基于“深度學習”的高中化學實驗教學研究

張丹

摘要：化學學科教師在教育教學中高度重視實驗教學活動的開展，將實驗作為基礎(chǔ)，化學教學活動的開展受到了廣泛關(guān)注。在化學實驗教學的創(chuàng)新工作開展中，按照“深度學習”思想的指引，對教學活動實施合理化創(chuàng)新，能突出化學實驗教學的綜合效果，促進高中生的化學素養(yǎng)得到良好的培養(yǎng)。本文從“深度學習”思想入手，對高中化學實驗教學改革進行了探究，力求能有目的地培養(yǎng)學生的化學核心素養(yǎng)，夯實學生全面發(fā)展的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：“深度學習”;高中;化學學科;實驗教學

doi：10.16083/j.cnki.1671-1580.2019.07.015

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1671-1580（2019）07-0061-05

在新課程改革深入推進的情況下，高中化學實驗教學在培養(yǎng)學生綜合學習能力方面引起了高度重視，如何構(gòu)建完善的化學實驗教學體系成為高中化學教師重點關(guān)注的問題，部分高中化學教師針對化學實驗教學活動的開展做出了系統(tǒng)的探究，不僅促進了教學質(zhì)量的提高，也為培養(yǎng)高中生化學學科核心素養(yǎng)創(chuàng)造了良好的教育教學條件。

一、在化學實驗教學中開展“深度學習”的意義

（一）“深度學習”的內(nèi)涵理念

“深度學習”思想是相對于淺層學習提出的，主要是從被動的淺層學習向著理解為基礎(chǔ)、能批判的學習和認識新知識及新思想轉(zhuǎn)變，或者將原有的知識和經(jīng)驗在學習活動中向新的情境中遷移，通過應(yīng)用所學知識實現(xiàn)對問題的處理，制定合理的處理決策。“深度學習”思想在教育教學實踐中的合理化應(yīng)用，能引導學生端正學習態(tài)度，主動地完成學習任務(wù)。在我國高中化學教學改革深入推進的情況下，實驗教學領(lǐng)域“深度學習”思想已經(jīng)成為重要的教育理念，部分一線教師按照“深度學習”思想的指導對教學活動進行了改革創(chuàng)新，此舉能對學生實施多元化的指導，使學生在化學學習階段按照課程標準的要求主動學習和探索。

（二）化學學科核心素養(yǎng)的科學探究與創(chuàng)新意識

培養(yǎng)學科核心素養(yǎng)是當前高中化學教學改革的重要目標和方向，在深入推進高中化學教學改革的過程中，教師要正確認識化學核心素養(yǎng)的重要性，并基于核心素養(yǎng)理念的應(yīng)用對學生實施多元化的教學指導，促進學生針對化學知識進行深入系統(tǒng)的探究，在科學探究和創(chuàng)新實踐的基礎(chǔ)上，使學生的化學實驗綜合學習能力得到培養(yǎng)。按照2017年高中化學課程標準的要求，化學學科的核心素養(yǎng)主要涉及到關(guān)鍵的化學學習能力、必備的化學學習品格、正確的價值觀念、在真實情境中解決問題的能力等，核心要素在于培養(yǎng)學生應(yīng)用化學知識解決問題的能力。在高中階段的化學實驗教學改革中，核心素養(yǎng)的科學探究和創(chuàng)新意識是較為重要的內(nèi)容，教師只有按照課程標準的要求，整合化學知識層、化學認知層、化學教學層的內(nèi)容，并在科學探究的基礎(chǔ)上對化學學科核心素養(yǎng)進行細化，將化學科學實踐方面對學生科學探究與創(chuàng)新意識的培養(yǎng)作為重點，正確定位化學實驗教學改革的主要方向，確保夯實教育改革的基礎(chǔ)，明確高中化學實驗教學改革的主要方向。

（三）高中化學實驗教學現(xiàn)狀分析

對高中階段的化學實驗教學基本情況進行分析，發(fā)現(xiàn)在深入推進化學實驗教學改革的背景下，高中化學教師已經(jīng)能初步認識到實驗教學改革的重要性，并在教學組織活動中對實驗教學改革進行了初步探究，制定了全新的教學改革方案，對學生實施有針對性的化學教學改革指導。但是縱觀當前高中化學實驗教學現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)在實驗教學深度的挖掘和學生科學探究與創(chuàng)新意識的培養(yǎng)方面仍然存在滯后性，在化學實驗教學中，學生被動地看實驗、聽實驗，一般難以發(fā)揮個人主觀能動性，甚至會導致學生在淺層學習和模仿實驗的過程中，喪失科學探究和創(chuàng)新能力，學生的深層次實驗學習能力、學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)遇到障礙時，對學生學習化學實驗知識會造成消極影響。所以，針對當前高中化學實驗教學中教學理念滯后性明顯、教師指導科學性不足、教學方法單一僵化的情況，教師在系統(tǒng)推進教學改革的過程中，要注意結(jié)合現(xiàn)有問題制定教學改革措施，對學生實施多元化的指導，在“深度學習”思想和核心素養(yǎng)理念的引導下，增強高中化學實驗教學的科學性和有效性。

（四）開展化學實驗教學的作用

在“深度學習”視野下對高中化學實驗教學進行改革創(chuàng)新，能進一步優(yōu)化化學實驗教學，增強化學實驗教學活動對學生群體的吸引力，使學生主動參與到化學實驗探究活動中，對他們的實驗學習能力加以培養(yǎng)，最大限度地提高教學組織活動的效果。

新時期，為了培養(yǎng)學生化學學科的核心素養(yǎng)，高中化學教師對化學實驗教學活動進行創(chuàng)新，能從多方面對學生化學知識的學習產(chǎn)生積極的影響。其一，“深度學習”視野下開展化學實驗教學，能促進學生對化學知識的建構(gòu)，幫助學生在化學學習過程中發(fā)現(xiàn)知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系，能主動從化學實驗活動中獲取相關(guān)信息，明確知識點之間的聯(lián)系，促進化學知識體系的自主建構(gòu)，確保學生對化學知識的學習和理解能力增強。其二，有助于強化學生的化學實驗學科思維，讓學生能掌握化學實驗學習的技巧和方法，可以結(jié)合知識探究的需求對化學實驗進行分析和處理，并對自己的猜想進行驗證，增強教學指導效果。其三，能對學生化學實驗探究能力實施合理性的強化，使學生在化學實驗學習活動中主動地思考和分析，得出相應(yīng)的結(jié)論，對于循序漸進提高學生的化學知識綜合探索能力產(chǎn)生積極影響。

二、高中化學實驗教學“深度學習”的策略

在對高中化學實驗教學中“深度學習”重要性形成正確認識的基礎(chǔ)上，為了能對學生實施積極有效的指導，使學生的化學核心素養(yǎng)探究和創(chuàng)新意識得到培養(yǎng)，在教學改革活動中，就要對傳統(tǒng)的教學方法進行革新，制定更加科學合理的教學組織方案，切實提高高中階段化學學習的有效性。

（一）明晰高階思維發(fā)展的實驗教學指引

“深度學習”理論的應(yīng)用能促進學生在化學學習方面的態(tài)度和能力的轉(zhuǎn)變，促進學生全面發(fā)展。按照培養(yǎng)學生化學科學探究和創(chuàng)新意識的現(xiàn)實要求，在“深度學習”理論指引下開展教學活動的過程中，要對化學實驗教學目標進行優(yōu)化設(shè)計，確立高階思維發(fā)展實驗教學目標，對學生實施積極有效的教學指引，重點對學生的實驗分析能力、評價實驗結(jié)果能力和實驗創(chuàng)新能力等加以培養(yǎng)。元素化合物知識既是中學化學教學內(nèi)容的重要組成部分，又是學生學習化學概念、原理及化學實驗的載體。在復習高三化學元素化合物知識時，將教材實驗整合創(chuàng)新與知識復習相結(jié)合。如二氧化硫和硝酸的性質(zhì)，在設(shè)計實驗時，將SO₂的制備、性質(zhì)整合在一個實驗中，讓學生觀察現(xiàn)象，描述現(xiàn)象結(jié)合化學方程式分析實質(zhì)，使得學生對性質(zhì)的理解系統(tǒng)化、條理化，大大提升復習效率。便于學生對比、理解，強化記憶，通過現(xiàn)象分析原理，使學生不僅知道是什么，也明白了為什么。又如，“葡萄糖”實驗教學中，教師對實驗教學目標的設(shè)計就可以設(shè)定為引導學生理解結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途的辯證關(guān)系，形成控制實驗條件的意識，促進學生實驗思維模型的構(gòu)建，確保能對學生的高階思維能力、創(chuàng)新意識等加以培養(yǎng)，夯實培養(yǎng)學生化學學科核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)。

（二）有挑戰(zhàn)性的實驗問題引人思考

化學學科核心素養(yǎng)中將學生的科學探究和創(chuàng)新意識作為重要的培養(yǎng)方向，所以在化學實驗教學環(huán)節(jié)，教師對教學問題的設(shè)置要注重對學生的科學探究和創(chuàng)新意識加以培養(yǎng)，具體可以設(shè)置具有挑戰(zhàn)性的實驗任務(wù)、實驗問題等，促進學生對實驗活動知識點的建構(gòu)，引發(fā)學生深入思考，為學生綜合學習能力的培養(yǎng)創(chuàng)造條件。在化學實驗教學中，學生在實驗室做實驗時，會發(fā)現(xiàn)“異常”化學實驗現(xiàn)象，教師就要由此培養(yǎng)學生對化學“異常”實驗現(xiàn)象進行探究的意識和能力。英國著名動物病理學家、《科學研究的藝術(shù)》的作者貝弗里奇（W.I.B.Beveridge）說得好“新知識常常起源于研究過程中某種意外的觀察或機遇現(xiàn)象。”化學發(fā)展史上有很多因為善于觀察抓住機遇而導致發(fā)現(xiàn)或發(fā)明的實例。如栢琴（W.H.Perkin）企圖制奎寧而得苯胺紫;米亞爾（EM.A.Muller）發(fā)現(xiàn)波爾多液;維勒制氫酸銨而得尿素;古德意（c.GocdVear）發(fā)明硫化橡膠等。也有因觀察師在教學改革活動中，通過構(gòu)建真實的、批判的實驗情境，能為學生參與化學實驗學習、深入探究化學實驗知識創(chuàng)造條件，切實提高高中化學實驗教學的整體質(zhì)量。真實、具體的問題情境是學生化學核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要平臺。開展化學實驗教學要注意實驗、問題、情境設(shè)計與實施的一體化，其中真實的教學情境是載體，化學問題是導向，化學實驗是工具。以乙醇為例，“真實情境一問題”教學模式：展示新聞素材：酒后駕駛（真實情境素材）;提問：如何檢驗酒駕？如何杜絕酒駕？如何杜絕酒精中毒現(xiàn)象？（引發(fā)探究問題）;設(shè)計實驗：實驗探究查驗酒駕的原理（實驗探究）;討論化學原理書寫反應(yīng)的化學方程式（符號表征）。以化學學科核心素養(yǎng)為導向，強調(diào)真實情境下化學實驗問題的解決，有助于學生在記憶的基礎(chǔ)上歸納、掌握和運用，對所學知識進行有意義的建構(gòu)。

例如，在針對硫酸銅是否能與鈉發(fā)生置換反應(yīng)的化學實驗教學活動中，教師在課堂上開展演示實驗教學，并結(jié)合對多媒體技術(shù)的應(yīng)用，讓學生在虛擬實驗室上，按照教師的引導參與到演示實驗活動中，直觀地感受到實驗的變化，對實驗情境中涉及到的問題進行分析。例如，探究如何改造污水的環(huán)境、如何采用多種方法進行置換等，在學生主動思考和質(zhì)疑的過程中，學生能實現(xiàn)“深度學習”的目標，自身對這方面知識的認識和理解也會更加深刻，對學生系統(tǒng)解析化學實驗知識、強化自身創(chuàng)新意識產(chǎn)生相應(yīng)的積極影響。

（四）流程圖、思維導圖輔助學生理解

在高中階段的化學教學改革活動中，教師引入“深度學習”思想對教學方法加以創(chuàng)新，為了使學生能更加清晰明確地了解化學實驗內(nèi)容的關(guān)系，對化學實驗涉及到的思維結(jié)構(gòu)進行顯現(xiàn)，增強教學指導活動的綜合效果，就可以引人流程圖和思維導圖的方法，輔助學生對化學實驗方面的知識進行探究，對學生實施有效的教學指導，使學生對這部分知識點形成更加深刻的理解。例如，教師將“鋁土礦制備氧化鋁的步驟”相關(guān)實驗內(nèi)容作為切入點，在對學生實施教學指導的過程中，就嘗試結(jié)合教學內(nèi)容和化學實驗教學的現(xiàn)實要求，編制了一些流程圖以及化學實驗知識的拓展探究圖，為學生學習化學實驗知識提供相應(yīng)的輔助。如圖1、圖2所示，就是教師按照實驗教學要求設(shè)置的流程圖，學生按照圖示的輔助能對相關(guān)知識點加以探究，有助于循序漸進地強化學生對化學知識的學習和理解能力，也能促進學生對化學學科核心素養(yǎng)的良好培養(yǎng)。

（五）教學反饋評價促進學習能力提高

在高中階段的化學實驗教學中，教學反饋評價活動的開展能使學生正確定位自己和認識自己，明確自身學習缺點和優(yōu)勢。在后期學習化學實驗知識的過程中能進行自我改正和自我調(diào)整，使學生的化學學習能力得到明顯提高。因此，教師要基于“深度學習”理念，構(gòu)建持續(xù)關(guān)注的反饋評價教學方法，按照學生的學習動態(tài)情況對學生實施教學評價和反饋，對學生開展有針對性的教學指導，將學生對相關(guān)知識的學習和探究引入到更高層次范圍內(nèi)。例如，在“幾種重要的金屬化合物”相關(guān)實驗中，教師按照學生的表現(xiàn)對學生實施評價，并將自評、互評和教師評價進行結(jié)合，讓學生能客觀認識自身參與實驗記錄的情況、實驗操作的情況以及對實驗反應(yīng)觀察的情況等，在正確定位自身學習狀態(tài)的基礎(chǔ)上，完成教師布置的教學任務(wù)，促進學生多元認知能力的培養(yǎng)。在“深度學習”理論的指導下，高中學生在化學學習方面就能取得顯著的成果，學生的化學學習能力也會明顯增強，對于學生科學探究和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)起到相應(yīng)的促進作用。

（六）核心素養(yǎng)如何以實驗教學為載體落地

在實驗教學活動中，教師將對學生化學核心素養(yǎng)的培養(yǎng)作為開展教學改革的主要方向，重點對學生的科學探究和創(chuàng)新意識加以培養(yǎng)，要明確教學方法，制定科學合理的教學組織方案，為實驗教學活動中學生科學探究意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)創(chuàng)造條件。學生在實驗探究主題學科能力及核心素養(yǎng)上的發(fā)展，需要其真實、深度地參與到活動中，在活動中積累核心活動經(jīng)驗。一方面，教師要為學生提供主動參加多類型的化學實驗探究活動的機會，包括制備、分離驗、結(jié)構(gòu)探究、反應(yīng)規(guī)律探究、性質(zhì)探究等活動。另一方面，關(guān)注學生核心活動經(jīng)驗的學習理解、應(yīng)用實踐和遷移創(chuàng)新，提供分析的機會;通過概括關(guān)聯(lián)、說明論證、分析解釋、推論預測、簡單設(shè)計、復雜推理、系統(tǒng)探究等不同開放的能力表現(xiàn)活動任務(wù)培養(yǎng)學生實驗探究的學科能力。《鐵的重要化合物》這節(jié)課，所涉及的內(nèi)容與我們?nèi)粘Ｉ罹o密相連，從而更易激發(fā)學生學習興趣和自主動手進行科學實驗探究的意愿。因此，在本節(jié)的教學設(shè)計中，始終圍繞“提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃與設(shè)計實驗、進行實驗與收集證據(jù)、評估與反思、交流與合作”。在實驗探究過程中，一是鼓勵并啟發(fā)學生發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的化學問題，依據(jù)探究目的設(shè)計優(yōu)化實驗方案，完成實驗基本操作，并對觀察記錄的實驗信息進行加工以獲取結(jié)論;二是鼓勵并引導學生善于和同學交流實驗探究的成果，提出進一步探究或改進實驗的設(shè)想;三是教育并引領(lǐng)學生尊重事實和證據(jù)，不迷信權(quán)威，培養(yǎng)學生獨立思考、敢于質(zhì)疑和批判的創(chuàng)新精神。

化學實驗教學活動中，可以將“FeCl₃，溶液是不是能催化分解H₂O₂”作為研究對象，引導學生對實驗活動進行設(shè)計，并組織開展多重探究活動，提出相應(yīng)的猜想和假設(shè)，最終能在系統(tǒng)探究的基礎(chǔ)上得到相應(yīng)的結(jié)果，如FeCl₃溶液、Cu²⁺可以對H₂O₂進行催化分解，但是Na⁺不能對H₂O₂進行催化分解。如此將化學實驗作為載體，學生的科學探究和創(chuàng)新意識就能得到培養(yǎng)，在不斷假設(shè)、實驗設(shè)計方面，能加深對化學實驗知識內(nèi)容的理解，學生的化學學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)效果也會逐步增強。

綜上所述，在高中階段的化學教學實踐活動中，教師針對化學教學改革進行探究，并按照“深度學習”思想、核心教育理念對教學方案進行確定，能更好地對學生實施有針對性的教育教學指導，突出高中化學教學的整體效果，使高中化學教學活動中學生的化學學習能力得到提高，能自主參與到化學實驗探究活動中，為學生未來獨立完成化學實驗和探究任務(wù)提供堅實的保障。