深度學習背景下的實驗探究課程設計

鄭貴芳

摘要：基于新課改倡導學生“主動參與、樂于探究”，強調學習的挑戰性、體驗性和遷移性等，結合深度學習理論，從“明確實驗探究課程教學目標，制定教學計劃，實驗探究課程設計，實踐教學反思”等方面構建化學探究課程教學新路徑。以CO2與NaOH溶液反應的探究為例，闡釋如何進行深度學習下的實驗探究課程教學設計。

關鍵詞：CO2與NaOH溶液反應;深度學習;實驗探究

文章編號：1008-0546（2022）02x-0046-03

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.02x.012

一、課題分析及設計思路

隨著課程改革的不斷深入，“深度學習”的新課程理念逐漸深入人心。深度學習強調學習的挑戰性、體驗性和遷移性;同時能極大突出學生的主體能動性。胡久華等將化學學科的深度學習界定為：在教師引領下，學生圍繞具有挑戰性的學習主題，開展以化學實驗為主的多種探究活動[1]。“CO2與NaOH溶液的反應”是人教版化學下冊第十單元課題1中的內容，本課題內容是堿的性質的一部分，教材中的處理是通過聯系舊知——CO2與Ca（OH）2溶液的反應，推出CO2與NaOH溶液反應，以記憶理解為主，缺乏充足的證據推理。本課程對教材進行創造性的處理，以探究CO2與NaOH溶液的反應為設計出發點，通過教師趣味演示實驗，激發學生的求知欲;讓學生通過壓強變化層面進行小組實驗方案設計，證明CO2與NaOH溶液反應，變隱性為顯性，讓看不見的化學變化顯性化，將知識灌輸轉化為自主探究，讓學生親歷完整的探究過程，促進了深度學習。具體分為三個不同層次的探究活動：活動1“自主設計探究方案并進行實驗驗證”，重在體驗并完成完整的探究過程;活動2“評價他人的探究方案”，重在客觀評價同伴的方案，反思不足;活動3“遷移與應用”，通過知識的遷移，讓學生學會舉一反三，能仿照寫出氫氧化鈉與二氧化硫、三氧化硫等其它酸性氣體的反應方程式，并進行相關習題檢測。

通過這三個活動，讓學生始終以主人公的狀態參與課堂探究，而當知識的解釋性意義變成知識的實踐和應用意義的時候，學習者的理解一定是深化的。

二、課程教學目標

1.知識與技能

（1）通過探究CO2與NaOH溶液的反應，鞏固對堿的相關化學性質的認知;（2）學會設計合理的實驗方案，探究并解決相應的化學問題。

2.過程與方法

（1）學會運用化學知識和思想方法，從真實情景中發現并提出問題、確定實驗探究方向;（聯系與構建）;

（2）通過小組合作對CO2是否能與NaOH溶液反應的探究，培養解決實際問題的能力;（遷移與應用）

（3）通過討論分析，優化實驗方案，規范描述實驗現象和結論，準確評價實驗結果的能力。（批判與質疑）

3.情感態度與價值觀

（1）通過實驗探究激發求知欲望，成為知識發現的“參與者”，從而形成持續學習化學的學習興趣;

（2）通過實驗方案的設計和優化，體驗成功的喜悅和小組合作學習的樂趣，增強自主學習的自信，培養嚴謹求實的科學態度。

三、教學重難點與教學準備

1.教學重難點

（1）掌握從反應物減少層面（壓強的變化），進行實驗設計及驗證等化學方法;

（2）引導學生積極主動從真實情景中出發，發現問題，解決問題。

2.教學準備

（1）多媒體：PPT，視頻，希沃同屏軟件

（2）器材：裝置貼圖，分組實驗器材，“噴泉”演示裝置，學案

四、教學過程

1.教學流程設計（圖1）

2.教學實施過程

（1）情境創設

播放CO2分別通入NaOH溶液和Ca（OH）2溶液的視頻（一個變渾濁，一個無明顯現象）如圖2，然后提出疑問：如何證明沒有現象的化學反應確實發生了呢？接著演示“噴泉實驗”（圖3），引導學生從反應物減少方面（壓強變化）來探究CO2能與NaOH溶液反應。通過引導，學生找到了探究的方向。

（2）進行分組實驗設計

將班級學生分成“魔力組”“趣味組”等12個小組，進行分組實驗方案設計（圖4）。每個小組分發儀器拼圖，進行組裝設計（圖5）。

學生利用教師事先準備好的儀器拼圖，進行小組合作并設計實驗裝置圖，并進行小組討論和思考這樣拼接的理由是什么？會觀察到什么現象，從而證明CO2與NaOH溶液反應？

小組成員依次上臺進行設計思路的分享，臺下同學進行質疑與評價，印象深刻的一組是“創意組”的分享，如圖5-3，他們組設計的裝置如圖，是將有氣球的一端置于裝滿二氧化碳的錐形瓶中，滴管吸取NaOH溶液，滴入錐形瓶中，觀察到氣球鼓起，證明CO2與NaOH溶液反應，臺下同學提出質疑，CO2也能溶于水，且與水反應，也會出現氣球鼓起的情況，不能證明結論，通過討論，最終師生一致認為，為了保證實驗的嚴謹性，每一組實驗都需要用等量清水來做對照。另也有同學提出，如果將氣球的一端置于錐形瓶外，如果氣球變癟，也能得出結論。以上同學間的對話，討論，不僅提高語言表達能力，同時也培養學科思維，和批判與質疑的能力。

（3）進行實驗驗證（圖6-10）

學生按小組領取所需實驗器材，分組進行實驗驗證。教師從旁巡、看、記、導，針對個別小組實驗并未成功，引導找出原因，解決問題，如“倒流組”學生并沒有看到預期的倒流現象，向教師求助，教師檢查實驗裝置后發現是因為活塞處可能漏氣，但并沒有代為糾正，而是提問“想一想實驗的理論依據是什么？成功的前提又是什么呢？”一經提示，學生就想到要檢查裝置的氣密性。這一過程中，教師始終以引導者的身份參與其中，讓學生始終保持深度的思考中。

學生通過小組合作實驗探究，驗證了實驗結論，通過不斷的反思、討論，規范的得出了相應的結論，接下來讓學生將學案上的活動記錄單（表1）完善，及時進行鞏固升華。

（4）遷移與應用

學生學會總結堿的化學性質——能與二氧化碳反應，寫出相關方程式：2NaOH+CO2Na2CO3+H2O，并學會遷移應用，仿照寫出二氧化硫和三氧化硫與氫氧化鈉溶液反應的方程式。

五、教學亮點及反思

1.打破課本局限，開啟具有“深度學習”韻味的探究課程

初中階段的化學學習中有很多經典的實驗，它們背后的內涵和精髓值得挖掘。“CO2能與NaOH溶液的反應”就是一個經典實驗，但課本并沒有著重筆墨進行探究驗證，僅通過類比來讓學生掌握學習，缺乏說服力。該實驗沒有明顯的實驗現象，對于初三學生而言，如何證明該反應確實發生了，且使其變化顯性化，具有較強的挑戰性，本節課通過探究實驗設計，讓學生在問題驅動下充分進行探究，展開合作交流等，能讓學生始終以參與者的狀態進行深度學習。

2.以經典實驗探究為支點，撬動“主動、獨立”學習的“齒輪”

課程改革強調“改變課程實施過于強調接受學習、死記硬背、機械訓練的現狀，倡導學生主動參與、樂于探究[2]。”本節課始終堅持“以學生為主體”的原則，在組織學生進行小組合作探究的過程中，及時巡視，發現學生的問題，并通過提示性問題進行引導自行糾錯，讓學生始終保持深度的思考中。

3.運用多媒體，創設實驗和活動情境，有利于概念的構建和形成

教學中穿插有趣情境，“噴泉”實驗的引入，讓學生在趣味中保持學習化學的積極性，也能讓學生在情境中運用化學知識解決問題，符合深度學習的機制：主動“探索”“發現”“經歷”知識形成的過程。

4.注重學生實驗方案的設計和評價，培養了他們批判反思的高階能力

教學中以小組合作為主體，注重實驗方案的設計，注重生生間的評價互動，在情景化的背景下，能讓學生對用符號表達的知識形成解釋性意義上的理解，走向通過問題解決來探究知識的內核，極大調動了學生的學習主動性。

參考文獻

[1]胡久華，羅濱，陳穎.指向“深度學習”的化學教學實踐改進[J].課程·教材·教法，2017，37（03）：90-96.

[2]楊玉琴，倪娟.促進“深度學習”的教學設計[J].化學教育，2016（17）：1-8.

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