基于深度學習促進初中學生化學觀念建構的教學實踐研究

張 麗，蘇津津

(1.華中師范大學教育學院，湖北武漢，430000；2.武漢市武鋼三中，湖北武漢，430000)

化學觀念是化學學科素養的內在表現形式，是學生在深刻了解化學學科特性的基礎上，對化學學科形成的整體性認知，主要包括對知識反思概括的知識類觀念、對化學探究過程和學習方法的方法類觀念、對化學學科價值認識和反思的情意類觀念，三者之間相互滲透融合，共同構建了初中化學基本觀念體系。在新的教育生態下，以深度學習促進初中學生化學觀念建構，幫助學生實現知識的本質理解和有效遷移，有助于推動教育從“知識為本”轉向“觀念為本”。

一、教學策略

(一)以知識經驗為基礎，創造教學情境

教學情境為學生學科核心素養發展、化學觀念建構提供了特定的場域，結合學生已有的知識經驗，實現個體與情境的交互，使學生在仿真虛擬的教學情境中，通過觀察分析、實驗探究、深度思考等方式，發展化學思維，掌握化學學習規律，探究化學知識與現象的實質，將“知”與“思”“行”有機地結合在一起，培養學生形成以科學的眼光看待世界、解決問題的意識和能力，幫助學生實現知識的本質理解和有效遷移。[1]例如，教師在講解“碳和碳的氧化物”相關內容時，由于學生已經掌握了氧氣和元素的相關知識，在此基礎上，教師可以為學生創設基于二氧化碳的過量排放導致的環境問題的教學情境，引導學生在情境體驗中以物質轉化的視角認識碳循環，進而發展學生的元素觀、變化觀。

(二)創新教學方式，拓展知識獲取途徑

核心素養時代，傳統的教學方式無法為學生提供深度學習、理解性學習以及知識遷移運用的助力，難以滿足學生化學觀念建構的發展需求。因此，教師需要結合學生學習行為，積極創新教學方式，充分發揮實驗教學的作用，引入教師演示實驗、小組合作實驗、學生探究實驗、家庭小實驗等實踐教學方式，改進學生獲取知識的方式，使學生在實踐中進行有意義的知識學習與遷移運用，增強學生在課堂教學中的參與感、體驗感和獲得感，幫助學生了解化學現象、認識微觀世界。

(三)以問題為引導，發展學生高階思維

教師應設計具有啟發意義的、能引發認知沖突的問題，并以問題為驅動，啟發師生在“教”與“學”的過程中進行深度互動，有針對性地探究知識，幫助學生進行有意義的知識建構，深度理解化學知識本質，發展學生的高階思維。以“元素”教學為例，教師在學生進一步認知、掌握物質基本成分的基礎上，設計元素與原子有何區別和聯系的問題，借助“原子構成圖”引入元素的概念，引導學生從物質組成上認識元素，從微觀粒子角度分析物質組成，進而使學生明確元素的概念，促進學生“元素觀”的形成。同時，引導學生繪制物質、分子、原子、元素的關系圖，促使學生形成對物質的宏觀組成和微觀結構的統一認知，促進學生高階思維發展。

二、教學思路

第一步，確定單元學習主題，建立學科基本觀念。深度學習注重學生的整體性發展，將課堂教學的重心轉向整體視域。一方面，教師需要從學科整體性角度探究知識間的內在聯系，以知識聯結作為教學設計的前提，啟發學生在知識對比、整合、重構的過程中，有效聯結和融合多學科知識，促使學生生成知識的整體性理解。另一方面，教師需要根據課程標準的要求，圍繞化學核心知識，設計具有挑戰性的單元學習主題，并結合教材文本、優質教學資源，確定統領單元學習的化學觀念，構建化學知識、概念與觀念的宏觀結構聯結，整合出有利于學生理解性學習、深度學習以及知識與能力遷移運用的教學要點，使學生在深度學習的過程中不斷建構和完善化學觀念。[2]

第二步，將化學基本觀念轉換為知識的基本理解，明確單元學習目標。在第一步的基礎上，教師需要圍繞學習主體，進行學情分析，根據學情和單元教學要求，界定學生深度學習所需要的核心概念，明確教學的重難點內容，啟發學生將化學觀念轉化為對知識的高層次認知和思考。同時，教師還需要根據學情和教學內容，設置有意義、有挑戰的單元學習目標，培養學生的高階思維能力，從而促進學生學科核心素養的發展。

第三步，基于單元學習目標，合理規劃單元教學任務。教師需要結合問題解決的過程、學情、能力發展規律等因素，圍繞“基本理解”設計核心問題、驅動問題，對單元教學主題和教學任務進行合理的規劃。[3]

第四步，以問題為主線，設計單元學習活動。學生化學觀念的建構，需要學生圍繞課堂教學內容進行深層次的思考，問題則是促進學生進行深層次思維的內在驅動力。因此，教師需要以問題為主線，創設問題情境、設計多樣化的探究活動，通過問題鏈使學生對知識內容生成深層理解，啟發學生運用創新性思維，對知識進行創造性加工處理，推動學生知識體系的建構和完善。

第五步，設計持續性評價，推動學生學科觀念的建立。在單元教學活動完成后，教師需要圍繞教學設計，制訂評價機制，整合過程性評價、總結性評價和反思評價等評價方式，判定學生深度學習和學科觀念構建成效。同時通過多元化、持續性的評價：一方面，使學生客觀地審視自己的學習態度和方法，培養學生批判性思維；另一方面，在反思評價的過程中，教師也會根據反饋信息不斷調整和優化教學結構，促進學生知識體系和學科觀念的建構。[4]

三、教學設計

(一)確定單元學習主題

以人教版九年級下冊第十單元內容為例，設計以“初探酸堿世界”為主題的單元教學內容，探索基于深度學習促進化學觀念建構的教學實踐。

1.明晰核心知識

“初探酸堿世界”單元教學內容主要包括“常見的酸和堿”以及“酸和堿的中和反應”兩部分，結合課程標準，其核心知識要求如表1所示，涉及的核心概念包括酸和堿、酸堿指示劑和pH、中和反應等，為學生后期學習鹽的性質及用途、復分解反應、化肥奠定基礎，也為高中學習酸堿中和滴定做好鋪墊。

表1 核心知識要求

2.明確核心觀念

化學是研究物質的組成、結構、性質、轉化及應用的一門基礎學科。[5]酸和堿是生活中常見的化學物質，中和反應在生活和生產中有著廣泛的應用，由此可見，有關酸和堿的知識在初中化學知識體系中占據著重要的位置。本主題單元旨在引導學生探究酸和堿的性質，建立宏觀物質與微觀粒子之間的聯系，涵蓋的學科觀念包括元素觀、微粒觀、變化觀、實驗觀、分類觀及化學價值觀[6]，具體如表2所示。

表2 學科觀念、核心概念、具體知識關系

(二)確定單元學習目標

1.學情分析

九年級學生對化學知識的理解仍處于淺層認知層面，但是基本具備從宏觀角度判斷物質的性質和變化的意識和能力，可以進行具體邏輯推理。同時，學生對化學實驗操作有了初步的認知，具有一定的實驗操作能力、觀察能力和思維能力。

2.形成基本理解

結合學情，基于學科觀念、核心概念、具體知識的關系分析，將核心概念轉換為如表3所示的基本理解。

表3 核心概念的基本理解

3.確定學習目標

第一，結合生活實際，通過分析生活現象，理解化學概念。第二，利用線上、線下教學資源查閱資料，掌握波義耳對指示劑的認知歷程，使學生認識不同溶液遇到酸堿指示劑的顏色變化；通過觀察鹽酸、硫酸、氫氧化鈉和氫氧化鈣，獲取化學知識；通過探究活動、動手實踐，發展和培養學生的科學精神和自主學習能力。第三，通過氫氧化鈉溶液和稀鹽酸反應的實驗以及離子反應模型，從微觀層面對中和反應進行定量感知、分析，構建宏觀物質、微觀粒子、元素符號三者的聯系。第四，通過認知物質的性質培養合理使用化學藥品的意識，形成節約資源、保護環境的科學態度，增強社會責任感。

(三)規劃單元教學任務

在深入學習的基礎上，教師要根據學生對核心概念的基本認識，將教學內容用驅動問題鏈的形式表現出來，并結合生活的實際情況，為學生設計具有挑戰性的教學任務和實踐活動，使他們能夠主動地進行知識的構建。本主題單元教學分為四課時，具體教學任務安排如下。

第1課時：通過趣味實驗“我和蝴蝶捉迷藏”創設問題情境，引起學生學習化學的興趣。用無色酚酞在濾紙上繪制一只蝴蝶并晾干，將該濾紙放在盛有少量濃氨水的燒杯口上方，蝴蝶變成紅色，再將紅色的蝴蝶放在盛有少量濃鹽酸的燒杯口上方，蝴蝶消失了，學生感到非常神奇。結合生活實際列舉身邊常見酸性物質和堿性物質，讓學生初步感受酸和堿的不同。講述英國化學家波義耳發現指示劑的故事，引導學生學會自制酸堿指示劑，并學會使用指示劑/pH試紙檢驗溶液的酸堿性。

第2課時：通過播放視頻“濃硫酸泄漏事故及處理”創設應用情境，引發學生思考如何進行濃硫酸的處理，講述濃硫酸的稀釋操作及注意事項，總結濃硫酸的特殊性質。結合生活實際和課本實驗，引導學生選擇合適的試劑消除硫酸對環境的污染，幫助學生自主總結硫酸的部分化學性質。通過學生自主實驗，合作交流，運用比較、遷移總結酸的通性。

第3課時：展示處理“硫酸泄漏事故”中的白色固體，創設應用情境，引導學生總結歸納氫氧化鈉、氫氧化鈣的物理性質和化學性質。小組合作進行對比實驗，對實驗現象進行證據推理，證明二氧化碳能和氫氧化鈉溶液發生反應。通過學生自主實驗，運用比較、遷移總結堿共性和差異。

第4課時：通過展示胃藥“斯達舒”的主要成分為氫氧化鋁[Al(OH)3]，一般用于中和胃酸過多，創設生活情境，引發學生思考酸和堿會發生什么反應？結合課本實驗氫氧化鈉溶液和稀鹽酸的反應，引導學生觀察實驗現象，總結指示劑變色可以證明酸和堿發生中和反應。引入溫度傳感器設備，讓學生親身感受中和反應的能量變化。運用微觀離子模型，講述酸和堿中和反應的微觀實質。布置實踐報告，讓學生收集中和反應在實際生活中的運用案例，培養學生的資料整理能力，并建立化學和生活的聯系。

(四)設計單元學習活動

以教材分析、學情分析、目標設定為依據，根據單元教學任務，通過“情境線—問題線—活動線”的教學結構，設計單元學習活動，如表4所示。本單元的學習旨在培養和發展學生的化學觀念、科學思維和科學態度與責任。

表4 單元學習活動設計

(五)設計持續性評價

根據深度學習的特征以及建構化學觀念的要求，對學生學習行為進行持續性評價，跟蹤、分析學生思維以及化學觀念生成和發展的過程，及時給予學生信息反饋，為學生進行反思學習、總結學習提供依據。如結合第2課時的教學任務，通過實驗記錄單、課堂觀察、自評、小組互評等形式，從實驗事實出發，設計“學習理解—應用實踐—遷移創新”的進階性評價目標，如表5所示。

表5 進階性評價目標

總而言之，深度學習是落實課程標準、實現化學觀念建構的行之有效的教學方式。教師需要為學生提供深度學習和觀念建構的真實情境，提高學生課堂參與度，促使學生在知識習得的過程中，感知化學與生活的聯系。同時，教師應重視驅動性問題的合理運用，挖掘教學過程和教學內容的深度，引導學生深層次地理解知識，培養和發展學生的高階思維，促進學生化學觀念的有效建構。此外，教師還需要引導學生采用小組合作模式學習，借助教師評價、學生互評、自評等形式對學生學習過程進行持續性評價，多維度提升學生學習能力、反思能力。