基于深度學習的高三化學復習教學研究

樂鳳楹

[摘 要]文章基于高三化學復習中學生存在的問題，依據深度學習理論，以“滴定曲線”復習課為例，展示核心素養導向下促進高三學生深度學習的教學設計及實施過程。“滴定曲線”復習課設計了建構模型、強化模型、延伸模型、運用模型四個環節，提高了學生的復習效果，發展了學生的高階思維，提升了學生的學科素養。

[關鍵詞]深度學習;滴定曲線;高三化學;復習教學

[中圖分類號]? ? G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2022）14-0054-04

一、教學背景

（一）關于深度學習

近年來，促進深度學習已經成為全球基礎教育的發展趨勢之一。2015年，美國新媒體聯盟和美國學校網絡聯合會合作完成了基礎教育版《地平線報告》。該報告指出，深度學習是以創新的方式向學生傳遞豐富的核心學習內容，引導他們有效學習并能將其所學付諸應用;基于項目的學習、基于問題的學習、基于探究的學習、基于挑戰的學習，有助于學生獲得更多主動學習的經歷，都是深度學習的方式[1]。

我國教育部基礎教育課程教材發展中心“深度學習總項目組”（以下簡稱“總項目組”）把深度學習定義為： 在教師引領下，學生圍繞著具有挑戰性的學習主題，全身心積極參與、體驗成功、獲得發展的有意義的學習過程。在此基礎上，“總項目組”提出深度學習的教學設計四要素： 挑戰性學習主題、深度學習目標、深度學習活動、持續性評價[2]。

（二）深度學習在高三復習教學中的現實需求

1.新高考的需要

縱觀近幾年的高考化學試題，題目素材陌生度高，情境呈現方式新穎，大部分題目都需要學生對所學知識進行運用、分析與創新，這正是對學生高階思維能力的考查。也就是說，現在的高考題已經很少考查“是什么”，而更多地考查“為什么”。此外，在2019年版高考評價體系說明中，明確要求教師要引導教學，重視教材，夯實學生學習基礎，給學生提供深度學習和思考的空間[3]。

2.高三復習的需要

經過前期的復習，學生雖然已經學完中學化學所有模塊的知識，初步掌握必備的化學基礎知識與基本技能。但是，目前的高三復習教學中仍然存在一些不太令人滿意的現象，且多采用“重現知識、分析例題、鞏固練習”的教學模式。這樣的復習教學中，教師滔滔不絕地復述，因內容不再有新意，學生難以提起興趣;學生機械重復訓練，“三天一小考，五天一大考”，效果卻不盡如人意。而基于深度學習的高三復習教學可改變這一現狀，有效提升復習教學效率。

二、基于深度學習的高三化學復習教學設計及實施

化學學科有兩類主題：促進學生認識能力發展類主題和實際問題解決類主題[2]。其中，促進學生認識能力發展類主題，主要以促進學生的認識能力發展為目標。下面，筆者以認識能力發展類主題“滴定曲線”為例，展示核心素養導向下促進高三學生深度學習的復習教學設計及實施過程，以期為實施“素養為本”教學提供參考。

（一）考點分析

“滴定曲線”類試題是每年高考化學的必考題，并且難度較大，區分度較高。在近5年高考全國新課標卷中就有9套試卷考査了這類題型。此類題型充分體現了對圖形認知能力和圖形分析能力的考查，涉及的知識面廣，靈活性高，綜合性強，還考查了“證據推理與模型認知”核心素養。近5年高考全國新課標卷中“滴定曲線”的考查內容及試題分布如表1所示。

（二）學情分析

經過前期的復習，學生看似掌握了酸堿中和滴定的相關知識，也建立了四大平衡的基本思維模型，但在考試中這方面問題的得分率仍舊較低，可見學生對相關知識理解尚淺，沒有形成系統解決問題的思維模型。因此，在后期的復習教學中，教師應創設真實情境，引導學生運用已有知識解決實際問題，幫助學生牢固掌握“滴定曲線”的相關內容，實現深度學習。

（三）教學目標

1.讓學生通過對酸堿中和滴定曲線繪制過程的學習，重溫酸堿滴定規律，感受到化學知識的實用性，激發學生的化學學習興趣。

2.通過聯系學生已有的酸堿中和滴定知識，引導學生學會分析溶液中特殊點的微粒分布、酸堿性，掌握三大守恒間的關聯以及相關計算等知識，提升學生的微觀探析、證據推理等核心素養。

3.通過引導學生自主探究，使學生學會遷移運用知識，提升圖形認知能力和圖形分析能力，實現知識、能力、素養的全面提升。

（四）教學流程

本節課依據新課標和高考評價體系的要求，參考深度學習的教學設計四要素，以滴定曲線的繪制為情境素材，關注高三學生的認知水平，進行“素養為本”的專題復習，促進學生深度學習。具體地，通過微觀分析、曲線表征、模型建構等，幫助學生深入理解，形成高階思維，實現知識、能力、素養的全面提升。教學流程如圖1所示。

（五）教學過程

1.創設情境，提出問題

【創設情境】播放“酸堿中和滴定曲線的繪制”視頻：室溫下，向20 mL 0.10 mol·L-1 HCl溶液中逐滴加入 0.10 mol·L-1 NaOH溶液。試計算各個時刻的pH值并畫出滴定曲線。

【提問】

（1）滴定曲線的起點和終點對應的pH值分別是多少？曲線的走向如何變化？

（2）曲線數據有什么規律？可以選擇哪種指示劑？

【學生活動】小組交流討論，展示計算結果（見表2）和繪制的滴定曲線（如圖2）。

設計意圖：創設熟悉的情境，激發學生的學習興趣和求知欲。通過提問，關聯學生學過的中和滴定知識，幫助學生深刻理解滴定曲線的表征功能。

2.聯系舊知，建構模型

【教師活動】引導學生簡單回顧滴定曲線，強調滴定曲線的起點、終點、走向等，同時提出問題：如果把HCl換成CH3COOH會有何區別，終點溶液的酸堿性有何變化？如果用HCl滴定NaOH或者NH3·H2O，曲線怎樣變化，終點溶液的酸堿性有何變化？

【學生活動】小組交流討論。

【評析】分析幾種滴定曲線的起點、突變范圍、終點pH值等分別有何特點。

【投影】強酸滴定強堿、強酸滴定弱堿以及強堿滴定弱酸pH曲線的比較。

【結論】（1）起點：堿滴酸，起點在下;酸滴堿，起點在上。（2）突變范圍：強與強，突變大;強與弱，突變小。（3）終點pH值：強酸與強堿，終點pH=7;強堿與弱酸，pH>7;強酸與弱堿，pH<7。

設計意圖：通過回顧各種滴定曲線，并提出問題引發思考，幫助學生深刻理解滴定曲線的表征功能，初步建構滴定曲線的思維模型，提高學生學科關鍵能力，發展學生“證據推理與模型認知”核心素養。

3.原理探析，強化模型

【投影】常溫下，用0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1 CH3COOH（Ka=1.75×10-5）溶液，可得滴定曲線如圖3所示。回答以下問題：

（1）分析圖中各點對應的溶質、溶液中離子濃度大小關系以及存在哪些平衡。

（2）能否求出a點對應的pH值？反之，若已知pH值，能否求出Ka值？

【學生活動】小組交流討論，展示成果（見表3）。

設計意圖：通過引導學生探析原理，幫助學生確定溶質種類及量的關系，掌握電離理論、水解理論、三大守恒等必備知識，培養學生高階思維，發展學生“宏觀辨識與微觀探析”“證據推理與模型認知”“變化觀念與平衡思想”核心素養。

4.質疑再探，延伸模型

【提問】如果將曲線圖的縱坐標改為n（Y），（Y=CH3COOH、CH3COO-），曲線的變化趨勢如何？

【學生回答】n（CH3COOH）隨著V（NaOH）的增大而減小，n（CH3COO-）隨著V（NaOH）的增大而增大。

【追問】

（1）如果把曲線圖的縱坐標改為物質的量分數δ（Y），曲線的變化趨勢如何？

[已知δ（Y）=c（Y）c（CH3COOH）+c（CH3COO-）]

（2）若將CH3COOH改為H2A，溶液中H2A、HA-、A2-的物質的量分數如何變化？

【學生活動】小組交流討論，展示成果（如圖4、圖5）。

設計意圖：通過改變圖像坐標，引導學生換位思考，厘清溶液中微粒的分布情況，深入了解二元酸滴定曲線的特點，進而提高學生的遷移運用能力，幫助學生掌握分析二元酸滴定曲線的基本思路。

5.調用知識，運用模型

【投影】（2017年高考全國Ⅱ卷第12題改編）改變0.1 mol·L-1二元弱酸H2A溶液的pH，溶液中H2A、HA-、A2-的物質的量分數[δ（X）]隨pH的變化如圖6所示[已知 δ（X）=c（X）c（H2A）+c（HA-）+c（A2-）]。回答以下問題：

（1）寫出H2A的電離方程式及電離平衡表達式。

（2）分別列出 pH=1.2、pH=4.2時溶液中微粒間的守恒關系。

（3）分別計算常溫下的Ka1（H2A）、Ka2（H2A）。

（4）比較常溫下 NaHA 溶液中c（OH-）與 c（H+）的大小關系。

【學生活動】小組交流討論。

設計意圖：通過探討高考改編題，幫助學生深刻理解分析滴定曲線的基本思路，發展學生高階思維，提升學生的化學學科核心素養。

6.小結

（1）比較溶液中粒子濃度大小的思維模型：

（2）求電離平衡常數的思維模型：

三、基于深度學習的高三化學復習教學反思

（一）創設真實問題情境，激發學生學習動機

真實的問題情境是學生化學學科核心素養形成和發展的重要平臺，同時能為學生化學學科核心素養提供真實的展現機會[4]。本節課創設了一個學生熟悉的“滴定曲線繪制”情境，并結合學生已有知識，提出相關問題讓學生進行探究，擺脫了傳統復習教學效率低、“炒冷飯”的困境。而教師在復習教學中創設真實且有價值的問題情境，既可讓學生在解決問題的過程中感受到化學知識的實用性，又可激發學生的化學學習興趣。

（二）設計多重問題，驅動思維模型建構與轉化

教師在復習教學中設計探究性、批判性的問題，可驅動學生思維模型的建構與轉化，提高學生解決問題的能力，發展學生的高階思維。本節課設計了多組探究性問題，引導學生自主探究、深入思考，深度復習了滴定反應原理，突破了電離平衡常數計算的學習難點，培養了學生的定量思維和數據分析處理能力。

（三）落實“教、學、評”一體化，促進學生學科核心素養的發展

在高三化學復習教學中，教師應對學生即學即評，實現“教、學、評”一體化，以提高學生的復習效率。本節課改編了一道二元酸滴定曲線分析題，要求計算Ka1（H2A）、Ka2（H2A），比較NaHA溶液中c（OH-）與c（H+）的大小關系。這些答題要求具有較大的挑戰性，多數學生無從下手，這就需要教師不斷地根據學生反饋的信息去啟發引導，反復矯正。基于深度學習的高三化學復習教學只有重視教學反思與評價，充分發揮教學評價的催化作用，落實“教、學、評”一體化，才能有效促進學生學科核心素養的發展。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 焦建利.《地平線報告》2015基礎教育版簡評[J].中國信息技術教育，2015（21）：31-32.

[2]? 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（3）：90-96.

[3]? 教育部考試中心.中國高考評價體系說明[M].北京：人民教育出版社，2019.

[4]? 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準：2017年版[M].北京：人民教育出版社，2018：73.

（責任編輯 羅 艷）