深度學習視角下高中化學真實情境創設的實踐研究

李春鳳

摘 要：以“工業氮肥”為真實情境 ，創設任務鏈，驅動學生開展系列探究性活動，并在探究活動中落實教學目標，實現遷移應用，從而真正獲得解決實際問題的能力，培養學生形成認識方法，發展學科核心素養。

關鍵詞：深度學習;真實情境;氨與銨鹽

一、背景介紹

化學學科深度學習作為一種主動的、批判性的學習方式，以高階思維的發展、學科知識結構的建構以及實際問題的解決為目的，通過具有化學學科特色的挑戰性任務，促進學生化學學科核心素養的發展。學生在獲得化學知識的基礎上，促進化學學科核心素養的發展;在此學習過程中完成化學學科特有的學習任務——以化學實驗為主的多種探究活動，實現學習方式的改變，產生情感共鳴;其學習結果更強調化學學科思想方法的理解與運用。

真實情境能形成驅動性任務、引導學生學習，是學生學科核心素養形成和發展的重要載體。真實情境中開展的教學，能夠吸引學生主動學習、進行深度探究;學生在情境中建構思維模型、打破與重構，最終達到以問題解決引領知識建構、以知識應用解決真實問題的聯動效果。因此，高中化學教學中需要進行與學生深度學習相適應的教學設計，創設具體的、真實的情境，使學生經歷深度認知，逐步具備高階思維的能力。筆者結合自己執教的“氨與銨鹽”一課，具體談談如何進行指向深度學習的高中化學真實情境創設。

“氨與銨鹽”是新課標中必修課程“主題2：常見的無機物及其應用”的重要內容。新課標對此部分的內容要求是：“結合真實情境中的應用實例或通過實驗探究，了解氮及其重要化合物的主要性質，認識這些物質在生產中的應用和對生態環境的影響”;在“教學策略”中建議“重視開展高水平的實驗探究活動、緊密聯系生產和生活實際，創設豐富多樣的真實問題情境”等;在“情境素材建議”中提及“‘雷雨發莊稼’、工業合成氨、工業制硝酸、氮肥的生產與合理使用”;在“學業要求”中描述“能根據物質的性質分析實驗室、生產、生活及環境中的某些常見問題，說明妥善保存、合理使用化學品的常見方法，能說明常見元素及其化合物的應用對社會發展的價值”等。新課標的要求和建議引導教師在教學中創設真實的生產、生活情境，關注含氮化合物的轉化，建構分類觀和價態觀，并實現不同含氮化合物轉化的認識模型。學生通過實驗探究、研究與實踐活動等任務，強化化學知識與生產、生活的密切聯系及真實應用。

本節課以“氮肥工業”為情境，基于該情境挖掘出四大任務，學生在了解“氮肥工業”原理的同時，通過實驗探究活動的開展獲得核心知識，提升對陌生物質的性質預測和實驗設計能力，以形成運用化學學科思想解決問題的思路方法。現將教學過程整理成文，以供參考。

二、教學設計及過程

設置真實情境：工業上目前大量使用的三大類氮肥，介紹本節課的主要內容：氨、銨鹽、氨氣的實驗室制法。整節課以“工業氮肥”的制備原理為主線，形成學生認識物質的兩個角度：分類觀和價態觀;學習氨與銨鹽的性質，運用已學知識解決氮肥的保存及使用等問題，實現知識的遷移與應用。

（一）設置氮肥形態選擇情境，探究氨的水溶性實驗

教材利用氨極易溶于水的性質，設計趣味性實驗。氨溶于膠頭滴管中的水，燒杯中水溶液大量倒吸，形成噴泉現象。課前教師引導學生對教材的噴泉實驗進行重現和分析：由于裝有氨氣的圓底燒瓶是硬質玻璃材料，實驗現象并不能直接觀察氨溶于水后大量減少，只能從倒吸的現象說明壓強減小，間接證明氣體的數量減少。課前學生分小組將噴泉裝置改良：將裝氨氣的儀器換成質軟的材料——礦泉水瓶。膠頭滴管用帶有膠管的礦泉水瓶代替，擠壓水瓶，實現氨氣溶于水。為實現壓強差，教師引導學生將水瓶開小孔，擠壓水瓶的時候用拇指堵住小孔，氨氣溶于水后，松開手指，與大氣相通。

課堂過程中學生分小組完成噴泉改良實驗，各小組均能形成噴泉現象，溶液呈紅色。另外，裝有氨氣的塑料瓶迅速變癟，發出聲響，此實驗現象更直接地說明氨氣瓶中氣體減少。由溶液變紅現象推理得到NH3與H2O發生化學變化，生成新物質NH3·H2O。將NH3·H2O不穩定、熱易分解的性質，遷移應用獲得氨水用作肥料在保存和使用時注意事項。

此環節中，基于真實情境使學生經過質疑、設計實驗、開展實驗、宏觀辨識、微觀探析、得出結論一系列活動去探索學習氨的性質，學生自覺思考所學知識的局限與不足，對所學知識及學習過程主動進行質疑、批判與評價，思路方法實現打破與重構，促進學生科學思維的發展。

設計意圖：以“工業氮肥”的真實問題情境為載體，學生進行討論對比，分析氨用作氮肥不能選用“氨氣”，而“液氨”成本較高，因此選擇使用氨的水溶液。以此為線索，開展“氨氣溶于水”的實驗探究。

（二）探究氨與酸的反應——空瓶生煙

教師準備分別裝有干燥NH3和干燥HCl的集氣瓶，引導學生思考如何放置混合能使其更充分接觸。學生分析NH3和HCl的密度差異，將HCl集氣瓶放在上方，將NH3集氣瓶放在下方，實現氣體的充分混合，并進行實驗驗證。

集氣瓶中產生大量白煙所帶來的震撼，使學生產生情感的共鳴。教材利用NH3和HCl的揮發性，通過蘸有濃氨水的玻璃棒與蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近，實現NH3和HCl的接觸，但效果不佳，也無法完全避免水的干擾，且NH3和HCl會擴散到空氣中，造成污染，使用密封裝置進行混合反應則可以避免這個問題。

設計意圖：設置問題情境，氨的水溶液呈堿性，那么NH3能否與酸反應？設計探究實驗，引導學生從物質分類角度實現含氮化合物的轉化。以銨態氮肥的制備為情境，由NH3和HCl的實驗現象，學生推測NH3和HCl反應產物的成分為NH4Cl，培養證據推理、宏微結合、實驗創新和環保意識，最終形成從物質分類的角度認識含氮化合物的轉化的認知方法。

（三）“誰動了我的化肥？”——探究銨鹽的化學性質

教師以化肥存放一段時間減少為問題情境，引導學生思考提出假設：氯化銨受熱不穩定，易分解。學生小組取少量氯化銨進行加熱，觀察實驗現象，試管底部的固體減少，但在試管口重新生成。該實驗現象回答了“誰動了我的化肥？”——銨態氮肥存放時遇高溫會分解，并將該性質應用于銨態氮肥保存應注意低溫密封保存。教師提供“信息檢索”——銨態氮肥不能和堿性肥料（如草木灰）一起使用，引導學生提出假設：銨鹽與堿能反應，并進行銨鹽與強堿反應實驗驗證，解釋銨態氮肥不能和堿性肥料（如草木灰）一起使用的原因，并得到實驗室檢驗NH4+的方法及實驗室制取。

本環節中，學生在新的情境中以物質類別的視角和實驗現象進行推測和分析，同時診斷學生研究化肥的方法和思路，形成探究其他化肥以及生活中常見化學用品的思維和能力，發展學生宏觀辨識與變化觀念等學科核心素養。

設計意圖：以生活趣事“誰動了我的化肥？”以及化肥氯化銨的使用“注意事項”為真實情境，本環節中，學生在新的情境中以物質類別的視角和實驗現象進行推測和分析，同時診斷學生研究化肥的方法和思路，形成探究其他化肥以及生活中常見化學用品的思維和能力，發展學生宏觀辨識與變化觀念等學科核心素養。

（四）遷移與應用——實驗室制氨氣

應用銨鹽的化學性質，學生選擇合理的實驗原理：銨鹽與堿反應，而非直接加熱銨鹽。設置任務情境：觀察課本圖5-16，并運用初中所學制備氣體的方法，完成實驗裝置的選擇。具體結合銨鹽、氨的性質，選擇“發生裝置”“干燥裝置”“收集裝置”“驗滿裝置”“尾氣處理”，完成實驗室制備氨氣的設計及評價。

設計意圖：該環節通過建立關聯知識，聚焦變化觀，將學生對含氮化合物轉化的認識方式外顯。更關鍵的是，制備氣體方法的構建為學生今后面對新的氣體物質制備情境提供了基本框架，引導學生通過建模來解決問題，并用一定的方法外顯化相應的模型。學生自主思考、質疑辯論，解決問題，學生就能體會到模型在學習活動中的應用價值，從而逐漸發展模型意識，掌握模型認知方式。

三、評價與反思

（一）評測方法

課堂結束后，對150名學生以紙筆測試的形式進行問卷調查。本次調查從“問題解決”“課標學業要求”“教學滿意程度”三個維度進行設計。評價采用李克特式五點量表計分法，選項包括：非常同意、同意、一般、不同意和非常不同意，依次記為5，4，3，2，1分。發放問卷150份，回收問卷150份，回收率100%。

（二）調查結果與分析

數據通過SPSS22.0進行分析，本次調查的有效問卷為150份，沒有缺失，總樣本量為150，其Alpha值為0.750，說明學生通過問卷進行自我評價的結果內在一致性好，可信度高。

學生自我評價的均分情況，從數據可以看出，“問題解決”“課標學業要求”“教學滿意程度”三個維度中，均分最高的是“教學滿意程度”，這說明學生更喜歡情境化教學模式及實驗探究。本節課以實驗活動探究為主要環節，學生在學習過程中獲取知識、加深理解和遷移應用，這無疑也為教師今后的教學指明了方向。真實的生活生產情境的引入，為教學目標的實現設計學習任務或情境問題，能有效地促進學科知識與真實問題的相互融合，從而真正實現以問題解決建構知識、以知識應用解決真實問題的效果。得分相對較低的是“課標學業要求”的達成維度，可能原因是學生的關注點集中于情境和實驗本身，而忽略了問題解決中所包含的學科知識，今后將從情境化、任務驅動教學模式逐漸常態化得以改善。

（三）教學反思

“課標學業要求”維度的測評題目與教學目標一一對應。其中，學生自我評價得分相對較高的是“用化學（離子）方程式表示氨與銨鹽主要的化學性質”“從價類二維的角度，分析、說明含氮化合物的轉化路徑”，這就充分說明學生通過教材知識的學習，建立了價類二維分析物質及其變化的認識視角，并應用于本節內容的表征和描述。學生雖能從價類二維的角度分析問題，但從物質分類的角度預測氨與銨鹽的化學性質，設計實驗進行驗證，并能分析、解釋實驗現象的能力還有待提高。隨著今后的學習強化，學生逐步建構氣體物質的制備方法模型，最終實現陌生物質的問題解決。

結束語

新課程標準的評價要求不僅強調對學生必備知識的評價，更強調學生在真實情境中，獲取知識、加深理解和遷移應用的關鍵能力的發展。在今后的教學中，應在真實情境下形成驅動任務，基于學業要求進行結構化設計，使學生實現深度學習，逐步具備高階思維的能力。

參考文獻

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