基于深度學習的有機化合物大單元教學設計*

汪自真，任洪臣，姜 楓，欒 芳**

(1.佳木斯大學 藥學院化學化工系，黑龍江 佳木斯 154007；2.佳木斯市第一中學，黑龍江 佳木斯 154002)

隨著我國教育改革的發(fā)展，以學科育人為目標開展的學科知識教學更加趨于多元化和交叉化，其高度重視學科的知識融合和跨學科的系統(tǒng)性，要求學生有縝密理科思維與文化素養(yǎng)必備的能力，形成結構化知識和解決具體問題的思想和方法[1]。傳統(tǒng)的“單元教學”是專家和學者根據(jù)學生的成長的一般發(fā)展規(guī)律按著教學計劃設計的教學方案。為貫徹落實國家教育改革，教師需要轉變教學觀念，提高對深度學習的重視程度，進一步落實課程標準對學生學科核心素養(yǎng)的要求[2]，采用大單元教學設計，用一體化的思維組織單元教學，改善當前學科知識點碎片化、學習方式表面化、師生對話膚淺化以及三維目標虛化等問題[3]。在實際課堂教學中，教學目標的實現(xiàn)與教學策略、教學設計、教學實施過程密不可分。因此，為達到培養(yǎng)核心素養(yǎng)的目標，培養(yǎng)全面發(fā)展的人，我們基于深度學習理論對人教版高中化學必修第二冊第七章“有機化合物”進行大單元教學設計?；谏疃葘W習的大單元設計可以有效幫助學生理解學科知識具體內(nèi)容背后更本質(zhì)的思想與方法，促進化學核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

1 基于深度學習的大單元教學內(nèi)涵

1.1 深度學習的內(nèi)涵

深度學習最初是美國學者弗倫斯·馬頓和羅杰·薩爾喬[4]根據(jù)學生對學術文章閱讀過程和結果的實驗研究而提出的，這是第一次以深度學習和淺層學習定義了兩種學習方式。深度學習也稱作深層學習，是區(qū)別于淺層學習的一種強調(diào)培養(yǎng)學習者更高的認知水平、技能，培養(yǎng)高水平的高階思維和情緒活動的學習方式。比格斯[5]認為，淺層學習采用的是低水平認知處理，是簡單記憶或者是機械記憶，而深度學習意味著學生在學習和理解層面上以教育為基礎的高級學習。深度訓練與淺層訓練相對應，包括高水平或能動性的的認知過程。這種理解集中在現(xiàn)有知識和經(jīng)驗之間的聯(lián)系，反映了學生在本身已有知識結構框架的基礎上，對現(xiàn)有的學習內(nèi)容所展示出的質(zhì)疑反饋，更多的是關注知識之間的邏輯關系[6]。威廉和芙洛拉·休利特[7]對深度學習進行討論，研究認為，深度學習是學生在日常生活和未來學習中所需要的基本能力，這也是學生們在生活中必須具備的生活手段。這些能力可以使學生在處理學習和生活上的問題時事半功倍。學科視域下的深度學習是以構建“有意義學習”為目的的學習方式，在記憶的基礎上理解、整合、歸納、掌握運用，在此基礎上深化知識的聯(lián)系，融會貫通，借以生成解決新問題的能力。

深度學習的性質(zhì)主要由四個方向決定[8]。首先，強調(diào)教育內(nèi)容的有機重組。內(nèi)容重組與學習過程整合是深度學習的兩個主要部分。內(nèi)容重組是各種信息的集成，包括舊新知識的融合和多學科知識的整合；過程整合是認知和認知策略的整合。其次，專注于學習過程和建設性的思考。只有塑造學生的認知結構，通過知識的同化和適應能力使學生產(chǎn)生認知能力，才能使學生構建知識體系的能力不斷地適應和擴展。這不僅需要學生有主動設計的意識，而且需要有豐富的經(jīng)驗和懷疑的精神。學生積極地評估新的知識，將新知識的認知結構的變化轉化為自己可以理解的，這是學生在學習過程中關于是否掌握深度學習的根本區(qū)別。再次，建設性思考是深度學習的中心。學生通過對新知識的積極理解和判斷，利用現(xiàn)有的認知結構來質(zhì)疑和分析新知識并塑造自我意識，然后融入現(xiàn)有的認知結構，創(chuàng)造新的知識序列。在教育學生的過程中，教師必須不斷構建反省的意識，不斷地進行自審、檢驗舊知識、形成新系統(tǒng)。最后，提高學生運用遷移思維去解決問題的能力。深度學習的最終目標是用知識構建新的思維，學會解決與生活相關的真實問題。

1.2 大單元教學的內(nèi)涵

單元教學很早就有人在研究，但一直在斷斷續(xù)續(xù)地發(fā)展。最初，單元是作為課程學習的單位而言的，即與教科書相對的活動課程的單位，后來，“單元”發(fā)展成以主題為單位組織學習，相當于綜合學習的一個單位。隨著研究的發(fā)展，單元在不同的學者眼里有著不同的理解，但都關注著學科知識與學生經(jīng)驗之間的關系。這意味著單元教學不僅僅是學生學習知識的一個途徑，也是學生利用自身經(jīng)驗建構知識的一個途徑。而大單元區(qū)別于“單元”，大單元之“大”是相較于之前所說的單元而言的，在此基礎之上以大概念、大任務、大問題和大項目等為統(tǒng)攝中心，因此大單元教學更有利于學生進行深度學習，發(fā)展學生的關鍵能力，培養(yǎng)必備品格[9]。從深度學習的理論來看，深度教學本身就是一種知識的整合和重組的再提升，其與新課標中所倡導的核心素養(yǎng)是不謀而合的。如何更好地將核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落地于實踐，基于深度學習的大單元教學不失為一種重要的教學方式。

2 基于深度學習的教學案例設計

2.1 “有機化合物”內(nèi)容分析

以人教版高中化學必修第二冊第七章“有機化合物”為教學內(nèi)容，是高中化學必修內(nèi)容，學生需要學習的有機物質(zhì)包含甲烷和烷烴、乙烯和苯、乙醇和乙酸，以及糖類、油脂和蛋白質(zhì)等其他營養(yǎng)物質(zhì)。有機化學的基礎知識是中學化學教學內(nèi)容的重要組成部分，學生掌握系統(tǒng)的有機化學基礎知識，可以加深對化學知識的全面理解。有機化學知識與生產(chǎn)生活聯(lián)系緊密，學習并掌握有機物質(zhì)的性質(zhì)及其制備實驗能很好地考查學生的綜合能力[10]。學生掌握有機物質(zhì)的概念和性質(zhì)，同時了解有機化學的基本原理和理論思維，這需要教師為學生搭建將化學知識與日常生活聯(lián)系起來的橋梁。

在高中化學必修第二冊有機化合物的學習階段中，學生要學習的有機物質(zhì)的相關特性和概念如下：有機物中的碳的成鍵特點、烷烴、分子式、結構式和結構簡式、有機反應書面書寫規(guī)則、烷烴的取代反應，烯烴的氧化和加成反應，乙醇和乙酸的酯化反應，幾種聚丙烯的應用糖類、蛋白質(zhì)、油脂。以建立框架的方式梳理這些知識，如圖1所示。

圖1 有機化合物基本理論框架圖

以這種方式介紹知識的好處在于，它們能更好地幫助學生學習有機化學的基本理論和概念。但這意味著會給部分初學者帶來學習上的不適應[11]。這也要求教師將深層次教學的想法融入有機化學課程中，幫助學生們構建屬于自己的有機化學系統(tǒng)。為了應試，學生通過記憶而不是建構來習得知識；頭腦中的知識多為淺表性和三點式的，而非結構化的[12]。為了充分實現(xiàn)該部分內(nèi)容的文化功能，教師可以打破書本教材的限制，拆解和重建課程單元并創(chuàng)建課程單元，使學生更好地進行深度學習。通過上述分析，可以將“有機化合物”大單元教學設計劃分為三部分學習內(nèi)容，如表1所述。

表1 有機化合物教學單元的學習內(nèi)容

在新課程標準的指導下，本文制定有助于深化基礎教育的課程計劃，并將該策略納入到教學課程中，以提高學生的深度學習有機化合物的興趣。

2.2 學情分析

大單元教學設計下的教學案例——“乙醇”的教學設計需要準確判斷和分析學情發(fā)展，如表2所示。

表2 學生原有基礎、學習難點和深度學習核心素養(yǎng)發(fā)展重點

2.3 教學模式

教學設計的流程圖如圖2所示。

圖2 教學設計流程圖

2.4 教學設計

以乙醇為例，詳細教學設計見表3。

表3 乙醇的教學設計

3 結論

我們通過對深度學習和大單元的內(nèi)涵的梳理，以人教版高中化學必修二第七章“有機化合物”為例，進行了基于深度學習的大單元教學設計。教學設計案例選用學生親身經(jīng)歷的疫情為素材創(chuàng)設情境，在大單元教學過程中，科學的深度學習可有效地促進學生的學習，有助于學生主動的獲得更多的化學知識。研究表明，在深度學習指導下的高中教學課堂更有助于體現(xiàn)學生在學習中的主體作用，加強教師的主導作用，促進學生對教學內(nèi)容的理解，從更多方面引導學生投入課堂活動，激發(fā)學生的學習興趣。

同時，教師應當培養(yǎng)自身深度學習的能力，提升自身素養(yǎng)，深入理解教材與學情分析，合理的設計出符合學生自身學習水平的教學過程，賦予學生明確的化學知識與應用價值，為學生發(fā)展深度學習營造學習氛圍。教學的宗旨是為了提高學生學習效率，在深度教學主題中可以很好地提高學生的參與度與專注度，能夠更好的促進學生提高化學成績，促進學生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。