雙減背景下利用深度學(xué)習(xí)理論提升課堂教學(xué)效率*
——以“二氧化碳的性質(zhì)”教學(xué)為例

劉敏 龍世佳 汪鵬霞 李國偉

天水師范學(xué)院化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院 甘肅天水 741001

0 引言

2021年7月“雙減”政策的出臺，在教育界引發(fā)了強(qiáng)烈震動，“雙減”指的是提倡減輕學(xué)生過重的作業(yè)負(fù)擔(dān)和學(xué)生接受校外培訓(xùn)的負(fù)擔(dān)。此政策聚焦教學(xué)，讓學(xué)生的能力在課堂中有效提升。這就對學(xué)校和教師提出更高的要求，要求優(yōu)化教學(xué)方法，提升課堂教學(xué)效率。基于此也將深度學(xué)習(xí)理論提上日程，成為落實化學(xué)核心素養(yǎng)的手段。

深度學(xué)習(xí)公認(rèn)的理解是指在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，全身心積極參與、體驗成功、獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程[1]。深度學(xué)習(xí)是落實核心素養(yǎng)的重要路徑[2]，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)指導(dǎo)深度學(xué)習(xí)的進(jìn)行，二者相互加強(qiáng)，互動循環(huán)。因此，在化學(xué)教學(xué)過程中進(jìn)行深度學(xué)習(xí)是大勢所趨。

二氧化碳是初中化學(xué)的重要知識點，也是中考的必考考點。基于此選擇“二氧化碳的性質(zhì)”這一課例進(jìn)行“雙減”背景下深度學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計。以深度學(xué)習(xí)為理論支撐，抓住科學(xué)探究與實踐這一化學(xué)核心素養(yǎng)。通過大量閱讀文獻(xiàn)，提出合理的教學(xué)策略并實施應(yīng)用。研究教材，選擇重點，突出二氧化碳與水、二氧化碳與氫氧化鈉的反應(yīng)，因為這兩個實驗現(xiàn)象不夠明顯，具體產(chǎn)物是什么以及如何驗證，成為教學(xué)的難點。故以此為切入點，從生活情境出發(fā)，通過問題驅(qū)動、實驗探究、類比推理等形式達(dá)到對二氧化碳性質(zhì)的深度學(xué)習(xí)。用深度學(xué)習(xí)這一先進(jìn)的教學(xué)理念幫助學(xué)生層層深入，將不可見變得可見。達(dá)到素養(yǎng)為本的教學(xué)目標(biāo)，在“雙減”背景下提升課堂教學(xué)效率。

1 開展深度學(xué)習(xí)的教學(xué)策略

本研究基于大量有關(guān)深度學(xué)習(xí)的文獻(xiàn)，結(jié)合《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》與九年級化學(xué)課本中關(guān)于二氧化碳的性質(zhì)有關(guān)內(nèi)容，提出化學(xué)深度學(xué)習(xí)的幾點教學(xué)策略。

1.1 課前多方分析，明確教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)是上課的指南針，因此，教師需要課前精確分析課標(biāo)、教材，預(yù)測學(xué)生的前概念。明確課標(biāo)對知識的內(nèi)容要求，科學(xué)判斷學(xué)生之前的知識和技能水平。根據(jù)最近發(fā)展區(qū)理論，制定科學(xué)可行的核心素養(yǎng)目標(biāo)，以目標(biāo)為導(dǎo)向設(shè)計教學(xué)方案，幫助學(xué)生層層遞進(jìn)對知識進(jìn)行建構(gòu)，使學(xué)生真正成為教學(xué)的主體。

1.2 課中讓學(xué)生深入?yún)⑴c課堂，深度思考

1.2.1 把握核心素養(yǎng)，設(shè)置情境讓學(xué)生走向深入

選取與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的情境，在教學(xué)情境中促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)生的高階思維。情境來源可以是生活實際、化學(xué)史、趣味實驗、中高考試題的題干、科技前沿等等。尋找情境與化學(xué)核心素養(yǎng)的契合點，以教師為主導(dǎo)開展系列教學(xué)活動，學(xué)生在活動中促進(jìn)知識的遷移應(yīng)用，讓學(xué)習(xí)走向深入。

1.2.2 學(xué)習(xí)過程中思維外顯策略[2]

關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，讓知識外顯化。比如學(xué)生B 回答錯誤，教師可以引導(dǎo)詢問學(xué)生對這一問題是如何思考的，從而了解學(xué)生的思維過程，針對錯誤進(jìn)行糾正。面對學(xué)生提出的新方案不要著急給出評價，可以發(fā)揮教學(xué)智慧組織學(xué)生討論，通過同學(xué)之間質(zhì)疑、辯論等形式讓思維外顯。

1.2.3 課堂深入互動，讓學(xué)生有效參與課堂

當(dāng)前提倡以學(xué)生為主體的課堂，針對某一教學(xué)內(nèi)容，教師盡可能當(dāng)好引路人，設(shè)計嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的教學(xué)活動，為學(xué)生搭建好“腳手架”。吸引學(xué)生參與課堂，讓學(xué)生逐步深入思考，組織學(xué)生小組討論設(shè)計實驗方案，通過層層遞進(jìn)的問題引導(dǎo)學(xué)生不斷深度鉆研，達(dá)到對知識本質(zhì)的理解吸收。

1.3 課后趁熱打鐵，完成知識的遷移吸收

課后讓學(xué)生繪制思維導(dǎo)圖，鞏固所學(xué)知識。布置開放性與封閉性的作業(yè)，知識點緊密結(jié)合生活實際，讓學(xué)生在實踐中達(dá)到對知識的靈活運用。學(xué)習(xí)一段時間后，及時運用試卷進(jìn)行測評，完成教學(xué)評一體化。

2 教學(xué)設(shè)計

2.1 教材內(nèi)容分析

本小節(jié)內(nèi)容選自人教版初中化學(xué)第六單元課題3“二氧化碳和一氧化碳”與第十單元課題1“常見的酸與堿”[3]，是一節(jié)關(guān)于二氧化碳性質(zhì)的復(fù)習(xí)課，本節(jié)課內(nèi)容主要包含二氧化碳與水的反應(yīng)、二氧化碳與氫氧化鈉的反應(yīng)、二氧化碳在前沿科技中的應(yīng)用[3]。

二氧化碳是初中化學(xué)的明星氣體，每年中考化學(xué)出現(xiàn)的許多題目都與研究其性質(zhì)實驗有關(guān)。從整個教材體系看，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了CO2溶于水的探究實驗，對實驗探究的模式比較清楚，本節(jié)課以此為切入點繼續(xù)鞏固練習(xí)實驗探究的方法，重點探究二氧化碳與水的反應(yīng)、二氧化碳與氫氧化鈉的反應(yīng)，將不明顯的實驗現(xiàn)象變得可見。并結(jié)合問題驅(qū)動、類比推理，讓學(xué)生將知識盡可能在課堂內(nèi)通過深度學(xué)習(xí)理解、內(nèi)化進(jìn)而吸收構(gòu)建到自己認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，而非通過學(xué)生課后大量刷練習(xí)題來實現(xiàn)對知識的掌握，提升了課堂效率。同時貫穿科學(xué)探究與實踐素養(yǎng)的培養(yǎng)，進(jìn)而達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的。

2.2 課標(biāo)要求

新課標(biāo)對二氧化碳性質(zhì)的內(nèi)容要求為學(xué)生通過實現(xiàn)探究的形式知道二氧化碳的主要性質(zhì)，學(xué)生可以將二氧化碳的性質(zhì)與對應(yīng)的用途聯(lián)系起來[4]。

2.3 教學(xué)目標(biāo)

1）通過實驗對二氧化碳的性質(zhì)深度理解，能列舉出它的用途；

2）通過對二氧化碳與水、二氧化碳與氫氧化鈉的實驗探究，進(jìn)一步訓(xùn)練學(xué)生實驗探究的技能，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與實踐素養(yǎng)；

3）通過實驗探究與生活應(yīng)用相結(jié)合，讓學(xué)生形成性質(zhì)決定用途的思維。

2.4 教學(xué)重難點

重點：通過實驗探究、系列問題對二氧化碳的性質(zhì)深度學(xué)習(xí)。

難點：二氧化碳與水、二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)的驗證和探究，學(xué)生設(shè)計并完成實驗。

2.5 教學(xué)設(shè)計思路

教學(xué)設(shè)計思路如圖1所示。

圖1 教學(xué)設(shè)計思路

2.6 教學(xué)過程

環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情境，舊知識再探索

【導(dǎo)入】播放孫悟空在蟠桃園偷吃仙桃的視頻，天宮中仙云繚繞。

【教師】這仙氣與（固態(tài)的二氧化碳）干冰有關(guān)，今天我們就來再次探索它。

【深度思考1】夏天同學(xué)們都喜歡喝碳酸飲料，通過之前的學(xué)習(xí)知道碳酸飲料是二氧化碳溶于水引起的。實驗室中我們?nèi)绾悟炞C二氧化碳能溶于水？

【回憶引導(dǎo)】課本上是通過在塑料瓶中收集滿二氧化碳，加入水搖晃，由于密閉容器中壓強(qiáng)減小，外顯為塑料瓶變癟。以此為啟發(fā)點，同學(xué)們可以從CO2溶于水后密閉容器中壓強(qiáng)減小這一角度思考去設(shè)計實驗方案。

【學(xué)生】分組討論設(shè)計出的實驗方案如下。

小組1：在一支干燥的試管中收集滿CO2，將試管倒扣在盛有水的燒杯中。

小組2：在收集滿CO2的錐形瓶加入適量水，將提前準(zhǔn)備好的帶導(dǎo)管的下端固定好小氣球，小心地將橡膠塞塞緊錐形瓶口。

【教師】同學(xué)們設(shè)計的實驗方案都非常的嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)，對實驗原理把握扎實，接下來自己來驗證一下。

【學(xué)生】驗證后小組1 發(fā)現(xiàn)小試管液面上升，小組2 發(fā)現(xiàn)小氣球變大，均證明CO2能溶于水。

【設(shè)計意圖】利用孫悟空偷吃蟠桃的仙境，激起學(xué)生的興趣，將學(xué)生的注意力吸引到課堂。通過對學(xué)生先前的知識經(jīng)驗分析，引導(dǎo)學(xué)生再次探索證明二氧化碳能溶于水，給出研究思路，學(xué)生利用小組集體的智慧設(shè)計實驗證明。

環(huán)節(jié)二：問題驅(qū)動，層層深入進(jìn)行實驗創(chuàng)新

【教師】剛才我們證明了二氧化碳可以溶于水，那它們之間有沒有發(fā)生化學(xué)變化？反應(yīng)產(chǎn)物又是什么？我們一起來分析一下。

【演示】將小組2 錐形瓶中的溶液倒5 ml 于試管中，加入4 ～5 滴紫色石蕊，溶液變?yōu)榧t色，加熱后發(fā)現(xiàn)溶液又恢復(fù)紫色。

【追問】實驗中是哪種物質(zhì)使紫色石蕊溶液變紅？

【學(xué)生】是碳酸。

【資料小卡片】如何證明碳酸，運用精密pH試紙，在自然條件下飽和含量是0.3%，pH=5.6。

【教師】展示視頻，測試pH 果真為5.6，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)刈C明生成的產(chǎn)物是H2CO3。

【深度思考2】課本CO2溶于水實驗探究什么使紫色石蕊試紙變紅，實驗方案嚴(yán)謹(jǐn)，但是操作煩瑣，需要耗費大量二氧化碳，我給大家展示一個改進(jìn)的方案，同學(xué)們可以參考以后動腦再次去改進(jìn)實驗方案。

【教師】由于石蕊溶液中有水，紫色石蕊試紙并未變色可以排除水的影響，我們主要探究是CO2還是生成的H2CO3。

【學(xué)生】受到啟發(fā)后設(shè)計實驗方案如表1所示。準(zhǔn)備好2 個干燥的1 cm 的紫色石蕊小紙條，將其背面粘上雙面膠，一個用水噴濕，一個干燥，分別粘到干燥潔凈的試管中，然后將其用帶橡膠塞的導(dǎo)管連接在制備CO2的裝置上。

表1 探究CO2 與H2O 反應(yīng)

【教師】同學(xué)們設(shè)計的實驗方案現(xiàn)象明顯，嚴(yán)謹(jǐn)合理。

【追問】聯(lián)系生活應(yīng)用，碳酸飲料打開瓶蓋時會聽到“嘶嘶”的響聲，打開瓶蓋氣體往外冒的原因是什么？回憶老師剛才演示實驗中加熱試管后溶液顏色的變化。

【學(xué)生】汽水中的碳酸不太穩(wěn)定，易分解為二氧化碳和水。

【設(shè)計意圖】學(xué)生之前探究過CO2與H2O 反應(yīng)，先給出一個改進(jìn)方案，拋磚引玉讓學(xué)生自己探究設(shè)計創(chuàng)新方案，真正參與探究的過程，學(xué)生以后對實驗探究的步驟和方法印象會更深刻，獲得的進(jìn)步更明顯，此外學(xué)生易于接受。同時提升了學(xué)生科學(xué)探究與實踐這一化學(xué)核心素養(yǎng)。最后針對知識點聯(lián)系生活實際，讓學(xué)生意識到CO2溶于H2O 的性質(zhì)決定了它可以用于制作汽水的用途。

環(huán)節(jié)三：類比推理，“隱身重現(xiàn)”再探究

對比剛剛探究過的二氧化碳與水的反應(yīng)，大家再來探究二氧化碳與少量氫氧化鈉反應(yīng)的實驗。

【教師】讓學(xué)生回憶CO2與NaOH 的反應(yīng)產(chǎn)物是什么？

【學(xué)生】是Na2CO3與H2O。

【設(shè)疑】那如何證明發(fā)生反應(yīng)生成了Na2CO3，此實驗現(xiàn)象不明顯，如何更加清楚地展現(xiàn)出來？

【深度思考3】提供思路，讓學(xué)生小組展開探究。

思路1：類比CO2與H2O 的反應(yīng)，從反應(yīng)發(fā)生后密閉容器中壓強(qiáng)減小來思考。

思路2：從生成物Na2CO3入手，選擇酸、堿或鹽類等化學(xué)試劑與之反應(yīng)的明顯現(xiàn)象來判斷。

【學(xué)生設(shè)計實驗方案】學(xué)生設(shè)計的實驗方案如表2、表3所示。

表2 CO2 與NaOH 從壓強(qiáng)減小的角度設(shè)計實驗方案

表3 從與生成物Na2CO3 反應(yīng)的角度設(shè)計實驗方案

【教師總結(jié)】方案1 和2 在一個密閉容器中，CO2氣體與NaOH 反應(yīng)，使壓強(qiáng)減小，不可見的現(xiàn)象變得清晰可見。方案3和4利用酸、鹽與Na2CO3反應(yīng)，產(chǎn)生沉淀或者氣體來判斷反應(yīng)發(fā)生。發(fā)現(xiàn)同學(xué)們對于實驗探究的方法更加熟練，實驗方案科學(xué)合理。

【設(shè)計意圖】傳統(tǒng)實驗二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)現(xiàn)象不明顯，通過探究實驗的形式，將不可見變得可見，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與實踐這一化學(xué)核心素養(yǎng)，類比二氧化碳與水的實驗，讓學(xué)生對知識深度學(xué)習(xí)，提升課堂效率，為以后的實驗探究奠定良好的基礎(chǔ)。參與設(shè)計與評價的過程有利于學(xué)生深度學(xué)習(xí)。在實驗探究和設(shè)計活動中，學(xué)生間相互展開評價和交流，不但能提高語言的準(zhǔn)確性、邏輯性和嚴(yán)密性，還能鍛煉思維的批判性和深刻性[6]。

環(huán)節(jié)四：總結(jié)評價，遷移應(yīng)用，聯(lián)系科技前沿

【教師】讓學(xué)生總結(jié)本節(jié)課主要學(xué)習(xí)內(nèi)容，對實驗探究的步驟再次回顧。

【學(xué)生任務(wù)】關(guān)注二氧化碳在不同領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，分別從環(huán)境保護(hù)、工業(yè)生產(chǎn)、污水處理、醫(yī)療健康等方面展開調(diào)查，提交二氧化碳傳統(tǒng)與現(xiàn)代應(yīng)用的調(diào)查報告，小組開展匯報分享。

【設(shè)計意圖】讓學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容回顧，形成對知識點的清晰框架。此外由于實施了“雙減”政策，義務(wù)階段的教育也發(fā)生了很大變化。為此，教師需要創(chuàng)新作業(yè)的形式和內(nèi)容，確保作業(yè)的趣味性和開放性[7]。通過布置調(diào)查作業(yè)，讓學(xué)生明白CO2在不同領(lǐng)域的獨特應(yīng)用，深度感受二氧化碳的應(yīng)用價值，讓學(xué)生形成學(xué)習(xí)化學(xué)是具有實際意義的印象，更加熱愛學(xué)習(xí)化學(xué)。

3 教學(xué)效果與反思

教育改革是教學(xué)的指揮棒，“雙減”政策下初中化學(xué)課時量減少，利用深度學(xué)習(xí)理論結(jié)合核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略提升課堂效率，是教學(xué)領(lǐng)域的新的實踐性探索。針對教學(xué)難點宏觀把握、精細(xì)設(shè)計，對二氧化碳與水、二氧化碳與氫氧化鈉的反應(yīng)采用實驗探究的方法，學(xué)生突破教學(xué)難點的同時再次對于實驗探究的方法有了更深層次的理解，設(shè)計實驗的速度在不斷加快。課后開放作業(yè)學(xué)生查閱CO2與前沿科技的結(jié)合，完成調(diào)查報告，學(xué)生逐步形成性質(zhì)決定用途的思維。總之，通過以上教學(xué)活動達(dá)成了教學(xué)目標(biāo)的要求。

在本節(jié)課的教學(xué)中，學(xué)生的觀察分析、實驗探究、小組合作能力在課堂中有效提升，有關(guān)二氧化碳性質(zhì)的知識在課堂內(nèi)通過深度學(xué)習(xí)理解、內(nèi)化進(jìn)而吸收構(gòu)建到自己認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，提升了課堂效率，將“雙減”政策真正落實到教學(xué)中。