指向深度學習的教學設計

章誠 何安坤

摘要：新課標強調培養學生核心素養，而深度學習被認為是培養核心素養的重要途徑?；趯ι疃葘W習的理解，以“原電池單元化教學”為例，將化學能轉化為電能的效率作為主線，如何促進學生深度學習并落實化學核心素養作為明線，采用教學內容任務化、任務活動問題化的教學模式，在符合學生認知水平的前提下，有效促進學生對原電池知識的理解。

關鍵詞：深度學習? 單元化教學? 核心素養? 轉化效率

深度學習也被譯為深層學習。按照布盧姆認知領域學習目標分類所對應的“記憶、理解、分析、評價、應用及創造”六個層次，淺層學習的認知水平停留在“知道、理解”這兩個層次;而深度學習的認知水平則對應“分析、評價、應用、創造”這四個較高級的認知層次，不只涉及記憶、理解，更注重應用知識解決實際問題，因此簡單地說深度學習是一種基于理解的學習。結合化學學科特點及課程性質，筆者認為化學教學中的深度學習有如下特征：注重批判性理解和接受知識，強調學習內容與本學科相關內容或其他學科相似內容的有機整合，關注知識體系的構建，強調知識在新情景中的遷移運用和面向實踐的實際應用。傳統的單課時往往是碎片化教學，容易造成教學目標割裂，知識無法有效融合，不利于學生構建完整的知識體系。單元化教學是以某一主題、活動或將教材劃分為完整單元進行整體開發、設計的一種教學形式。它主張教師能夠以某一種系統化的視角，用一條主線貫穿各節課，使每節課之間既有聯系又各具特色;既培養學生學習已知領域的知識能力，也培養其探索和發現未知領域的能力，從而促進其深度學習。按照化學深度學習的特征，我們以高中化學“原電池”為例，進行單元教學設計并實施。

一、教學內容分析

“原電池”單元包含如下內容：必修第二冊第六章“化學反應與電能”，選擇性必修1第四章“原電池”。新課標對這兩部分的要求依次是“以原電池為例認識化學能可以轉化為電能，并從氧化還原反應的角度初步認識原電池的工作原理。認識化學能轉化為電能的實際意義及其重要應用，了解原電池及常見化學電源的工作原理”。結合新課標要求，我們對原電池內容進行了重新整合，將原電池單元化教學分為三課時，即“初探原電池”“再探原電池”“發展中的電池”。

二、教學過程

（一）第一課時：初探原電池

引入：高中生對生活中使用的電池比較熟悉，教師上課前收集一些廢舊普通鋅錳電池。上課伊始，指導學生拆解舊電池。

環節一：實物探究

師：指導學生動手實驗，并提出問題：電池由哪幾部分構成？電池內部的碳棒是什么極？負極在哪里？糊狀物有什么用？

學生拆解舊電池，研究電池的內部結構，通過討論并結合電池的使用經驗和網絡查詢的信息，回答問題。

設計意圖：本環節通過實物探究，讓學生有意識地把生活中的化學和教材中的化學知識聯系起來，加深其對電池構造的印象，提高其宏觀辨識能力，激發其自主探究的積極性。

環節二：探究原電池的原理和構成

師：根據普通鋅錳電池的結構，如果把鋅筒換成鋅片，碳棒換成銅片，糊狀物改成稀硫酸溶液，會出現什么情況？

學生完成課本實驗6-3（1）、（2）。

問題：用導線連接鋅片和銅片，現象怎樣？銅片表面的氣泡是什么、怎么產生的？氫離子在銅片上得到的電子是誰失去的？在這個過程中，電子怎樣運動？由此大家有什么想法？如何檢測有電流產生？

學生回答，并完成實驗6-3（3）。

教師引導學生依據實驗，理解Zn-Cu-H2SO4原電池工作原理并用圖表示。對學生畫圖結果，教師引導學生評價并修改。然后老師引導學生觀察Zn-Cu-H2SO4原電池，并結合普通鋅錳電池，思考原電池的構成條件;提供鋅片、銅片、金片、石墨、硝酸銀溶液、無水乙醇、導線、水果、電流計，引導學生設計原電池，并提醒學生注意變量控制。之后老師引導學生分析實驗結果，總結原電池的構成條件，體會原電池的反應本質并構建簡單原電池模型。

設計意圖：本環節通過學生結合生活經驗，分析原電池的可能構成條件，然后設計實驗探究。培養了學生設計實驗、分析實驗的能力，促進了其對原電池的理解。通過學生構建簡單原電池模型，發展其模型認知能力。

環節三：初試原電池

師：學習的目的是為了應用，試用今天制作的電池使音樂卡唱歌。

學生操作，聽音樂。

師：大家有什么想法？

生：這種原電池幾乎沒有實用價值！

師：為什么會出現這種現象，如何改進？

設計意圖：本環節引導學生發現簡單原電池的不足，初步建立辯證看待問題的意識，并留下疑問為下節課做鋪墊。

（二）第二課時：再探原電池

引入：音樂卡的音樂為什么會很快停止？

環節一：探究音樂很快停止的原因。

教師介紹數字化實驗，指導學生測量Zn-Cu-CuSO4單液原電池工作時的電流和溫度變化。學生完成實驗后發現原電池溫度逐漸升高，電流大小逐漸減小。

提問：實驗結果說明了什么？根據裝置分析有一部分化學能轉化為熱能，為什么？

設計意圖：通過音樂卡實驗激發學生興趣;通過數字化實驗展示單液原電池能量轉化情況，深化其對單液原電池的理解。

環節二：改進原電池

提問：Zn與CuSO4溶液直接接觸導致該原電池電流衰減，如何改進？把銅片插入CuSO4溶液中，鋅片怎么辦？如何構成閉合回路？

生：用電解質溶液連通。

教師介紹鹽橋，提問鹽橋的作用，并適當提示，指導學生完善裝置圖;指導學生測量Zn-Cu-CuSO4雙液原電池工作時的電流和溫度變化，引導學生理解該雙液原電池工作原理并與單液原電池比較。

提問：Zn-Cu-CuSO4雙液原電池反應本質是什么？與該單液原電池有區別嗎？由此可以得出什么結論？

設計意圖：本部分通過分析雙液原電池的工作原理、構建復雜原電池模型，完善學生的知識體系，并使其對氧化還原反應的認識發生質的飛躍。

環節三：評價原電池

提問：1.比較Zn-Cu-CuSO4單、雙液原電池的電流，有沒有新的發現？

2.雙液原電池與單液原電池有沒有別的缺點？二者的實用價值如何？

3.如何提高雙液原電池的電流，什么樣的電池活性物質可以再生？什么樣的電池可以不斷補充反應的活性物質？

設計意圖：本環節通過分析和討論Zn-Cu-CuSO4單、雙液原電池的電流大小、穩定性和實際應用情況，進一步培養學生辯證看待問題的意識，引發學生思考理論和實際應用之間的“距離”，體會科技發展的曲折。

（三）第三課時：發展中的電池

環節一：優化原電池

提問：為什么其他條件相同時，雙液原電池比相應的單液原電池的電流小？（提示：物理中影響電流大小的因素）

生：可能是U型管管口與電解質溶液的接觸面積太小，U型管太長。

師：兩者均導致電池的內阻變大，電流變小。針對這兩點，大家利用下列器材：濾紙、飽和NaCl溶液、鋅片、銅片、CuSO4溶液、ZnSO4溶液等，繼續改進原電池。

實驗一：測Zn-Cu-CuSO4雙液原電池（用浸有飽和NaCl溶液的濾紙條代替U形管）的電流。實驗二：在實驗一的基礎上增加了一層濾紙條，測其電流。兩實驗與使用U形管作鹽橋的雙液原電池的電流比較（結果見表1）。

提問：通過實驗，大家有什么想法？

生：不斷改進鹽橋，可以使化學能轉化為電能的效率進一步提高。

設計意圖：本環節通過學生借助物理知識，分析雙液原電池電流小的原因，并設計實驗進行改進，診斷并發展學生融合學科間知識、遷移應用知識的能力。

環節二：發展中的電池

教師用多媒體展示生活、生產中的電池，完善學生對普通鋅錳電池的認識，強調這種電池的活性物質不能再生，屬于一次電池，分析該電池的缺點和改進方式;指導學生結合課本和網絡查詢的信息，自學鉛酸蓄電池知識，了解二次電池;指導學生結合氫氧燃料電池工作原理示意圖制作簡單的燃料電池。

設計意圖：通過分析幾種常見電池的原理模型，提升學生模型認知能力;通過分析這幾種電池的優缺點并評價，進一步發展學生辯證看待問題、批判性接受知識的能力;通過利用原電池模型把2H2+O22H2O設計成一個電池并制作，發展學生理解、應用知識的能力和創造能力。

環節三：展望新型電池

提問：電池發展到燃料電池是不是就停滯不前了呢？想一想你們都需要什么樣的電池？看看哪些電池可以再改進令其性能更好，你有什么好的想法！

設計意圖：通過展望新型電池，激發學生的創新意識，并使原電池的學習延伸到課外。

三、教學設計特色

（一）創設真實性的教學情境，激活學生思維，使其在對問題的探索和獨立思考中有所發現，產生新穎、獨到的見解，培養和提高其創新意識、實踐能力，最終解決問題，實現深度學習。

（二）以實驗為探究手段，學生通過分析實驗現象、總結實驗結論，在實踐活動中深化認知模型，從而培養比較分析、概括抽象、評價、遷移、應用和創新等高階思維，發展學科認識能力。

（三）整個教學活動幾乎都是在師、生，生、生之間的對話、討論、交流中完成的，這種具有社會性的學習過程促進學生內化觀念和知識，進一步發展了其高階思維。

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責任編輯：黃大燦