深度學習視角下的中學化學教學策略研究

文∣劉暢 宋雨竹 王秀艷

一、問題提出

《普通高中化學課程標準(2017年版)》明確指出，教師應增進學生對化學學科的理解，鼓勵通過多種途徑和方法提高學生的理解能力。改變重復記述與強化記憶的機械式淺層學習，使學生由淺層學習轉向深層學習。與淺層學習相比，深度學習強調批判式、有意義的學習。“深度學習”是一種基于理解的學習，從批判性思維、知識構建以及內容整合等方面提高學生的高階認知以及知識遷移等能力。

二、深度學習教學策略

深度學習是教育信息化時代背景下促進學生個體綜合發展的重要方式，多形式的教學策略是保障深度學習合理實施的前提，深度學習的順利開展離不開教學手段的不斷進步與完善。

(一) 利用信息技術支持深度學習

《2014地平線報告(基礎教育版)》指出，“深度學習是驅動學校應用教育技術的關鍵趨勢之一”。信息技術的發展推動著教育進行深層次變革，以信息化手段進行教學，既滿足了多元化的學習需求，提升了其信息素養，又為深度學習的發展提供了有力的支持。借助信息技術開展深度學習主要以虛擬現實環境、翻轉課堂、微課以及構建SPOC平臺為載體進行。

VR技術通過使用特定的信息化設備營造虛擬現實環境為學生帶來身臨其境的學習體驗，有助于學生在仿真的環境中自主探究獲得認知，實現與真實環境無縫對接。

翻轉課堂在巧妙利用信息化教學的基礎上，實現了教與學形式的別樣翻轉。翻轉課堂通過呈現豐富的課前學習資源、改善知識構建順序、構建學習共同體、整合所學內容等方式，激發學生的深度參與，促進學生的認知理解與知識遷移等能力，進而為學生高階思維的發展奠定夯實的基礎。

微課以視頻敘事形式激發學生的內在學習動機，營造非語言對話空間引發的認知沖突，創設語言對話空間促進知識遷移與聯結。SPOC平臺是在虛擬環境教學的基礎上衍生出的一種新型學習手段。SPOC平臺對深度學習的支持體現在對了解學生已有認知結構的前測支持、對課程設計的資源支持、對建構學習共同體的情感支持、對創設學習情境的環境支持、對豐富課程履歷的體驗支持，以及對評價的綜合支持等全方位的支持。

(二) 運用教育理念，發展深度學習

優質的教學過程離不開科學的教育理念，科學的教育理念是發展教學過程的引航燈，為教學過程明確方向，實現最優化教學。在發展深度學習的過程中常見的教育理念有STEM教育理念、STSE教育理念、核心素養理念、生本教育理念、自覺教育理念等。

STEM教育理念與STSE教育理念對于發展深度學習的貢獻有著極高的相似度，都在培養學生認知過程的同時促進了其綜合能力的發展。將STEM理念應用到化學實驗教學中更能突顯出對深度學習的推動作用，教學過程如圖1所示。STSE教育理念涉及科學、技術、社會和環境四個維度，在教學過程中基于科學與社會、環境的實際應用能充分發揮深度學習的課堂意義，教學過程如圖2所示。STEM教育理念與STSE教育理念綜合了四個學科對人才培養的要求展開教學，便于提高學生的綜合素養，培養其創新精神以及實踐能力，幫助學生體驗到各個學科之間的密切關系，為其發展知識遷移能力提供了學習空間。

圖1 運用STEM理念發展深度學習

圖2 運用STSE理念發展深度學習

核心素養是學生在經歷各階段的教育過程中，逐漸形成的適應自身終身學習以及社會發展所需要的必備品格和關鍵能力。深度學習作為一種重要的教育理念，被認為是21世紀發展落實學生核心素養的重要途徑。教師基于核心素養的培養要求在教學過程中圍繞深度學習的內涵，確立系列挑戰性學習主題，引領學生基于任務、帶著問題、伴著情境地去自主探究、合作交流、反思總結，更容易促進學生的深度學習，也更容易培育學生的核心素養。

生本教育理念、自覺教育理念兩者的核心內涵都是以學生為本，將課堂主體還給學生，讓學生成為學習的主人。在教學過程中基于此類教育理念開展教學并結合引導探究、小組合作等方法，為學生創設主動學習的學習環境，提高學生學習積極性，最大限度地發揮其主觀能動性，為深度學習的發展提供實施前提。總之，合理地將生本教育理念與自覺教育理念融入教學過程中才能最大限度地將學習中心轉交給學生，進而使學生學得靈活、學得透徹。

(三)巧用教學方法，指向深度學習

1.利用問題鏈，挖掘思維張力

深度學習注重認識思維的顯性化，利用問題鏈發展發散思維是培養思維顯性化的一味良藥。多次設定驅動性問題建立認知沖突啟發學生思維，誘導其在原有認知基礎上深層次分析，達到深度學習的目的。

2. 利用思維導圖，培養發散思維

思維導圖對于復習課有著獨特的優勢，學生繪制思維導圖的過程不單單是繪制一幅靜態的認知思路圖，而是在動態的顯化思維過程中展現了學生的思維痕跡。思維導圖為學生提供了學習支架，通過層層遞進的展現模式，加強了新舊知識之間的聯系，在一定程度上激發了學生的學習興趣，引導學生的思維向更高更廣闊的方向發展。

3.善用圖表模型，促進深度理解

應用模型建構進行教學便于學生經歷圖式同化的過程，通過對模型的建立和分析的過程促進對問題實質的深度理解。應用圖表模型進行教學，引導學生經歷模型構建、思維碰撞、實驗驗證、證據推理、模型重構五個階段，拓寬學生的認知思路，引導其進行深度思考進而提高實踐能力以及推理判斷能力，最終幫助學生的思維向高階發展邁進。

4. 活用化學史，加強情感深度

一個優質的教學過程應兼具思維和情感的并重提升，能夠在提升學生思維能力的同時與學生產生情感的共鳴。例如，何森彪等借助化學史展開原電池的相關教學，幫助學生深刻感悟并“螺旋式”認識原電池原理，讓學生從真實的化學史的學習經歷中獲得可靈活運用的知識。基于化學史展開化學教學，不僅可以讓學生了解知識的來龍去脈，還可以通過了解科學家研究探索的過程感悟其寶貴的科學品質，在豐富知識儲備的同時提升其人文素養的水平。

5. 利用實驗情境教學，引導深度探究

化學實驗的種類形形色色、包羅萬象，不同類型的實驗在學生的思維能力培養上也有著不同的側重點，對于深度學習的發展自然也有著不同的作用。通過對化學實驗的歸納，從基本操作型實驗、原理型實驗、創新型實驗、綜合設計型實驗四個方面介紹實驗對于發展深度學習的重要策略。

(1)基本操作型實驗，鍛煉邏輯思維

基本操作型實驗對于化學實驗而言是安全系數較高的一類實驗，該實驗無須繁雜的操作過程，學生在教師的組織指引下可以自主進行實驗操作，提高學生的課堂參與體驗感。學生通過對實驗儀器以及實驗過程的真切體驗，逐漸鍛煉其邏輯思維的發展，實驗后引導小組之間各抒己見發表對實驗的感悟，從而養成一定的批判性思維，促進辯證思維的發展。

(2)原理型實驗，改善形象思維

在化學學習中化學反應速率、平衡移動、反應熱變化等偏概念性的知識較為抽象，學生通常很難及時地理解所學內容。為了讓學生更透徹地理解所學內容，教師可參照實驗教學法進行教學，結合實驗原理展開實驗教學深入到知識點本身，加深學生對反應原理的認知。以探究化學反應的平衡移動為例，聯系日常生活創設教學情境，例如，汪杰以比較糖塊在不同水溫條件下的溶化情況為導入探究溫度對平衡移動的影響，接著圍繞其他影響因素的相關原理展開系列實驗探究過程。在教學過程中結合實驗進行教學，將抽象的理論知識轉化為學生容易理解的知識，幫助學生鞏固基本概念和內容的同時培養學生的動手實踐能力、觀察能力和合作能力等。運用原理型實驗進行教學是將抽象思維轉化為具體思維的重要途徑。

(3)創新型實驗，激發創新思維

化學實驗在實踐過程中難免會遇到實驗裝置復雜、實驗現象不明顯、實驗耗時過長等情況，使得學生容易產生畏難心理，且隨著時間的推移，師生之間的互動性會逐漸減弱，使得實驗教學達不到預期效果。為了保持學生對化學的學習熱情并深入理解化學原理，創新型實驗從簡化實驗裝置、明確實驗現象、提高操作安全性等方面進行改進，此類設計受到研究人員的廣泛關注和好評。例如，針對二氧化硫的相關性質的教學，范海鳳利用了生活中常見的塑料礦泉水瓶、醫用注射器，以及醫用青霉素試劑瓶等易得用品，結合二氧化硫相關性質設計系列的創新小實驗，從課堂的一開始就吸引了學生的注意力，接著循序漸進地通過實驗讓學生了解到二氧化硫的相關性質，學生通過不斷思考，聯系所學舊識解釋現象的過程提高了自身的知識整合能力。運用創新型實驗展開教學在設計方案時可參考學生的新思路選取合適的方案，進而在一定程度上促進其求異思維以及創新思維的發展。

(4)綜合設計型實驗，提升高階思維

綜合設計型實驗注重考查學生的綜合實驗能力與實驗設計能力，是檢驗學生對知識的歸納與掌握程度、考查其綜合思維和系統思維的重要手段。此類試題也是高考化學實驗能力考查的熱點題型，分值占比高，考查內容包含實驗原理、裝置、操作、實驗的改良、評價和設計等知識和方法的認知理解、重構和再運用，信息的獲取以及分析處理能力。例如，2018年的高考全國卷Ⅰ理綜化學第26題圍繞醋酸亞鉻的制備實驗設定連貫的問題，依次考查了操作步驟、儀器名稱、方程式的書寫、實驗現象的解釋以及實驗改進等內容，從多個角度檢測了學生的學科理解能力以及創新思維能力。在教學中開展綜合設計型實驗是培養學生高階思維能力的重要環節，學生通過體驗綜合型實驗操作過程，在感性體驗中循序漸進地對所學內容達到了深層次理解，在不斷分析反應現象所蘊藏本質的過程中聯系已有的認知基礎，間接提高了其類比遷移能力水平。運用綜合設計的方案開展實驗教學，便于從多維度培養學生的認知水平，加快了綜合素質的發展進程，豐富了認知視野，為提升其高階思維提供了發展空間。

三、結束語

深度學習注重批判式理解、新舊知識的遷移與靈活運用、高階思維能力的培養，是一種有助于形成科學方法的高級學習狀態。采取豐富的教學策略不僅能使學生在認知、技能以及情感態度與價值觀方面得到不同程度的提升，還能促進學生將所學知識運用到實際生活中。采用不同的教學手段便于從多角度促進學生思維的發展，從而使其學得輕松、學得靈活、學得高效。深度學習的開展離不開教學手段的不斷進步與完善，多形式的教學策略是保障深度學習合理實施的前提，科學地開展深度教學必能起到事半功倍的教學效果。