基于深度學習的中學化學教學設計

劉可可

摘要：通過深度學習的教學設計教學，對真實有效地達成教學目標具有促進作用。以人教版必修第一冊第三章第一節《鐵及其化合物》中的第三課時內容“鐵鹽和亞鐵鹽”為例進行基于深度學習的教學設計，通過真實的教學情境、科學探究過程、辯證地進行評價、模型構建、總結反思，最后將所學知識應用到實際或陌生情境中的形式促進深度學習的形成。

關鍵詞：深度學習、科學探究、辯證評價、教學設計。

一、問題的提出

深度學習是對學生在學習的思維層次、投入程度、反思深度及遷移應用能力等方面進行研究，它是在學生基于理解的基礎上以發展高階思維為目標的一種學習方式，這里的高階思維主要包含創新創造、批判思維、遷移應用等方面。在化學課堂中滲透深度學習的理念，可以在輕松愉快的學習氛圍中提升學生的發散思維和動手操作能力，并將所學知識遷移應用于實際生產生活中。

二、基于深度學習的教學設計案例分析

環節一：真實的問題情境

[情境引入]同學們，今天上課前，老師要表演一個小魔術。大家看看老師手中的紙片和木劍（拿出事先轉備好的道具），現在老師將劍刺向紙片，大家仔細觀察會出現什么。

[學生發現]“受傷”后的紙片“流血”了。

[教師追問]紙片“流血”了，大家相信嗎？

[學生回答]不相信，紙片沒有生命。

[深度學習1]紙片“流血”了是怎么回事呢？這節課我們就一起來揭開謎底。

[設計意圖]以魔術開頭，扣人心弦。以情境帶動，激發學生的好奇心和求知欲，拉近學生與化學學科間的距離，提高學生對探究活動的參與度。通過問題驅動，對已學知識進行復習并引入新知。

環節二：科學探究過程

[教師活動1]演示實驗：一支試管中加入5mlFeCl3溶液，再滴入幾滴KSCN溶液。觀察現象。

[學生回答]溶液變成了血紅色！

[深度學習2]魔術的謎底就在這里了。謎底是什么呢？

[學生回答]紙片上提前涂有FeCl3溶液，遇到木劍上的硫氰化鐵溶液，會變血紅色。（此時部分學生無法確定紙片上涂的是FeCl3溶液還是硫氰化鐵溶液，可引導學生觀察兩者溶液顏色差別（浸泡過FeCl3溶液的紙片偏黃），從而確定答案）

[深度學習3]Fe3+可以使KSCN溶液變為血紅色，Fe2+是否也可以呢？

[學生活動1]分組實驗：將亞鐵離子滴入KSCN溶液中，觀察顏色變化。

[小組匯報]亞鐵離子不能使KSCN溶液變成血紅色。

[深度學習4]結合已學知識，總結Fe3+和Fe2+的檢驗方法。

[深度學習5]鐵元素存在著+2，+3 兩個化合價，這決定了其化合物的復雜性。Fe3+和Fe2+在性質上有何不同？（氧化性還是還原性？引導學生從化合價的角度進行思考 ）設計實驗證明你的想法。

[學生活動2]分組設計實驗：先根據化合價預測可能的氧化、還原性，對藥品進行分類。分組討論后，完成藥品分類表。（提供藥品：維C、鐵粉、銅片、KI溶液、淀粉溶液、KSCN溶液、氯水、酸性高錳酸鉀溶液、稀硝酸、雙氧水;實驗用品：試管、膠頭滴管）

接著利用已有藥品，設計可行的實驗方案，進行實驗。

[小組匯報]Fe3+具有氧化性，Fe2+具有還原性。2.Fe3和Fe2+之間可以相互轉化。

[教師總結]方才我們成功地證明了Fe3+具有氧化性，Fe2+具有還原性。同時我們也發現Fe3和Fe2+之間可以相互轉化。

[設計意圖]通過小組合作探究，提高學生的動手操作能力，增強合作探究意識，養成注重實證、嚴謹求實的科學態度。

環節三：辯證地進行評價

[深度學習6]根據Fe3+和Fe2+在性質上的不同，請大家設計實驗探究Fe、Fe3+和Fe2+之間的相互轉化關系。

[學生1回答]根據Fe3+具有氧化性，可以向含Fe3+的溶液中加還原劑（如Cu片、KI溶液等）使之轉化為Fe2+，也可以加強還原劑（如Zn等）將其進一步還原為Fe。

[學生2回答]Fe具有還原性，也可以加入鐵粉將Fe3+加還原為Fe2+。

[學生3回答]Fe2+處于中間價態，將強氧化劑（如酸性高錳酸鉀溶液、稀硝酸、雙氧水等）可以將它轉化為Fe3+，加強還原劑（如Zn等）可以轉化為Fe。

[設計意圖]通過小組合作探究Fe、Fe3+和Fe2+之間的相互轉化關系，遇到問題，大家團結協作、集思廣益，縮短了時間，提高了效率，促進了學生高階思維的發展。生成性的實驗課堂是學生深度學習的有效途徑之一。

環節四：模型構建

[深度學習7]之前大家通過實驗，發現Fe粉能將 Fe3+還原為 Fe2+，大家能用圖示的方法歸納 Fe、Fe3+和Fe2+之間的相互轉化關系嗎？

[學生活動3]完成鐵三角模型構建。

[設計意圖]基于科學探究結果，引導學生構建鐵三角模型，培養學生通過分析、推理等方法認識研究對象的本質特征及其相互轉化關系，建立認知模型的能力。

環節五：總結與反思

[深度學習8]通過本節課的學習，對我們今后學習元素及其化合物有哪些幫助呢？

[學生4回答]可以根據元素價態預測物質的性質。

[學生5回答]可以根據元素價態設計物質間轉化的途徑。

[深度學習9]通過本節課的學習，請大家談談自己的感想。

[學生6回答]化學實驗特別有趣，我很喜歡。

[學生7回答]小組合作探究非常好，大家可以一起學習、談論、及時發現問題并解決問題，投入程度高，受益良多。

[學生8回答]我覺得實驗探究課很充實，參與度高，知識點在探究和討論過程中理解的更為透徹，印象深刻，課后也不容易遺忘。

[設計意圖]同學們身體和精神都在全程高度參與探究活動，對本節課知識點的總結有充分的發言權，而且經過小組一起合作探究，印象深刻。初步建立基于物質類別和元素價態視角認識元素及其化合物的模型，在活動中總結反思。

環節五：遷移與應用

[深度學習10]電子工業中常用覆銅板為基礎材料制作印刷電路板（展示印刷電路板），印刷電路板廣泛應用于電視機、計算機、手機等電子產品中，大家知道印刷電路板的制作原理嗎？

[學生回答]Cu片能與Fe3+反應，2Fe3+ + Cu = Cu2+ +?2Fe3+。

[教師活動]沒錯，印刷電路就是利用這個原理做成的，請大家課后利用覆銅板制作指定圖案。

[深度學習11]展示硫酸亞鐵片及說明書，閱讀說明書并思考、交流：從中獲得哪些信息？有哪些理論依據？

[學生9回答]使用包衣片是因為Fe2+不穩定，容易被空氣的氧氣氧化。

[學生10回答]結合維生素C同服，有利于亞鐵吸收，是因為生素C可能具有還原性，可以防止Fe2+被氧化。

[設計意圖]引入學生較為熟悉的生活情境，讓學生在問題情境下思考和應用課堂所學知識，并進一步將本課題知識點進行升華，學以致用，使化學學科更貼近于生活，拉近了學生與學科之間的距離，提高了學生化學知識和方法的運用能力。實踐檢驗是衡量深度學習的有效標準。

三、基于深度學習的化學教學設計反思

（一）建立協同師生關系，提高學生參與度

本節課以實驗探究為主要環節，在課堂中要想充分體現學生的主體性，教師就要扮演好主導性的角色，并且處理好與學生的關系。只有學生積極主動參與教學活動才能取得良好的學習效果。在探究實驗過程中，學生勇于提出自己的想法，面對出現的問題，大家各抒己見、集思廣益，共同得出解決問題的方法。

（二）進行持續有效反饋，導向學習目標評價

針對本課題的實驗探究，學生們積極給出實驗方案，對于所給出的方案經過師生的共同評價反饋進行完善。在實驗過程中出現的問題，大家各抒己見，共同商討得出問題的解決方案。充分培養自我監控與反思的能力，針對自己所欠缺的方面，及時進行完善。

（三）問題驅動推進教學，促進高階思維發展

如通過實驗探究得出Fe2+、Fe3+的性質及轉化關系后，引入印刷電路板，探討其制作方法并動手設計，將化學走進生活，學以致用。接著展示硫酸亞鐵片說明書，引導學生用本節課所學知識解釋原理，從生活走進化學。通過問題情境，學生對鐵鹽和亞鐵鹽相關知識進行遷移應用，有利于學生們進行深入思考，促進高階思維的發展。

（四）合作完成探究活動，體現化學核心素養

學生設計實驗方案，分工合作，共同完成實驗探究過程。在實驗的過程中小組通過對實驗方案的改進，體現了同學們在實驗中善于發現問題并積極思考的良好素養，在科學探究與實驗創新能力方面得到一定的發展。

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