基于深度學習的高中化學探究實驗教學策略

張小蕓

深度學習的高中化學探究實驗教學通常能對學生建構化學理論知識起作用，促使學生通過實驗探究形成學科思維和提高科學探究力。因此，在高中化學的探究實驗具體教學中，教師需注重深度學習及對其應用的意義進行分析，并提出深度學習運用于高中化學探究實驗教學的策略。 深度學習是立足于深層思維不斷發展的一種解析式學習，主要是讓學生充分理解教學內容的同時，應用批判性思維引導學生對新知識進行解析，并將其合理地滲透已有的知識框架，并在此基礎上，將已有的知識內化與遷移到新知識的學習情境中，以促使學生實現高效學習。因此，高中化學的探究實驗教學中，教師需注重深度學習的運用，以充分激發學生在課堂學習積極性的同時，促使學生將自身已具備的學習經驗和實際生活相聯系，從而實現學生自身的實驗能力提升，并做到學以致用。

一、深度學習及其應用于化學探究實驗的意義

首先，有助于學生構建完善的知識結構。深度學習的運用下，高中化學的探究實驗中，不僅需創設相應的教學情境，驗證化學理論知識，還要實現教學目標以及教學內容的豐富。在高中化學的探究實驗教學中，教師可運用化學實驗的開展，對化學知識的內在規律以及元素結構進行探究，將信息轉變成自己的知識，從而使學生對化學知識進行有效建構。

其次，有助于學生形成化學實驗的學習思維。將深度學習運用于化學的探究實驗中，其不僅對實驗課堂的學習效率提出了更高的要求，還能對學生自身的創新思維進行培養。學生經過深度實驗的學習，不僅能對化學實驗中的相關元素變量實施控制，還能經過證據的搜集，合理推斷實驗結果，從而使學生形成相應的化學實驗思維。

最后，有助于學生的探究能力提高。化學學科的核心素養中的探究能力培養通常需在實驗中實施具體化，其屬于學生經過實驗實現化學物質的性質以及結構產生變化的能力。學生經過深度實驗學習后，通過深度思考，就能實現自身的探究能力提高。

二、高中化學實驗教學的常見問題

第一，學生的參與積極性不高。雖然教育部門開展的課程在不斷變革，但地區高考的模式仍舊比較傳統，且應試教育也對教師開展教學的方式造成了嚴重的影響。而應試教育對化學教師的教學方式也產生了明顯的影響。高中化學的實驗教學開展中，化學實驗是化學課堂教學的重要內容，若沒有實驗，學生就無法深入掌握相關化學知識，并制約學生對化學實驗的學習積極性與興趣，從而影響學生在化學實驗中的學習效率提高。相關調查表明，學生對化學知識的學習興趣會隨著其年級的不斷增長而下降，并隨著年級增長，教師開展教學時，也會依據考試的內容進行教學計劃設計，而忽視了化學實驗具備的重要性，課堂的教學也更注重對教材或試卷的講解，從而影響化學課程的教學質量提高。

第二，教師綜合素質亟待提高。高中化學的教學中，教師通常會以各種各樣的教學手段促進化學實驗的教學效率提高，其主要目的就是激發學生在課堂的學習興趣。但是，由于教師的化學實驗教學素養有待提高，無法正確指導學生。在傳統教學中，教師只需對教材教學進行備課，但在實驗教學開展后，教師備課的效率顯著降低，這就會影響實驗教學的開展。

第三，學校對化學實驗的重視度不夠。高中化學的探究實驗開展中，通常存有實驗室內缺失實驗設備的現象，學校也沒有對化學實驗的設施實施及時補充與完善，這不僅會影響化學實驗的教學開展，還會影響化學實驗的教學質量提高。面對高中學校中化學教師的實驗能力相對較差的狀況，學生也缺乏相關教學培訓的開展，這就會影響教師的實驗能力增強，從而影響化學實驗的教學效果提升。

三、基于深度學習的高中化學探究實驗教學策略

（一）改變傳統的教學理念

相較于其他學科，高中化學實驗教學的學科特點決定了在教學實踐展開的過程中，應以學生的創新動手能力提升為主要培養方向，實現更加高效的學習和綜合性更強的培育。教師在教學實驗展開前應該根據高中化學實驗教學的特點確定教學目標，從情感目標、知識目標、能力目標三個角度著手，構建三位一體的教學內容，以此落實新課程改革對高中化學實驗教學提出的要求。例如，在講述“鈉和鈉的化合物”這一節課時，教師可以將教學目標設定為通過化學實驗教學，學生可以正確、規范、有效地利用實驗器材，在實驗的過程中明確碳酸鈉和碳酸氫鈉兩者之間的區別。為了強化對學生的自主學習能力和思維的培育，教師可以在教學目標設定后明確主要的探究方法，以及實踐教學目標的落實原則。比如，給予學生更大的發揮空間和操作空間，讓學生結合課本知識以及實踐過程中擁有的實驗器材自行規劃具體的實踐操作方案和步驟，在實踐過程中，因為學生的個人能力始終有限，遇到問題難以及時有效地解決，所以教師可以讓學生在實踐操作的過程中通過互相交流的方式解決實際問題，學生可以與同學交流，也可以與教師進行交流，在探究和分析的過程中解決問題，這樣可以給予學生更強烈的自信心和成就感，實現更加綜合全面的培育。教師還可以注重對生活化教學的應用，展開化學實驗時要加強和生活的聯系，從而激發起學生的學習興趣，還能幫助學生解決在生活中遇到的部分難題。比如，以家庭生活為主的小實驗，不僅能讓學生加強對化學的認識，還能讓學生將化學帶入生活，幫助家庭處理一些小問題，進而提高學生對化學的認識以及對化學實驗的興趣。

（二）基于深度學習的實驗目標確定

深度學習通常能使學生自身的知識、態度、技能等得到有效改變，并促使學生在智力、情感、道德、審美、身體、精神等各個層次都得到相應的發展與成長。對深度學習而言，其與淺層學習通常存有明顯差異，更關注對學生需具備的高階思維進行培養，更關注學生在課堂學習中的綜合素養培養。鑒于此，高中化學的探究實驗具體教學中，教師需立足于深度學習，明確實驗教學的目標。化學教師可將理解、記憶、應用作為基礎，對學生分析化學實驗現象、評價化學實驗的結果、創新化學實驗的方案等各項能力進行培養，從而使達成學生自身高階思維有效發展的目標。例如，在對“糖類”開展教學時，化學教師需開展葡萄糖的探究實驗，立足于深度學習的理念，明確實驗教學的目標，對葡萄糖的結構與性質實施探究，以此使學生經過探究，深入了解與掌握葡萄糖的相關性質及結構，并理解結構、性質、用途的辯證關系。同時，化學教師需引導學生對有機化合物的具體方法與步驟進行學習與掌握，掌握有機物模型，并引導學生轉變溫度、酸堿度等相關條件，以促使學生形成對實驗條件進行控制的意識。

（三）基于深度學習的教材實驗資源挖掘

化學教材中的實驗通常是依據本節課具體教學內容設置的，其關注的焦點相對單一且教學功能相對單薄，化學教師應深度開發以及精心設計，注重實驗中相關實驗技能以及實驗能力的挖掘，以促進學生的實驗探究以及創新意識的高中化學的學科素養落實。例如，在對“比較醋酸和碳酸酸性強弱”開展教學時，教師需注重對教材中的實驗資源進行深度挖掘。化學教師可以將“由強酸制作弱酸”的設計思路講解給學生，然后對化學教材中的實驗進行深度挖掘，并設計相應的問題：1.在化學實驗室中，若缺乏啟普發生器，可通過其他的儀器進行代替嗎？通過該問題，則能啟發學生通過啟普發生器的制氣原理，思考簡易的啟普發生器，或其他固液不加熱的制氣裝置。2.化學實驗室中若缺乏碳酸鈣固體，可以通過其他的藥品代替嗎？通過該問題，學生就能明確了解到強酸制弱酸具體的反應模型，即強酸+弱酸鹽=強酸鹽+弱酸。因此，學生就會明白碳酸氫鈉、碳酸鈉等相關碳酸鹽固體均可以代替碳酸鈣。3.在檢驗CO2的實驗中，澄清石灰水能否有代替的試劑？CaCl2溶液是否可以？可通過Ba（OH）2溶液進行替代，但是不可以用CaCl2溶液或BaCl2溶液代替。通過該問題，不僅能實現學生的思維發散，達到實驗的目的，而且能了解到化學實驗的藥品、儀器、試劑等都有其他的方案可以替代，并實現實驗的優化。同時，CO2不能使CaCl2溶液或BaCl2溶液變得渾濁，這就能深化學生對“強酸制弱酸”的原理學習與掌握。

（四）基于深度學習的實驗內容整合

高中化學的探究實驗教學中，教師可通過學生已具備的知識基礎以及實驗素材，對實驗教學的相關資源實施整合，以促進實驗探究以及思維遷移的過程強化，以此對學生自身的探究能力進行發展，并促使學生的實驗能力得到有效提高。例如，在對“元素周期表的應用”中的“認識同周期元素性質的遞變規律”開展教學時，化學教師可先引導學生對元素周期律的有關知識進行回顧，并以此為基礎，引導學生對比第三周期Na、Mg、Al的原子核半徑大小之間的關系，以促使學生分析得出三種金屬的失電子能力的強弱，并回答相應的判斷依據。此時，大部分學生會立足于結構的角度實施分析，建立物質結構及其化學性質之間的聯系。同時，也有部分學生會立足于金屬活動性的角度實施回答，此時，教師需引導學生關注金屬的失電子能力和金屬活動性之間的聯系和區別。根據理論分析，化學教師需指導學生依據教材中提供的儀器以及實際開展實驗設計以及操作。因為在元素化合物的性質學習中，學生已經充分認識到金屬具備的化學性質，此時，學生就能更好地進行實驗設計與操作，并經過觀察、分析、對比實驗的現象，獲得Na、Mg、Al的金屬失電子能力的強弱。通過該實驗探究活動的開展，化學教師將相關化學知識實施整合，并構建相應的知識框架，引導學生通過已有知識以及實驗技能，自主設計以及探究歸納同周期的金屬元素的失電子能力的強弱規律，以激發學生學習積極性的同時，把理論與實驗相結合，從而真正實現化學知識的遷移與應用。

（五）基于深度學習的實驗問題設計

高中化學的探究實驗教學中，教師需指導學生完成具有挑戰性的任務，引導學生積極主動地參與實驗探究，以促使學生形成深度思維。化學教師可依據化學實驗的內容，設計具有挑戰性的實驗問題，讓學生回答，在問題設計時，需確保問題是以新課標作為基礎的，依據學生的具體學習狀況，通過問題促進實驗目的的完成，并確保問題具有顯著的真實性以及可操作性。同時，教師可引導學生依據實驗問題組織開展相關學習活動，經過化學實驗的學習活動，構建完善的知識體系，并深化學生對實驗問題的探究，以達成深度學習的同時，實現學生的學習效果與質量提升。例如，對“鐵及其化合物”開展教學時，學生已經學習了Fe、Fe2+、Fe3+的相關轉化內容。此時，想要使學生能通過學習的化學知識解決具體化學問題，教師就需引導學生實施深度的實驗學習。化學教師可提出問題：“有瓶補鐵劑，其露置于空氣中一段時間，通過怎樣的實驗設計，才能探究出其被氧化了？”與此同時，化學教師可引導學生通過該問題實施小組探究，并設計相應的化學實驗。大部分學生都依據教師的提問，設計了相應的實驗，也就是通過KSCN溶液與酸性高錳酸鉀溶液對其有無氧化進行檢驗。通過問題的提出，不僅能激發學生對化學知識的探究欲，還能使學生自身的綜合水平與能力得到顯著提高。

（六）基于深度學習的教學評價

依據深度學習具備的特征，立足于深度學習的教學效果評價，通常也是多元的。因此，學生能否積極參與課堂教學通常是對深度學習進行判斷的重要依據，而學生在課堂的參與度也是對深度學習進行評價的重要指標。在高中化學的實驗教學中，學生是否做到高情感投入，全身心參與化學實驗的學習，通常對學生的體驗感具有決定性影響。同時，高中化學的實驗教學中，學生能否發現學習中的問題，并提出有見地、有思考的高質量問題，則能充分反映學生的思維發展;學生能否經過所學，通過討論交流進行問題的分析與解決，則能展現知識的高效運用與遷移。由此可知，化學實驗的深度學習評價中，主要包含過程與結果共兩方面，其中，過程性評價通常指學生的課堂參與度及發展問題的整個過程，其是多元化評價;結果性評價則是學生在完成知識學習后，進行實際問題解決的能力。

綜上所述，為了更好地適應新課改要求，在高中化學的探究實驗教學中，教師就需立足于深度學習積極開展實驗教學，并與學生的實際狀況及教學內容相結合，引導學生對化學實驗進行深度學習以及探究，從而使學生的探究能力以及綜合素質得到切實提高。

注：本文為甘肅省教育科學“十三五”規劃2020年度一般課題“學習進階理論下高中化學深度學習策略研究”（課題立項號：GS[2020]GHB4385）的研究成果。

（宋行軍）