基于系統思維的化學深度教學研究

馮金洪

【摘要】本課以《糖類》教學為例，從系統思維的視角，實施以思政教育與思維培養為重點的深度教學，實現了化學核心素養的“落地”。為素養為本的化學教學找到了一條有效的路徑。

【關鍵詞】糖類;系統思維;深度教學

一、問題的提出

深度教學是指教師借助一定的活動情境，帶領學生超越一般的、表層的知識符號學習，進而進入知識內在的邏輯形式和意義領域，挖掘知識內涵的豐富價值，完整地實現知識教學對學生的發展價值。郭元祥[1]指出，“深度教學讓高階思維發生，讓價值觀成為靈魂，從而使學生學科素養在知識結構化、思想體系化、能力表現化、經驗連續化中得到真切的促進”。高階思維能力通過培養學科核心觀念、思想方法和綜合解決問題能力的思維來培養，價值觀通過培養正確的世界觀和方法論的思政教育來形成。思政教育與思維培養融合推進，實現化學學科的育人價值。

張順清[2]指出，“系統思維方法是一種運用系統觀點來分析綜合、考察認知事物的思維方法。系統思維是把認識對象作為系統，從系統和要素、要素和要素、系統和環境的相互聯系、相互作用中綜合地考察認識對象的一種思維。在一定程度上說系統就是整體，系統思維就是整體思維”。

綜上所述，基于系統思維的化學深度教學研究，是建構基于系統思維，突出以學科思政教育與學科思維培養為特征，實現核心素養“落地”的深度教學課堂。

本研究以人教版化學必修2的《有機化合物》的《糖類》教學為例。

在中國知網上以《糖類》教學為主題搜索并分析相關的文章發現，研究方向都是指向核心素養培養的策略研究，一是跨學科融合實施的教學研究，如王英彤，王秋，石峰[3]以“探秘無糖飲料”為主題的跨化學生物兩學科的主題教學設計;二是項目式教學的策略研究，如熊景春，徐浩年[4]以“食物中的糖類在人體中的轉化”為項目的高中化學“糖類”的項目式教學;三是以真實情景與問題解決為指引的教學研究，如覃稔，徐瀟瀟，許燕紅[5]融入地方特色資源的中學化學教學設計;王飛[6]以蘇教版必修2《糖類》新授課為例，運用多元教學方式，探索素養為本的化學課堂教學。以上研究都未見在系統思維指導下的深度教學研究。

二、教材分析

學生在學習有機化學基本概念及典型代表物甲烷、乙烯、乙醇、乙酸等內容后，具備了一定知識與素養基礎。《糖類》教學包括五條主線：一是知識線：糖的分類、葡萄糖、淀粉、纖維素的結構（只要求葡萄糖）、性質、用途。二是素養線：宏觀辨識與微觀探析素養只在葡萄糖的性質教學中培養;變化觀念與平衡思想素養在淀粉、纖維素應用在生產酒精等過程中培養，且主要是變化與聯系的素養。本課重點是通過葡萄糖、淀粉、纖維素的應用，培養科學探究與創新意識以及科學態度與社會責任。三是思政線：由糖類聯系糧食生產，培養國家糧食安全意識。葡萄糖、淀粉、纖維素在生活、生產中的應用，培養可持續發展、綠色發展觀;培養化學要造福人類的價值觀。四是思維線，重點是科學探究思維、系統思維的培養。五是情景線：糧食安全情景，葡萄糖應用情景，淀粉與纖維素應用情景。

三、教學目標

1.思政教育目標

（1）通過糖類聯系糧食生產與糧食安全，認識糧食對國家安全的重要性，提升學生的國家安全觀。

（2）通過淀粉、纖維素生產酒精的學習，認識綠色能源，認識自然資源的綜合利用，培養可持續發展、綠色發展觀。

（3）通過葡萄糖的分子結構、化學性質及淀粉水解的探究，通過由淀粉、纖維素生產酒精的反應原理與流程的推導，深刻理解馬克思主義哲學中“事物的聯系與發展”“實踐與認識”等原理，掌握正確的方法論。

（4）通過從化學的視角分析魯迅的名言“我吃的是草，擠出的是奶和血”，聯系魯迅的品格，培養學生的奮斗與奉獻精神。

2.教學與思維目標

（1）了解糖類的組成，代表物葡萄糖、淀粉、纖維素的主要性質及在日常生活中的應用。

（2）認識糖對人體的重要性，以葡萄糖的熱化學方程式來顯示其作為人體能源物質的價值。

（3）通過實驗探究分析葡萄糖的重要性質，通過設計判斷淀粉的水解情況的探究實驗。掌握科學探究的基本思維方法，形成嚴密的邏輯思維能力，提高科學探究能力。

（4）通過糖類的組成、結構特點、性質、應用的學習，培養系統思維能力。通過由淀粉、纖維素生產酒精的反應原理與流程的推導，深入理解有機物“聯系與轉化”的系統思維模型。

四、教學策略

本課基于系統思維和“結構、性質、應用”為核心觀念，系統設計教學。以真實情景、真實問題引領，探究解決真實問題。課堂結構圖如下：

五、教學過程

1.初探基本營養物質

[情景1]2020年5月23日，習近平總書記在看望參加全國政協十三屆三次會議的經濟界委員并參加聯組會時強調：對我們這樣一個有著14億人口的大國來說，農業基礎地位任何時候都不能忽視和削弱，手中有糧、心中不慌在任何時候都是真理。這次新冠肺炎疫情如此嚴重，但我國社會始終保持穩定，糧食和重要農副產品穩定供給功不可沒。

[問題]（1）請說明糧食對國家安全的重要性。

（2）常見的糧食中含有哪些營養成分？基本營養物質有哪些？

[思政教育、課堂教學與思維培養]

（1）通過情景1，理解認識糧食對國家安全的重要性。

（2）形成基本營養物質框架。

2.深探葡萄糖

3.系統探尋淀粉、纖維素

六、評價與反思

系統思維理論對化學教學有重要的指導作用。本課運用系統思維整體設計教學，有利于系統推進化學五個維度的核心素養的“落地”，有利于培養學生的系統思維能力。用系統思維與深度教學理論整體推進核心素養“落地”，為素養為本的化學教學找到了有效的路徑。

高中化學教育要注意發揮高考非重點考查內容的育人價值。《糖類》的內容在高考中雖考查的不多，但蘊含豐富的教育內涵，要充分發揮這些教學內容的育人功能，真正實現由化學教學到化學教育的轉變。

【參考文獻】

[1]郭元祥.“深度教學”：指向學科育人的教學改革實驗[J].中小學管理，2021（5）.

[2]張順清.基于系統思維的化學教學—以“ 元素化合物、化工生產、化學實驗”為例[J].中學化學教學參考，2020（12）.

[3]王英彤，王秋，石峰.新課程背景下高中化學跨學科主題教學設計—“探秘無糖飲料”[J].化學教學，2021（8）.

[4]熊景春，徐浩年.高中化學“糖類”的項目式教學—食物中的糖類在人體中的轉化[J].安徽教育科研，2020（21）.

[5]覃稔，徐瀟瀟，許燕紅.融入地方特色資源的中學化學教學設計—以“甘蔗的綜合利用”為例[J].化學教育（中英文），2020（7）.

[6]王飛.素養為本的“糖類”教學[J].中學化學教學參考，2021（4）.

【基金項目】本文是廣州市教育科學十三五規劃一般課題《基于化學核心素養的高中單元深度教學實踐研究》的階段性研究成果，課題編號：201912085。本文是廣州市教育學會重點課題《“兩思”課堂的理論與實踐研究》的階段性研究成果，課題編號：KTLX1202020008。