化學課堂深度學習活動的設計與實踐*

張克龍

（瑞安市教育發展研究院 浙江溫州 325200）

深度學習是促進學生學科核心素養發展的學習方式，是教師引領學生發生深度學習的過程，具有獨特的內涵與特征。它是基于高階思維發展的理解性學習，不僅需要學生積極主動地參與，還需要教師通過確立能夠促進高階思維發展的教學目標、整合意義連接的學習內容、創設促進深度學習的學習活動、選擇持續關注的評價方式進行積極引導。但在實踐中，一些教師將深度學習誤以為“難”為“深”，深入深出，增加學習負擔；有些教師求“高”棄“低”，淺入深出，導致學生對學習內容掌握不扎實，學生的高階思維失去了“根基”，成為無源之水、無本之木，難以實現遷移，學科核心素養落地成為空話。據此，筆者從學習目標、學習內容、學習活動以及學習評價四個方面，結合課堂實例，與同行分享課堂開展深度學習活動的行動策略。

一、學習目標的確定需要進行縱橫分析

有效的課堂，首先要有明確學習目標。深度學習的學習目標應該是豐富且明確的，要建立在對學生，對學習內容的“縱橫”分析基礎之上。

1.“縱向”分析學生的認知水平

奧蘇貝爾的有意義學習理論認為，學習者發生有意義學習的前提是學習的內容要與學習者認知結構中已有的表象、已經有意義的符號、概念或命題相聯系。因此，分析學生對學習內容的已有知識儲備，掌握現在學生已具備的學習經驗，才能明確學習之后學生可能會獲得的知識、能力和素養發展。因此，要分析學生所學習內容的“過去—現在—未來”。

“過去”，指的是學生已有的認知結構，是確定課堂深度學習的起點；“現在”指的是學生的現實生活，在學生的生活經驗與學習內容之間搭建一座橋梁，幫助學生應用已有認知開展理解、應用、分析、評價和創新等深度思維；“未來”是指學生可能會獲得的知識、能力和素養的提升。比如，學習鋁和鋁合金的“過去—現在—未來”（見表1）。

表1 鋁和鋁合金學習的“過去—現在—未來”

2.“橫向”分析學習內容和學習目標

評價目標是促進課堂教學，發展學生核心素養的動力。因此，制定學習目標，要從“橫向”分析學習內容的“課標要求—教材內容—素養發展水平的評價目標”，達成學習目標與評價目標的一致。如圖1所示。

圖1 評價目標設計與課程目標、教材內容的關系圖

教師在細讀課程標準時，要明確學習內容的學科核心素養培育要求、學習內容要求，學科知識的學科價值、社會價值要求，學習活動的建議、情境素材的建議，以及教學策略等。其次是根據教材內容，以及課程標準中的內容要求明確核心知識內容、符號表征、科學探究、微觀探析、認知結構等。結合以上分析，制定學習內容的評價目標、明確要達成的學科核心素養發展水平、實施教學評價的有效途徑、方式和策略、確定開展課堂活動的情境。“鋁和鋁合金”的課標要求—教材內容—評價目標見表2。

表2 鋁和鋁合金的課標要求—內容要求—評價目標

鋁和鋁合金教學的學習目標是：辨識鋁和鋁合金的廣泛應用。探析鋁和鋁合金性能優化的路徑與方法。通過鋁及氧化鋁、氫氧化鋁的兩性實驗探究，構建兩性金屬性質的認知模型，形成人類開發與改造金屬性能的認識思路（如圖2所示）。

圖2 人類開發與改造金屬性能的認識思路

二、學習內容的價值需要四維解讀

1.情境解讀

課堂深度學習的內容并非絕對客觀抽象的，而是產生于特定的社會歷史背景下的STSE情境之中。如果教師抽離了知識產生的“來龍去脈”，忽略其“背景依存”，那么，“前人所創造的知識對后人而言幾乎不具有可理解性”，知識只能成為學生機械記憶的符號。對特定知識“情境”的解讀有利于促進學生更好地理解。［2］

比如，鋁和鋁合金的真實情境素材有：食品包裝（易拉罐、牛奶盒）、建筑材料（門窗、裝飾品）、生活用品（鋁鍋、桌椅、梯子）、健康用品（胃藥）、航天材料（航天設備中金屬材料）等。學生知道了鋁和鋁合金的廣泛用途之后，自然會觸景生情，產生本節課的學習內驅力，引發學生的認知沖突，持續推進學生的深度學習。

2.聯結解讀

任何學科知識都不是孤立的、碎片化的，而是通過一些核心概念或者重要原理的“聯結”，形成相對完整的知識關聯結構、認識思路結構、核心觀念結構。所以，教師不僅要重視這些概念和原理的基本內涵，還要準確把握它們彼此之間的本質關聯。比如，鋁和鋁合金性能與廣泛用途的“聯結”，如圖3所示。

圖3 鋁和鋁合金性能與廣泛用途的“聯結”

3.本原解讀

知識總是承載著一定的思維和方法，既包括分析與綜合、抽象與概括、歸納與演繹等一般的思維方法，又包括屬于化學學科特定的思維和方法。如：實驗現象的宏觀辨識，反應原理的微觀探析，化學方程式的符號表征等。教師只有對知識所承載的思維方法進行本原性解讀，才能幫助學生形成一定的學科思維方式和思維習慣，增進對學科知識內容的本原性、結構化的認識。能夠舉一反三，實現對知識的創造和遷移。鋁單質和氧化鋁兩性性質的實驗探究承載的思維和方法如圖4所示。

圖4 鋁和氧化鋁性質實驗承載的思維和方法

4.意義解讀

教師只有分析知識對拓寬學生與自我、與他人、與社會、與自然之間的意義，才能幫助學生通過課堂深度學習來獲得積極的情感體驗和精神力量，進而發展必備品格，形成正確的價值觀，體驗化學學科知識的學科價值、社會價值。比如，以鈉合金的熱消融法治療癌癥作為真實情境，［3］學習鈉的性質，圍繞該法治療癌癥的“化學原理、遇到的困境、成本低廉”等三個核心問題（見表3），探究鈉的性質，讓學生沉浸在真實情境中，引領學生以化學眼光看待身邊物質世界，以化學視覺解決生活中實際問題，體驗化學知識對人類健康，社會發展的巨大價值。

表3 基于真實情境的鈉的性質探究設計

三、學習活動的開展需要四元策略

課堂學生活動，在不同環節，教師要有不同的實施重點和策略，實現課堂深度學習的完整性，實現學生認知的自我建構，素養的不斷提升。

1.創設真實情境

激發學生內在學習動機需要真實情境，持續維持學生深度學習也需要真實情境引發的有意義的問題情境。因此，創設能持續引發學生認知沖突的真實情境是深度學習的保障。

比如，在探究鈉單質的性質時，可以提供一段“堿金屬熱消融治療癌癥”素材：將常溫下呈液態的鈉合金（鈉鉀合金在-10℃仍是液體）通過注射器注入人體腫瘤組織，合金會與組織內的水發生放熱反應。當溫度升高到60 ℃以上時，腫瘤細胞的結構遭到破壞，DNA、RNA的合成受到抑制，從而發生細胞凋亡，實現了腫瘤的縮小與患者精神和體力的恢復，由此達到治療腫瘤的目的。此法相比傳統放射治療方法，所用設備和治療操作簡單、藥物便宜。但是，鈉合金的性質極為活潑，給手術的實施帶來不少麻煩。［3］

“腫瘤治療”是學生非常想認識的充滿科學魅力的真實情境，能極大激發學生的求知欲望，感受化學知識的社會巨大價值。它明確指向本節課的核心知識內容——鈉的極強金屬活潑性。結合“堿金屬熱消融治療癌癥”設備簡單、藥物便宜，但也存在保存困難、產生皮下氣腫等缺陷，進行分析、綜合、應用、評價與創新，能夠激發學生持續進行深度思考。

2.建立內在關聯

教師既要善于發現新知識與生活經驗之間的關聯處與契合處，幫助學生用已有經驗來支持新知識的學習，又要引導學生提取與之相關的已有知識，形成關聯。

比如，在探究氯氣性質時，可以展示紅袖白色T恤的胸前灑上了一片醬汁，問學生怎么辦？學生結合本節課知識，說可以用84消毒液把醬汁氧化成無色物質。教師問：能把整件T 恤泡在稀釋的84 消毒液中嗎？不行，因為紅袖也會褪色。改用棉簽多次蘸取漂白液反復涂抹污漬部分，直到斑跡消失，實驗果然奏效。教師繼續追問，84消毒液的主要用途是什么？為什么有這樣的用途呢？84 消毒液如何保存？為什么？84 消毒液為什么不能與潔廁靈混合使用？若想提升84消毒液的消毒、漂白能力，除了提升濃度，有人說可以加酸，你認為加什么酸？這樣的學習過程設計，既讓本節課的新知識84消毒液成分與性質與學生的生活經驗“去除醬汁”相聯系，又能探究84消毒液成分、性質、用途、保存等相關聯的知識，形成結構化的認知。

3.實現學習內容結構化

內容結構化是促進學生從化學學科知識向化學學科核心素養轉化的關鍵。知識關聯結構化、認識思路結構化、核心觀念結構化是學習內容結構化的主要表現形式。深度學習的課堂中教師要通過引領學生對新舊知識、不同概念和原理進行辨析，通過對學習內容本原性理解，概括出物質及其變化的認識過程，以及通過對物質及其變化的認識過程的進一步抽象，采用模型認識的圖示，形成結構化的認識。圖5是“元素周期律”內容的結構化圖示。

圖5 “元素周期律”學習內容的結構化圖示

圖5反映了從“元素在周期表位置、元素性質、原子結構”三者關系認識“元素周期律”的思路，即原子結構決定元素在周期表的位置，由元素在周期表中的位置可以猜想元素的性質。元素周期表是元素周期律的認知模型，學生要在頭腦中將元素納入元素周期表，根據表中的位置認知元素性質，這既是認識元素性質的思維方法，更是學生認識與解決與元素性質有關的化學問題的模型認知。該結構化認識包含元素周期律蘊含的學科思維方式方法，即科學探究與證據推理。

4.再設真實情境，遷移解決實際問題

再設真實情境的目的是幫助學生通過分析、綜合，提煉出真實問題，運用所學知識解決實際問題，在實現知識遷移和有效運用的同時，形成自己的具有探索性的見解、甚至質疑，診斷并發展學生學科核心素養。

比如，學習化學反應與熱能后，再設真實情境，給出兩份資料。

資料1：單位質量燃料燃燒放出的熱量：煤炭32000 kJ/kg，液化石油氣46000 kJ/kg，煤氣3500 kJ/kg，天然氣9000 kJ/kg。

資料2：煤炭主要含有碳、氫、氧、氮和硫等元素，以及極少量磷、氟、氯和砷等元素。液化石油氣是丙烷、丁烷等烴類混合物，并含有硫化物。煤氣的主要成分有氫氣、甲烷、一氧化碳等。天然氣主要成分是甲烷。

提出問題：家庭燃料的變遷是從煤炭逐漸到液化石油氣、煤氣、天然氣，這是為什么？

學生解決問題的認識角度分別是：

認識角度1：控制環境污染。煤炭中含有氮、硫元素，燃燒產物有污染；液化石油氣中含有硫化物，燃燒產物有污染。

認識角度2：充分利用熱能。煤炭是固體，不如氣體燃燒充分。

認識角度3：安全性。液化石油氣比空氣重，泄漏后向下擴散，易引發爆炸。

認識角度4：質能比。單位質量的煤氣燃燒放出的熱量最少。

如此，學生深刻理解如何充分有效利用能源，診斷并發展了學生宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知、科學態度與社會責任等核心素養。

四、學習評價需要采用嵌入式

在課堂中，教師要善于采用提問與點評、問題解決等方法，開展嵌入式評價，診斷并發展學生對所學知識的結構化水平，學科價值和社會價值的認識水平，學科思維、核心素養發展水平，并以恰當而有效的方式將評價結果反饋給學生。

比如，在學習“電解質電離”這一節內容時，教師采用提問方式實施嵌入式評價。

【問題1】氯化鈉固體加入蒸餾水中，你認為引起溶液導電增強的原因是什么（理解氯化鈉在固態、水溶液中存在狀態的差異）？據此給電解質下一個定義。

【問題2】從電解質電離成離子的事實，你認為可以從哪一種角度認識物質（引導學生建立分析和研究物質的“離子角度”）？據此給電離下一個定義。

【問題3】請總結從“離子角度”研究電解質的基本思路（形成認知思路：電解質在水溶液中—離子存在—離子性質）。

上述采用的提問式嵌入評價，引領學生的學習超越電解質、電離的宏觀現象的表層識記，站在質疑、批判、分析、評價的深度思維基礎上，從微觀探析的角度認識電解質、電離，此時學生不僅掌握了電解質、電離的概念，更了解了電解質在水溶液中導電性的本質，為物質的檢驗、分離、制備等問題的解決準備了認識思路與方法。診斷并發展了學生的宏觀辨識與微觀探析，證據推理與模型認知，變化觀念，科學探究等的學科核心素養水平。

學生學科核心素養的培育不是一蹴而就的，需要日復一日的學習內容結構化，知識教學素養化的課堂深度學習。教師在實施基于學科核心素養的深度學習的教學過程中，要把學習內容內化為學生核心素養發展的目標，深度解讀學習內容的學科本質，實行“教、學、評一體化”。