳測定二氧化碳體積含量實驗中，往往因為加入氫氧

化鈉液體問題，出現二氧化碳體積換算錯誤問題。

三、思維模型建立過程

1.首先建立階段性壓強變化坐標圖

圖1實驗階段性壓強變化坐標如表1：

學生分析完這四個階段的壓強變化后，不但知道瓶最終會變癟，也會知道瓶變癟的原因。

在此基礎上，學生做完圖2探究實驗之后，再描述實驗現象及原因時，正答率會明顯增大。

圖2實驗階段性壓強變化如表2：

通過圖1和圖2實驗過程壓強變化分析，學生很容易知道兩個實驗的關鍵是密封節點問題。圖1實驗加水之后，再密封，起始壓強始終是大氣壓，然后降低，瓶變癟;圖2實驗密封之后再加水，起點是大氣壓，加水，壓強增大，振蕩時1體積水溶解1體積二氧化碳，使壓強恢復到起始大氣壓，瓶無變化。

2.再建立氣體體積與壓強變化流程圖

圖1實驗氣體體積和壓強變化流程分析如圖3：

四、思維模式應用和鞏固

例1：研究小組利用圖5裝置進行實驗。A的容積

為250 mL，B中盛有足量的水，實驗前K₁、K₂、K₃均關閉。

測定 A 瓶氣體中二氧化碳含量。打開K₁，用注射器向A

中注入20 mL NaOH溶液（足量），關閉K₁，充分反應后，

打開k₂、k₃，觀察到 B 中的水進入 A 中，當B中液面

不再變化時，測得B中減少了60 mL水，則A中CO₂的體積分數約計算式??????????????。

例1解題思維模式展示及答案如表3：

?例3，（2019年北京市中考化學22題）用圖7裝置進行實驗，先后將溶液快速全部推入，測得一段時間內壓強變化如圖8所示。

（1）先推入的溶液是____________________________________。

（2）bc段壓強不變，原因是______________________________。

（3）cd段壓強變大，用化學方程式解釋：_____________________________________。

參考答案：（1）NaOH溶液 （2）氣體的量不再發生改變

（3）2HCl+Na₂CO₃=2NaCl+H₂O+CO₂↑

課堂教學主要依據教材內容，教材內容既是學生獲取知識的源泉，也是傳承科學思維的重要載體，是生產、生活實踐與學科知識相結合的產物，隱含著學科知識的背景、形成過程和價值。在課堂教學中，挖掘教材內涵，把教材當成教學的“工具”，分析教材地位，發揮教師智慧，挖掘教材蘊含的科學思維方法，尋求教材前后關聯，重構整合教材內容，釋放教材應有的張力，以期尋找學生知識和方法的生長點，滿足學生科學思維發展的需要。