基于深度學習理論突破教學難點
——以“化學反應與電能”為例

王良 李瑩

吉林師范大學化學學院 吉林四平 136000

本文通過對人教版高中化學教材必修二中第六章“化學反應與能量”的第一節“化學反應與能量變化”這一課的教學研究，分析突破教學難點的方法，基于深度學習理論給出一些建議，為教師提供一些可行方法將深度學習理論運用于日常教學。引導深度學習是培養學生核心素養、突破教學難點的一種重要途徑，教師轉變教學觀念，學生轉變學習方式，形成師生學習共同體，促進深度學習，并同時使用一些策略在日常教學中引導學生進行深度學習。

1 背景介紹

1.1 深度學習

1956年，布魯姆提出學習具有深層和淺層之分，首次涉及了深度學習的概念。深度學習理論被正式提出是在美國學者馬頓和薩爾約于1976年提出的，他們通過對大學生閱讀的研究調查發現，學生在閱讀時只有進行深層探究才會挖掘到文章的內涵，否則只能看到問題的淺層表象，在發表的《學習的本質區別：結果與過程》中，他們把學習過程分為“深度處理”和“表面處理”兩個級別[1]，此后眾多學者開始對深度學習進行了一系列研究。我國對深度學習的研究領域可以歸納為四類：深度學習的教學策略、教學實踐、教學評價以及信息時代下的深度學習研究[2]。在當前發展核心素養的教育背景下，探究深度學習的意義和策略有助于深化課程改革，在實際教學中如何引導學生深度學習進行深度教學也是學者和教育工作者們的共同關注點。

“深度學習”與“淺層學習”是相反的一對概念，在學習過程中，“淺層學習”是一種常見現象，其特征為：一是不關注知識間的聯系，只對知識進行簡單的理解和記憶；二是被動地接受知識，不主動與已有知識建立聯系。更直觀地表現為學生常單一片面地學習某個知識點，不能與已學知識和已有的經驗建立聯系。而“深度學習”是在淺層學習的基礎上更注重建立各科各類知識之間的聯系，從而形成一個知識體系，更有助于學生對新知識深層次的理解、掌握和應用，因此教師應引導學生進行深度學習，自發地將新舊知識建立聯系，從而降低對知識的理解難度。

1.2 教學難點

教學難點本意是指教師難教、學生難以理解的知識或難以掌握的技能。教學難點主要有兩種形成原因：一是由于知識本身復雜抽象，與學生本身已有的認知水平與教學目標之間存在差距、與學生原有認知存在矛盾造成的學生理解困難[3]；二是由于學生本身基礎薄弱，而知識間是相互聯系的，學生孤立地學習知識點，不能建立新舊知識的聯系，導致學習效率低而形成教學難點。因此在教學過程中找到學生學習難點、幫助學生突破自身理解障礙、針對難點進行合理的教學，從而引導學生化解難點并獲得克服難點的能力是關鍵。

1.3 現狀分析

目前高中化學學習現狀存在一些不足：(1)較少主動學習，不能積極主動地探索知識的深層含義，只停留在知識表面。(2)不注重知識間的聯系，只對知識進行單獨的理解和記憶。(3)不善于運用知識，學生常不能將知識整合成體系并用于解決綜合類問題?？傊?，目前學生存在著“淺層學習”的現象，直觀地表現為常單一片面地學習某個知識點，不能與已學知識和已有的經驗建立聯系并進行綜合運用[4]。

此外，經過調查分析得出結論：學生對化學充滿興趣，認為該學科難度適中、具有挑戰性；學生認為學習化學知識時需要理解而不是簡單背誦，說明學生整體認為學習化學知識需要理解，這表明學生大多數不會在淺層階段學習化學；學生具有質疑精神，在學習時能夠思考，具有發現問題的能力，可以進一步促使自身學習知識、構建知識體系去尋找解決問題的方法；學生整體的預習情況較差，這與學生的學習任務繁重、學習習慣較差等因素有關。學生不能充分預習會導致學生化學課上被動接受知識，阻礙學生形成自己的知識體系；學生不能較好關聯所學的新舊知識，可能的因素有知識本身的關聯性較弱、學生所學知識較少、學生沒有構建知識體系的意識和能力等，學生不能聯系新舊知識會阻礙其深度學習。

教學難點的形成與“淺層學習”有一定的關系，由于學生的單一片面學習造成對新知識理解困難，從而不易掌握和運用知識。因此，通過深度學習建立知識體系不但可以幫助學生突破理解新知識的障礙，也有助于學生逐漸形成學科思維和解決困難的能力。

2 “化學反應與電能”內容分析

2.1 內容分析

“化學反應與電能”這一課時內容是電化學的基礎與核心。該節內容作為高中電化學的開端，涉及了物理學、初中化學以及高中化學必修一的知識內容，并為選擇性必修一中的“化學反應與電能”奠定了知識基礎，可以說該節知識是上述內容之間的“紐帶”[5]。通過該節課的學習，學生將會建立由氧化還原反應、能量轉換、元素化合物知識、電解質溶液、物質的量計算等內容形成的知識網絡[6]。

2.2 難點分析

首先，該節課涉及的舊知識較多，學生可能存在遺忘的情況造成難以遷移，因此引導探究原電池的形成條件是一個教學難點；其次，學生從未接觸過電化學知識，在原電池模型建立上存在困難，對原電池正負極判斷、電子流向和電流方向這些知識點不好把握；最后，從電子轉移的角度去理解化學能向電能的轉化也是一個教學難點。

2.3 學情分析

(1)知識基礎：學生已有了一定的基礎，掌握了金屬活動性、電解質溶液、氧化還原反應以及電路知識，但由于時間間隔較久學生可能會出現遺忘的情況，并且之前并未接觸過電化學相關內容。

(2)能力基礎：學生已經到了高中階段，具備一定的抽象思維和邏輯推理能力。通過先前的培養，已初步具備實驗探究能力，但學生的知識建構能力仍處于發展階段。

(3)心理基礎：高一學生正處于好奇心重、興趣濃厚的階段，喜愛探索新知，對于老師創設的情境代入感較強，并且能夠積極主動地進行思考探究。

3 基于深度學習的教學難點突破

3.1 鋪墊已有知識，準備深度學習

深度學習的前提是鋪墊，教師在講授新課時要溫習舊知識，幫助學生形成系統的知識體系[7]。教材在編寫時采用循序漸進、環環相扣的原則，新知識之前一定要有相關的知識基礎，這樣可以使學生把新舊知識串聯起來，牢固掌握所學知識；另外，舊知識提取失敗也是影響深度學習的主要原因。所以在“化學反應與電能”這節課中，鋪墊舊知識是幫助學生理解、準備深度學習的前提。

教師可以通過多種方式鋪墊舊知識：課前鋪墊，一些記憶性較強的、邏輯性較弱的舊知識，如公式等，教師不需要在課上再次過多講解，因此可以留作課前任務，讓學生復習熟記。課上引導，如果新知識是先前舊知識的加深和延續，例如章節連續的知識或選擇性必修知識的加深等，應進行簡單的引導回顧，方式包括但不限于導學案、微課。隨講隨提，綜合性強的、涉及舊知識較多又都比較淺顯、學生已經熟練掌握的知識內容，為了避免學生主動提取失敗，可以隨講隨提，這樣不但可以幫助學生理解新知識，更有利于學生繼續深度加工知識。該節課在鋪墊舊知識時，氧化還原反應內容可以課前鋪墊，采用“產婆術”的引導方式讓學生自發想起電子轉移的反應；電解質溶液和電路知識可以隨講隨提幫助學生建立新舊知識間的聯系。

3.2 激發新舊聯系，引導知識遷移

深度學習的關鍵是建立新舊知識的聯系，利用已有知識和思維去理解新知識以突破學習的障礙。在教學時教師可以正向引導和反向提示學生新舊知識間的關系。正向引導即向著二者聯系的方向逐漸引導；反向提示是教師通過讓學生在探索新知識時發現思路的錯誤之處，暴露與學生已有認知的矛盾，使其主動向反方向思考，從而尋找到知識的連接點。

例如，在該節課的知識聯系中，教師直接正向引導學生通過電子轉移的反應可以猜想到什么，學生會自然聯想到所學的氧化還原反應；而在教學原電池實驗探究時，可以先讓學生嘗試做實驗，逐步試錯后再引導學生思考實驗中缺少的條件是與物理電路知識相聯系的，自發探索出原電池的形成條件和實驗的基本思路。

3.3 構建知識體系，深化學生理解

深度學習的結果是建構，在學生深度學習思想初步建立時，要及時幫助學生進行鞏固，固化其深度學習的思維，讓學生學習新知識時主動提取自己已有的知識和思維，從而加深對新知識的理解和應用，進而逐漸擴大和完善自己的知識體系。教師幫助學生構建知識體系的方法應遵循以下幾個步驟：首先要傳授學科分類、歸納方法，除教材中編寫提及的以外，還可及時更新新興的方式如“思維導圖”“學習檔案袋”等；其次要鞏固知識，課后習題是常見的效率較高的方式；最后要培養學生的建構思維和解決問題的能力[8]，可以通過探究任務、小組活動等方式讓學生自然建立起自己的知識體系，達到深度學習進而突破理解障礙[9]。

這節課學生需要構建一個知識體系，教師可以讓學生對原電池的形成條件等知識進行歸納，課上設置習題使學生鞏固對知識的理解。布置課后探究實驗，即讓學生自行設計一個原電池，學生在尋找實驗用品時自然對原電池的形成條件會加深理解，加強對金屬的活動性、電解質溶液以及電路知識等的掌握程度。

4 結論與建議

在教師教學過程中，教學難點始終是教師著重關注的對象，更是學生學習效果的重要影響因素。教師通過采用科學的教學方法進行教學以及對學生合理地進行引導和幫助，教學難點不再是難以突破的問題。深度學習理論運用于教學后，為教師設計教學難點的突破方式提供了新思路，也為學生建構知識體系提供了系統的指導。因此，采用深度學習的理論指導教學幫助學生降低了理解障礙，從而突破教學難點的方法是可行的。

教學難點的形成是由于多方面原因造成的，教師并不能完全利用深度學習理論去突破教學難點，要結合實際情況，本文的課例“化學能與電能”是經過教材與學情分析后才選擇了運用深度學習理論去進行教學，突破其中部分教學難點。因此，教師在教學前應首先進行完善的分析，包括對課程知識的分析和對學生情況等的分析，教師的“教”和學生的“學”都可以基于深度學習理論，但是突破教學難點不能完全依賴于深度學習理論，教師應該在引導學生深度學習的基礎上同時采用多種理論對教學進行指導，才能對培養學生學科核心素養起到更大的成效。

基于學情和教材分析，將深度學習理論運用于教學后，為教師設計教學難點的突破方式提供了新思路，也為學生建構知識體系提供了系統的指導，使教學難點不再是難點。

建議在引導學生進行深度學習突破難點的過程中遵循以下原則：

(1)在教學前應首先進行完善的分析，包括對課程、知識的分析和對學情的分析；

(2)應選擇合適的教學方法去引導深度學習，可以采用多種理論對教學進行指導；

(3)教師的“教”和學生的“學”都要基于深度學習理論，教師自身也要注重知識體系的構建；

(4)實施過程中應隨機應變，根據具體教學環境的不同制定適當的實施方法。

結語

本文基于深度學習理論，通過對高中部分教學內容的分析，研究了教師有效促進學生深度學習、突破教學難點的策略。但針對當前教學中存在的難點和阻礙學生深度學習的原因，需要結合更多研究數據和課程內容進行分析。通過分析并提出解決問題的對策，有利于教師引導高中學生化學深度學習，突破教學難點，促進學生核心素養的發展。