深度學習與“HPS”結合 培育化學學科核心素養的實踐與研究

葉建偉

摘? ?要：本文以“氧化還原反應”教學為例，探討如何深入挖掘化學史，運用深度學習理論，并融合科學哲學、科學社會學等內容開展教學實踐研究，從而達到培育學科核心素養的目標。

關鍵詞：高中化學;深度學習;HPS;核心素養

1? 深度學習的內涵和意義

深度學習強調學習的主動性，提倡在學習過程中抱有批判性的態度，與淺層次的學習存在多方面的差異。深度學習不僅關注在批判的基礎上進行理解，更要求在理解的基礎上進行記憶;強調在學習新知識的過程中，關注知識聯系，關注知識網絡體系的建構;注重解決實際問題，提倡樹立主動學習的人生目標[ 1 ]。

深度學習所倡導的學習理念與化學學科核心素養有許多相通的地方。基于深度學習理念，開展化學課堂教學，切實地將學生當做課堂的主體，能有效地提高學生學習的積極性，提升學生對知識體系的深入理解和知識網絡的建構，有利于化學學科核心素養的培育。

如何將深度學習運用到化學課堂中呢？北師大的胡久華副教授在《指向深度學習的化學教學實踐改進》一文中提出了 “深度學習”教學設計四要素：挑戰性學習主題、深度學習目標、深度學習活動、持續性評價[ 2 ]。這四要素是運用深度學習理論開展教學的重難點。

2? HPS教育

HPS教育是關注科學史背后所蘊含的科學哲學和科學社會學的教學理念，提倡在進行科學教育的同時滲透科學哲學，并深入闡述科學與社會發展之間的聯系，進而促進學習者深入理解知識本質，達到提升科學素養的目標。

科學技術的發展，就是科學家認識自然，挑戰未知的過程。在這一發展歷程當中，科學家一步步突破挑戰，通過深入淺出的研究，最終奪取了科學海洋里的一顆顆明珠。在化學教學中，是否可以化學史為線索創設挑戰性的學習主題;以科學發展過程中的關鍵節點為背景設置深度學習的教學活動;深入剖析知識中所蘊含的科學哲學和科學社會學的內容，進而達到提升學生科學素養的目標呢？

3? 教學實踐

筆者嘗試以魯科版高中化學必修一第二章第三節第一課時“氧化還原反應”為例，研究如何運用深度學習理論和HPS教育相結合培育學生化學學科核心素養。

3.1? 歷史背景分析

生產生活當中的許多化學反應都是氧化還原反應。人類對于氧化還原反應的認識最早可以追溯火的運用，中間歷經了氣體煉金術時期;直到18世紀普利斯特里成功地制得了氧氣，科學家在此基礎上總結許多物質與氧氣的反應，并逐漸地從得到氧和失去氧的角度認識氧化反應和還原反應。19世紀科學家進一步發展和延伸化合價的概念，從化合價的角度重新認識了氧化還原反應，將反應前后有化合價變化的反應稱之為氧化還原反應。20世紀初，價鍵理論、電負性等相關概念的建立，促進科學家從得失電子的角度深入理解氧化還原反應的本質。1948年，氧化數概念被提出，直到1970年國際純粹與應用化學聯合會，從氧化數變化的角度，最終定義了氧化還原反應的概念。

3.2? 教材分析

初中階段學生是從得氧和失氧的角度認識氧化還原反應，此時氧化和還原的概念相互對立。高中階段從化合價入手，進而深入到得失電子的本質認識氧化還原反應，從而形成了氧化和還原之間對立和統一的關系。

人類對于氧化還原反應的認識是對于自然界不斷探究和了解的一個縮影。在開展化學教學的過程中，建構氧化還原反應這一概念時，可以結合科學發展史、社會生活背景等方面展開，讓學生像科學家一樣思考，切實的參與到學習過程當中，去感知、體驗和嘗試構建“氧化反應”和“還原反應”之間的聯系，從而形成一個立體、完成的知識體系，同時還能啟發學生去思考這樣的學科哲學命題——“氧化”和“還原”原來不是同一事物的兩面，而是事物間不斷變化和發展的結果。

3.3? 教學思路

教學思路詳見圖1。

3.5? 案例反思

以氧化還原反應發展史為線索，溯源人類對于氧化還原反應的認識過程，設置挑戰性學習主題和目標，引導學生像科學家一樣思考，通過一個個探究環節，不斷完善認知，建構概念，使初高中的知識銜接通過科學發展史巧妙的融合在一起。同時，深入挖掘化學史中所蘊含的社會學和科學哲學的相關內容，提高學生敬畏自然、崇尚科學的精神品質，達到培育化學學科核心素養的目標。

4? 實施建議

4.1? 追根溯源，整合知識

聯系化學史和生產生活，深入追溯化學知識的來龍去脈，幫助學生形成知識脈絡，完善知識體系，從而達到全面的知識建構。運用化學史素材的時候需要緊緊圍繞授課知識主線，擇其重點，達到素材為課堂所用，教學不為素材所累的目的。

4.2? 深入挖掘，升華情感

情感的升華亦是深度學習的效果體現之一。在運用化學發展史的同時，要深入挖掘科學發展過程中所蘊含的關于人類社會學和科學哲學的內容，從而提升學生的情感認知，內化學學生的思想品質，從而達到崇尚科學，尊敬自然的目標。

4.3? 圍繞素養，突出重點

運用化學史等素材為開展深度學習提供服務時，要注意學習環節設置重點需明確，方向要精準;在擴展教學知識、擴寬教學內容的同時，需牢記所有教學內容的展開，要始終圍繞課程目標的實施及學科核心素養培育等目標進行。

參考文獻：

[1] 胡久華，羅濱，陳穎.指向“深度學習”的化學教學實踐改進[J].課程.教材.教法，2017，37（3）：90-96.

[2] 江敏.在體驗中學習——“氧化還原反應”的教學設計與思考[J].中學化學教學參考，2012（6）：16-19.