創(chuàng)造建構(gòu)模型的契機(jī) 促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的發(fā)生

深度學(xué)習(xí)是我國(guó)全面深化課程改革、落實(shí)核心素養(yǎng)的重要途徑?；瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展需要深度學(xué)習(xí)的支撐。深度學(xué)習(xí)讓學(xué)生的成長(zhǎng)從提高“解答試題的能力”轉(zhuǎn)向提高“解決問(wèn)題的能力”，進(jìn)而轉(zhuǎn)向提高“做事的能力”。深度學(xué)習(xí)是理解性學(xué)習(xí)。理解，不只是單純字面意思上的知道、了解、明白，它更強(qiáng)調(diào)一種深層次的思考，即解釋、思辨、推理、驗(yàn)證、應(yīng)用等更有難度、更加復(fù)雜和更具綜合性的學(xué)習(xí)結(jié)果。但是僅僅有這樣的理解還不夠，還需要學(xué)生將這些已經(jīng)理解的知識(shí)應(yīng)用于生活，即理解是學(xué)生靈活地運(yùn)用所知進(jìn)行思考和行動(dòng)的能力。教學(xué)中，教師需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考與行動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。下面筆者以建構(gòu)模型為研究主題，展開(kāi)教學(xué)研究。

一、對(duì)模型的認(rèn)識(shí)

人教版化學(xué)必修第一冊(cè)的教材中指出：在對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察和證據(jù)推理的基礎(chǔ)上，利用簡(jiǎn)化、抽象和類比等方法，將反映研究對(duì)象的本質(zhì)特征形成一種概括性的描述或認(rèn)識(shí)思路，這就是模型。模型在科學(xué)認(rèn)識(shí)中具有描述、解釋和預(yù)測(cè)等功能，是理論發(fā)展的一種重要方式。

筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，在教學(xué)中將模型分為靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型。實(shí)物模型、物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型、分子結(jié)構(gòu)模型、儀器模型等均屬于靜態(tài)模型。而動(dòng)態(tài)模型則是豐富多彩、充滿變化的，如各種解決問(wèn)題的思維模型、各種實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)模型等。這些動(dòng)態(tài)模型不是教師直接展示給學(xué)生的，而是學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中逐步建構(gòu)起來(lái)的。教學(xué)中，教師可根據(jù)具體的學(xué)情，采用靈活多變的教學(xué)形式，逐步提升學(xué)生的模型認(rèn)知素養(yǎng)。

二、創(chuàng)設(shè)探究情境，構(gòu)建科學(xué)探究思維模型

胡久華等指出，目前我國(guó)中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)中仍普遍存在教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式改革表面化，將學(xué)生按照已有方案實(shí)施的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)等同于科學(xué)探究活動(dòng)，小組合作流于形式，學(xué)生間真正的互動(dòng)交流較少的問(wèn)題，這樣會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)表層化、淺層化。基于此，筆者從教材實(shí)驗(yàn)入手進(jìn)行分析與再設(shè)計(jì)，創(chuàng)設(shè)探究情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理解性學(xué)習(xí)，逐步建構(gòu)科學(xué)探究思維模型。

（一）重視對(duì)教材實(shí)驗(yàn)的分析

以人教版化學(xué)必修第一冊(cè)P104實(shí)驗(yàn)4-1實(shí)驗(yàn)為例，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖潜容^氯、溴、碘單質(zhì)氧化性的強(qiáng)弱。教材設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)操作是：分別向盛有4 mL KBr溶液和4 mL KI溶液的兩支試管中加入1mL氯水，振蕩，觀察溶液的顏色變化，并與氯水的顏色進(jìn)行比較；向盛有4mL KI溶液的試管中加入1mL溴水，振蕩，觀察溶液的顏色變化，并與溴水的顏色進(jìn)行比較。

該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)體現(xiàn)出“變量控制、排除干擾、對(duì)比實(shí)驗(yàn)”等設(shè)計(jì)思想與方法。但如何讓學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)這些巧妙的設(shè)計(jì)思想與方法呢？無(wú)論是教師演示實(shí)驗(yàn)，還是學(xué)生照本宣科地完成實(shí)驗(yàn)，均無(wú)法有效培養(yǎng)學(xué)生靈活地運(yùn)用所知進(jìn)行思考和行動(dòng)的能力，無(wú)法有效促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。

（二）開(kāi)展教材實(shí)驗(yàn)的再設(shè)計(jì)

教學(xué)中，筆者將該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成探究實(shí)驗(yàn)。具體探究流程見(jiàn)圖1。

現(xiàn)就學(xué)生的實(shí)驗(yàn)展示與評(píng)價(jià)、反思、改進(jìn)過(guò)程展示如下，見(jiàn)表1。

（三）建構(gòu)科學(xué)探究思維模型

在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，一方面來(lái)源于多種探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、實(shí)施、評(píng)價(jià)、反思與改進(jìn)，在這一過(guò)程中逐步建構(gòu)科學(xué)探究思維要素，建構(gòu)各思維要素的邏輯關(guān)系；另一方面來(lái)源于對(duì)實(shí)驗(yàn)探究題的精做與思考，師生之間、生生之間的充分討論。學(xué)生從中感悟新要素、提煉新策略、逐步發(fā)展科學(xué)探究的思維模型。例如，高一第一學(xué)期學(xué)生建構(gòu)出的科學(xué)探究思維模型，如圖2。

在建構(gòu)模型后，學(xué)生利用模型繼續(xù)深入探究實(shí)際問(wèn)題。進(jìn)入高二，學(xué)生通過(guò)不同的科學(xué)探究體驗(yàn)對(duì)物質(zhì)性質(zhì)、物質(zhì)變化的認(rèn)識(shí)不斷深化，建構(gòu)新的科學(xué)探究思維模型。如以探究物質(zhì)性質(zhì)及變化為目的的科學(xué)探究思維模型，見(jiàn)圖3。

三、捕捉錯(cuò)誤答案中的教學(xué)契機(jī)，構(gòu)建生動(dòng)的動(dòng)態(tài)操作模型

與課堂教學(xué)不同，課后作業(yè)是學(xué)生自主應(yīng)用知識(shí)、方法解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程。學(xué)生作業(yè)中暴露的問(wèn)題，是教師第二節(jié)課堂教學(xué)的真實(shí)的、生動(dòng)的教學(xué)資源。而作業(yè)中反映出的問(wèn)題，特別是實(shí)驗(yàn)操作問(wèn)題，恰恰是幫助學(xué)生建構(gòu)生動(dòng)的動(dòng)態(tài)模型的契機(jī)。下面以一道作業(yè)題為例進(jìn)行說(shuō)明。作業(yè)內(nèi)容、參考答案、學(xué)生主要問(wèn)題總結(jié)見(jiàn)圖4。

該題選自某高考題片段，學(xué)生在作業(yè)中出現(xiàn)的主要錯(cuò)誤也是當(dāng)年考生的常見(jiàn)錯(cuò)誤。如何解決這些問(wèn)題呢？

（一）以培養(yǎng)創(chuàng)新思維為目的

《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》指出，“思維方法”中的創(chuàng)新思維指標(biāo)表現(xiàn)為綜合運(yùn)用直覺(jué)的、頓悟的、靈感的、形象的、邏輯的方法，提出新視角、新觀點(diǎn)、新方法、新設(shè)想，創(chuàng)新性地解決生活實(shí)踐或?qū)W習(xí)探索情境中的各種問(wèn)題。要想解決學(xué)生在作業(yè)中出現(xiàn)的問(wèn)題，教師如果用直接講解的方法效果不佳，因?yàn)閷W(xué)生是被動(dòng)聽(tīng)講者，主動(dòng)思考的積極性并沒(méi)有被激發(fā)。

（二）以“演實(shí)驗(yàn)”代替“講實(shí)驗(yàn)”

面對(duì)作業(yè)中出現(xiàn)的操作問(wèn)題，教師既可以讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的方法，如去實(shí)驗(yàn)室做一遍該實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)感悟；也可以讓學(xué)生動(dòng)腦去想，同時(shí)借助手邊現(xiàn)有的道具模擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，一邊解說(shuō)，一邊演實(shí)驗(yàn)。這樣學(xué)生可以很快發(fā)現(xiàn)漏洞，及時(shí)反思。

針對(duì)上面題中實(shí)驗(yàn)，這里以其中一組學(xué)生的模擬演示為例。他們用教室的廢水瓶裝水充當(dāng)D裝置，同時(shí)機(jī)智地選用去掉筆桿的鋼筆伸入廢水瓶中充當(dāng)C裝置。該組學(xué)生一邊給大家演示，一邊解說(shuō)：“只有擠壓鋼筆末端的軟管，液體才能流入水瓶中，因此必須先打開(kāi)活塞b；只有停止擠壓，液體才會(huì)停止流出，因此必須記得關(guān)閉活塞b；只有取下水瓶振蕩，才不會(huì)讓水瓶碰撞到鋼筆，使實(shí)驗(yàn)操作有效、安全，萃取更加充分，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。當(dāng)然，大家也看到，滴入的黑色鋼筆水使水瓶中水的顏色變?yōu)楹谏?，所以?duì)于該實(shí)驗(yàn)，我們應(yīng)該滴加少量的C中溶液，防止滴入過(guò)量的溴對(duì)碘溶液顏色產(chǎn)生干擾?！边@樣的模擬體驗(yàn)培養(yǎng)了學(xué)生提出新視角、新方法的能力，創(chuàng)新性地解決了他們學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的問(wèn)題。

四、創(chuàng)設(shè)分析問(wèn)題—解決問(wèn)題—發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題—反思與改進(jìn)的教學(xué)活動(dòng)模型，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展

選擇性必修1中鹽類水解的新課教學(xué)中涉及鹽類水解的應(yīng)用問(wèn)題。筆者設(shè)計(jì)了如下活動(dòng)。

師：FeCl3從水溶液中析出時(shí)為FeCl3·6H2O晶體。如何將FeCl3·6H2O晶體轉(zhuǎn)變?yōu)镕eCl3？請(qǐng)說(shuō)明分析思路與具體方案。

教師提出問(wèn)題后，要給學(xué)生充分的時(shí)間思考、書(shū)寫(xiě)。教師從學(xué)生書(shū)寫(xiě)的內(nèi)容中進(jìn)行認(rèn)知排序，請(qǐng)不同學(xué)生分享的過(guò)程就是展示、互評(píng)、反思、改進(jìn)的過(guò)程，就是促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的過(guò)程。

甲同學(xué)：FeCl3·6H2O屬于結(jié)晶水合物。在初中就學(xué)過(guò)，加熱晶體即可脫去結(jié)晶水。因此解決方案是：加熱晶體，直至固體質(zhì)量不再變化。

乙同學(xué)：FeCl3·6H2O屬于結(jié)晶水合物，受熱分解產(chǎn)生FeCl3和H2O。FeCl3是一種強(qiáng)酸弱堿鹽，會(huì)與水發(fā)生水解反應(yīng)：FeCl3+3H2O[?]Fe（OH）3+3HCl，水解反應(yīng)吸熱，加熱促進(jìn)水解平衡正向移動(dòng)，導(dǎo)致產(chǎn)生的氫氧化鐵、氯化氫增多，長(zhǎng)時(shí)間加熱后，形成了氫氧化鐵固體及氯化氫揮發(fā)，進(jìn)一步促進(jìn)了水解平衡正向移動(dòng)，導(dǎo)致最后無(wú)法得到FeCl3，而得到Fe（OH）3。因此，應(yīng)想辦法在加熱過(guò)程中抑制FeCl3的水解。

師：如何在加熱過(guò)程中抑制FeCl3的水解呢？請(qǐng)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)裝置圖。

丙同學(xué)：可以一邊加熱，一邊通入氯化氫氣體。裝置如圖5。

師：請(qǐng)?jiān)u價(jià)該裝置的設(shè)計(jì)。

丁同學(xué)：HCl是一種有刺激性氣味的氣體，以上裝置中氯化氫會(huì)擴(kuò)散到空氣中污染大氣。因此，應(yīng)該在裝置的后面加上尾氣處理裝置。

師：請(qǐng)大家改進(jìn)裝置。

部分學(xué)生注意到氯化氫極易溶于水的性質(zhì)，在吸收氯化氫時(shí)采用了防倒吸的裝置，既體現(xiàn)了環(huán)保意識(shí)，又體現(xiàn)了安全意識(shí)。如圖6。

師：按以上裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，是先通氯化氫，還是先加熱呢？說(shuō)明理由。

生：FeCl3遇水即水解，所以先通氯化氫，再加熱。在加熱過(guò)程中依然通氯化氫，一方面可以抑制水解，另一方面可以將產(chǎn)生的水蒸氣帶離裝置，進(jìn)一步降低水解程度。

師：針對(duì)FeCl3·6H2O轉(zhuǎn)變?yōu)镕eCl3，請(qǐng)總結(jié)分析物質(zhì)如何轉(zhuǎn)化的問(wèn)題時(shí)用到了哪些化學(xué)學(xué)科思想。

學(xué)生思考、交流，建構(gòu)出分析問(wèn)題所用到的化學(xué)學(xué)科思想。

五、教學(xué)反思

1.開(kāi)展深度學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)，要明確學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”

“最近發(fā)展區(qū)”概念揭示了教學(xué)的本質(zhì)特征在于激發(fā)、形成目前還不存在的心理機(jī)能。教師既要明確學(xué)生現(xiàn)有水平，又要明確學(xué)生即將發(fā)展出的新水平。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐，我發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)三種主要途徑深入了解學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，如課堂表現(xiàn)、課后及作業(yè)表現(xiàn)、測(cè)試表現(xiàn)，在這三種途徑中重點(diǎn)觀察和分析學(xué)生的聯(lián)想與結(jié)構(gòu)、活動(dòng)與體驗(yàn)、本質(zhì)與變式、遷移與應(yīng)用、價(jià)值與評(píng)價(jià)的表現(xiàn)。以上五個(gè)方面也是判斷學(xué)生是否發(fā)生深度學(xué)習(xí)的重要依據(jù)。本文中教師創(chuàng)設(shè)“演實(shí)驗(yàn)”代替“講實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)方法，凸顯了“活動(dòng)與體驗(yàn)”這一深度學(xué)習(xí)的核心特征。

2.開(kāi)展深度學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)，促進(jìn)師生思維方法的共同發(fā)展

知識(shí)給人展示了“是什么”，而思維方法可以引領(lǐng)人在面對(duì)問(wèn)題的時(shí)候思考“怎么辦”，從而更好地解決實(shí)際問(wèn)題。

教育教學(xué)理念在不斷更新與完善，教師需要主動(dòng)更新自身的教育教學(xué)理念，更新思維方法。思維方法除了創(chuàng)新思維外，還包含科學(xué)思維和人文思維。其中，科學(xué)思維就包含運(yùn)用抽象與聯(lián)想、歸納與概括、模型與建模等思維方法來(lái)組織、調(diào)動(dòng)相關(guān)的知識(shí)和能力，解決生活實(shí)踐或?qū)W習(xí)探索情境中的各種問(wèn)題。本文中教師通過(guò)設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)建構(gòu)科學(xué)探究思維模型，并在后續(xù)教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生不斷更新，有效促進(jìn)了學(xué)生深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。