河北 晏富強 李 穎

深度學(xué)習(xí)是學(xué)生基于理解層次的學(xué)習(xí)，以高階思維的發(fā)展和實際問題的解決為目標(biāo)，整合現(xiàn)有知識，積極主動地、批判性地學(xué)習(xí)新的知識，再將它們?nèi)谌胍延械恼J知結(jié)構(gòu)中形成模型，且能將已有的模型遷移到新情境中的一種學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)的核心是提升學(xué)生適應(yīng)未來社會發(fā)展和自身發(fā)展所必備的關(guān)鍵能力，而基于化學(xué)學(xué)科的深度學(xué)習(xí)是依據(jù)高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的五個構(gòu)成要素去實施的，能有效培養(yǎng)和提高學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。教師實施基于核心素養(yǎng)的高中化學(xué)深度教學(xué)，在基本方法和實施策略上要探尋教師“深度教”與學(xué)生“深度學(xué)”的最佳契合點，才能使高中化學(xué)課堂呈現(xiàn)出“深入、深化、深刻”的課堂新樣態(tài)。通過對學(xué)生提出的問題進行梳理和整合，結(jié)合高考評價體系對學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的具體要求，筆者認為要開展深度學(xué)習(xí)，應(yīng)該就以上問題從四個方面展開。

一、回歸教材深入學(xué)習(xí)

二、補充資料深化學(xué)習(xí)

教師要做到使學(xué)生在學(xué)習(xí)課本知識的基礎(chǔ)上，適當(dāng)補充必要的知識，提升學(xué)生的獨立思考、邏輯推理、信息加工、自主學(xué)習(xí)的能力。此過程教師應(yīng)特別注重將化學(xué)知識與生產(chǎn)生活相結(jié)合，突出化學(xué)學(xué)科知識的實用性，同時也應(yīng)深化學(xué)生對高中理論知識的理解并達到能用理論知識進行推理和判斷的目的，筆者通過設(shè)計實驗方案、優(yōu)化方案再用實驗進行驗證。

2.查閱資料得知常溫常壓下，Ka1(H2CO3)=4.3×10-7，Ka2(H2CO3)=5.6×10-11，K分解(H2CO3)=30，Ksp[Fe(OH)2]=8×10-16，Ksp(FeCO3)=3.2×10-11，Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5，K分解(NH3·H2O)=0.75。

圖1

K1=1/Ksp[Fe(OH)2]=1.25×1015

K2=Kw/Ka1(H2CO3)=2.32×10-8

K3=1/Ka1(H2CO3)=2.32×106

K4=30

K5=Kw/Kb(NH3·H2O)=5.56×10-10

K6=K分解(NH3·H2O)=0.75

教師通過化學(xué)實驗驗證，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計定量實驗方案，測量FeCO3沉淀中Fe(OH)2的量，學(xué)生通過小組討論的方式設(shè)計兩種實驗方案：

方案1：在圖1實驗的基礎(chǔ)上，將沉淀過濾、洗滌、干燥、稱量，對比稱量的質(zhì)量和理論質(zhì)量。

方案2：在圖1實驗中得到的沉淀用如圖2所示裝置測量CO2的體積，對比測量的體積和理論體積。

圖2

學(xué)生通過實驗發(fā)現(xiàn)：方案1干燥時間過長，由于托盤天平精確度較低，導(dǎo)致稱量困難，加上實驗中過濾損失的量，故而實驗誤差較大；方案2則比較容易操作，最后，通過實驗數(shù)據(jù)計算得出FeCO3質(zhì)量分數(shù)為95.2%，比較純凈。

進行深度學(xué)習(xí)讓學(xué)生深刻理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，在此基礎(chǔ)上通過設(shè)計、完善實驗方案、實際操作實驗、改進實驗方案來驗證理論推測。教師可以通過此過程提升學(xué)生變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的學(xué)科核心素養(yǎng)。

三、理論計算深刻理解

學(xué)生在深度學(xué)習(xí)過程中要充分利用化學(xué)原理的理論知識，先分析微粒的種類再進行定量計算，從化學(xué)反應(yīng)原理的角度深刻理解工業(yè)生產(chǎn)。

1.NH4HCO3溶液中離子濃度計算

pH≈7.8，c(OH-)=10-6.2mol·L-1，

若Fe2+完全形成碳酸鹽沉淀，則c(Fe2+)≤10-5mol·L-1，

Qc[Fe(OH)2]=c(Fe2+)·c2(OH-)=10-17.4

根據(jù)計算得知使用NH4HCO3作為沉淀劑，生成FeCO3的同時也不會有Fe(OH)2生成。

2.25℃新配制的0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液中離子濃度計算

c(H+)=[Ka1(H2CO3)·Ka2(H2CO3)]0.5

pH=8.3c(OH-)=10-5.7mol·L-1，

若Fe2+形成碳酸鹽完全沉淀，則c(Fe2+)≤10-5mol·L-1，

Qc[Fe(OH)2]=c(Fe2+)·c2(OH-)=10-16.4

根據(jù)計算得知使用NaHCO3作為沉淀劑，生成FeCO3的同時也不會有Fe(OH)2生成。工業(yè)生產(chǎn)中使用NaHCO3作為沉淀劑和使用NH4HCO3作為沉淀劑相比成本高、會引入雜質(zhì)且不易分離，所以不使用NaHCO3。

3.25℃新配制的0.1 mol·L-1Na2CO3溶液中離子濃度計算

若Fe2+形成碳酸鹽完全沉淀，則c(Fe2+)≤10-5mol·L-1，

Qc[Fe(OH)2]=c(Fe2+)·c2(OH-)=1.8×10-10>Ksp[Fe(OH)2]

根據(jù)計算得知使用Na2CO3作為沉淀劑，生成FeCO3的同時也會有Fe(OH)2生成。故使用Na2CO3與NH4HCO3相比前者成本高、沉淀的同時會生成Fe(OH)2、會引入雜質(zhì)且不易分離，所以不使用Na2CO3。

四、建立模型拓展應(yīng)用

學(xué)生通過深度學(xué)習(xí)就可以建立解答類似問題思維模式和解題方法，不僅能夠解答高考題中Fe2+、Mg2+、Zn2+、Mn2+、Co2+、Sr2+離子使用NH4HCO3轉(zhuǎn)化為碳酸鹽沉淀的問題，還能夠進一步解答使用(NH4)2CO3將Mg2+轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2·MgCO3的問題。如2019年全國卷Ⅰ26題：硼酸(H3BO3)是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工業(yè)。一種以硼鎂礦(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如圖3所示：

圖3

回答下列問題：

(4)在“沉鎂”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的離子方程式為。

深度教學(xué)并不追求教學(xué)內(nèi)容的難度和深度，不是指教學(xué)內(nèi)容越深越好，而是教師對于知識的構(gòu)成要素不停留在符號層面，豐富教學(xué)的層次，實現(xiàn)知識教學(xué)的價值。高三化學(xué)教學(xué)中教師要注重學(xué)生提出的疑問，整合課內(nèi)外相關(guān)知識，通過微觀辨析和理論計算讓學(xué)生深刻理解問題的答案，延伸課堂教學(xué)，通過實驗的方式提升學(xué)生必備的關(guān)鍵能力。