基于學科價值的高中化學深度學習實踐研究

黃華文　張賢金　李似麒

摘要 基于深度學習的特點從“學科本原、核心價值、教育歸宿”三個視角理解化學學科價值的內(nèi)涵。從“工具價值、社會價值、育人價值”三個維度建構學科價值的框架，在促進學生深度學習的過程中發(fā)揮“知識支撐、情感驅(qū)動、評價平臺”的功能。以“鹽類水解”為例，以化學學科價值作為切入點，挖掘素材的學科價值，通過問題群解決真實問題，提煉基于學科價值推進學生深度學習的教學策略，促進課堂的生成。

關鍵詞 高中化學；學科價值；深度學習；學科本質(zhì)

引用格式 黃華文， 張賢金，李似麒.基于學科價值的高中化學深度學習實踐研究[J].教學與管理，2024（10）：54-57.

從學科發(fā)展的歷史看，學科是在歷史的長河中創(chuàng)立、發(fā)展和延續(xù)的，學科本身有其存在的必要和價值。在教學中，如何從化學學科內(nèi)在本質(zhì)挖掘?qū)W科價值？如何從化學學科的存在和發(fā)展過程中理解學科價值？如何從化學學科知識、學科模型、學科觀念詮釋學科價值？如何從化學學科價值角度引導學生深度學習？針對這些問題，本文以魯科版選擇性必修一《化學反應原理》中的“鹽類水解”為例，以化學學科價值為切入點，帶領學生認識化學、理解化學，形成正確的價值觀，促進學生深度學習。

一、學科價值的三維建構

從學科發(fā)展過程來看，一門學科因現(xiàn)實世界存在未解之謎，需要學科不斷探索、創(chuàng)新和發(fā)展，具有工具價值；因現(xiàn)實社會需要而產(chǎn)生，因能改造自然、為人類生存創(chuàng)造更好條件和促進人類社會的發(fā)展而存在社會價值；因?qū)W科發(fā)展的最終目標是為人類造福，需要傳承學科的知識、模型、方法、觀念和精神等學科獨有的本質(zhì)，體現(xiàn)學科的育人價值。從深度學習的特點來看，學科的工具價值能為學生深度學習提供知識支撐，是引燃學生產(chǎn)生批判性思維和發(fā)展創(chuàng)新能力的基礎；學科的社會價值能為學生深度學習提供情感驅(qū)動，是激發(fā)學生不斷創(chuàng)新的動力源泉；學科的育人價值能為學生深度學習提供評價平臺，是引導學生深度思辨的必由之路。因而，從工具價值、社會價值、育人價值三個維度建構一門學科的價值，有利于理解學科價值。

1.工具價值

學科在漫長的發(fā)展過程中積累沉淀，蘊含著豐富的學科知識和認知模型、嚴謹?shù)膶W科思維方法和思想觀念、敬畏的學科精神和學科歷史，在陌生問題解決時表現(xiàn)出指導性的工具價值[1]。在教學中，運用是學科知識、學科方法和學科模型外顯的工具功能，可作為學生深度學習發(fā)展的知識支撐，能促進學生理解學科價值。比如用平衡理論指導學生選擇合成氨的最優(yōu)條件，理解“為什么合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)會經(jīng)歷漫長的100多年”，形成科學發(fā)展為社會服務的觀點。將學科內(nèi)不同模塊的不同思維模型相互融合遷移應用到其他學科模塊中，能為學科自身的發(fā)展提供新的思路，同時，化學學科融入其他學科不同的思維方式，能為學科創(chuàng)新提供新角度。

2.社會價值

學科在歷史的長河中能存在和發(fā)展是因為社會需要，學科對社會的價值主要由學科知識、學科模型、學科精神給社會帶來的福利所決定。在教學中，挖掘?qū)W科知識和學科模型的社會價值，從傳統(tǒng)文化、化工生產(chǎn)、生活現(xiàn)象、科學技術四個方面理解學科價值，激發(fā)學生深度學習的熱情。 比如合成氨的工業(yè)化為糧食高產(chǎn)提供可能，水稻品種的優(yōu)化為人類溫飽的實現(xiàn)提供保障，電磁波理論的確立為信息化時代打下基礎，新型能源的研究為未來能源危機做準備[2]。學科精神的社會價值主要體現(xiàn)在正確核心價值觀和思想觀念給社會帶來積極向上的風氣和健康的情感態(tài)度價值觀，促使學生產(chǎn)生強烈的社會責任感和歷史使命感[3]。學科精神還包含學科科學家在研究過程所顯現(xiàn)出來的堅持不懈、不畏艱難等奮斗創(chuàng)新精神，這些精神食糧能為學生提供精神支柱，激勵學生產(chǎn)生接過接力棒繼續(xù)研究前行的動力，是推進學科持續(xù)發(fā)展必不可少的利器。學科的社會價值讓學生感受到化學學科為合理利用自然資源、為人類合成和創(chuàng)造新物質(zhì)所做出的貢獻，激起學生為人類發(fā)展而學習的社會責任感[4]。

3.育人價值

學科在人類歷史發(fā)展過程中之所以能延續(xù)和傳承，是因為學科教育能為社會培養(yǎng)適應社會需求的人才。學科的育人價值主要體現(xiàn)在學科教育的過程中能培養(yǎng)學生終生學習能力和學生適應未來生活所需的關鍵能力。人的學習不只是停留在學生階段，為適應社會需求，需要與時俱進，不斷學習，這樣才能為自己的生存提供機會。比如學生未來身處信息爆炸時代，需要具備閱讀能力、攝取知識的能力和遷移應用能力，需要將學過的、見過的內(nèi)容遷移到陌生的、相似的情景中。學生未來面對的是多重體系、多個學科融合的復雜的真實世界，需要觀察和記錄世界發(fā)生變化的實驗能力，分析現(xiàn)象、數(shù)據(jù)、圖像等證據(jù)的推理能力，提煉證據(jù)形成和凝煉結論的能力，以及用辯證的、歷史的和發(fā)展的觀點分析問題和解決問題的能力等[5]。學科的育人價值托起了學科工具價值的深度和社會價值的廣度，從而最大化地促進學科發(fā)展。

二、多維視角理解化學學科價值

在高中階段，基于學科價值的深度學習，可從學科本原、核心價值、教育歸宿三個維度理解化學的學科價值，挖掘?qū)W科的教學功能，促進學生掌握化學知識和技能、建構化學思想觀念、發(fā)展科學探究與問題解決能力、形成創(chuàng)新意識和社會責任感，促進學生形成未來發(fā)展所需的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力，促進學生認識化學、理解化學和熱愛化學[6]。

1.從“學科本原”理解化學學科工具價值

學科本原是學科獨有的內(nèi)涵，化學學科本原是從分子、原子的微觀角度客觀地揭示宏觀世界存在的現(xiàn)象，從平衡和守恒的辯證角度創(chuàng)造出有利于人們需求的反應條件和必須物質(zhì)，從觀察和實驗的客觀角度提取宏觀世界的證據(jù)，從概括和建模的演繹角度提煉現(xiàn)象背后的本質(zhì)規(guī)律。在高中化學教學中，從學科本原挖掘?qū)W科價值促進深度學習有以下幾個角度：第一是微觀、元素、能量、守恒、變化等研究物質(zhì)性質(zhì)和物質(zhì)間變化的學科視角，第二是從“宏觀到微觀”“不穩(wěn)定到穩(wěn)定”“現(xiàn)象到學科表征”的學科觀念，第三是“從外到內(nèi)”“從大到小”“從粗略到精細”“從不完善到完善”的學科認識思路，第四是從“物質(zhì)→原子→原子核外→原子最外層更小空間”逐層揭秘科學探究過程。如“共價鍵模型”的建構，必修階段認識視角是“原子”和“能量”兩個視角，引導學生從大量事實中提煉出“原子能量最低處于穩(wěn)定狀態(tài)的特征是最外層需滿足8電子或者2電子的結構”，以此作為視角分析“一些典型共價鍵物質(zhì)的形成過程”，從而提煉“共價鍵是相鄰原子間通過共用電子對形成的化學鍵”的概念模型；選修階段認識視角是“原子軌道”和“電子云”，引用太空艙對接的事例幫助學生理解原子軌道對接和電子云重疊形成共價鍵的過程，深入微觀世界觀察“原子間是怎樣形成共用電子”，深層次理解共價鍵模型，再通過特殊共價鍵——配位鍵的學習完善“共價鍵模型”。

2.從“教育歸宿”理解化學學科育人價值

化學學科教育的目標是以立德樹人為基準，在學生儲備一定的學科知識的基礎上，培養(yǎng)學生具備一定的學科能力，學會運用化學學科知識解釋真實世界的已知和探索未來世界的未知，讓學生學會思考和學會學習，具備終身學習和解決問題的能力。因而，從教育歸宿視角挖掘化學的育人價值來促進學生深度學習，要圍繞物質(zhì)用途、原理運用來設計能調(diào)動學生思考的任務群和問題鏈，促進學生思維發(fā)展，讓學生養(yǎng)成良好的、樂于思考的思維習慣。例如關于“探秘膨松劑”的教學，抓住膨松劑的作用設計如圖1所示的一系列問題，通過關聯(lián)設問幫助學生從真實世界的現(xiàn)象中提出問題，學會將真實的問題轉(zhuǎn)化為化學學科問題，學會將實驗作為工具研究化學問題，促進學生終身學習能力的形成。

3.從“核心價值”理解化學學科社會價值

核心價值觀倡導愛國教育和責任教育，從這一視角理解化學學科的社會價值，促進學生深度學習，應讓學生在對化學理論的創(chuàng)立和修正、新材料的發(fā)現(xiàn)和研究、新藥品的合成和應用、新能源的開發(fā)和使用等前延科技成就的了解中體會化學學科的發(fā)展給社會帶來的價值，激發(fā)學生產(chǎn)生社會責任感，滲透化學的社會價值觀；還應從我國古代和近代輝煌的化學成果中進行挖掘，激發(fā)學生民族自豪感，弘揚愛國情懷；借助科學家的研究過程，帶領學生領略一個科學知識或者理論的發(fā)現(xiàn)、探索、生成、凝煉的艱辛過程，領會科學家在科學探索過程的嚴謹、求實的科學態(tài)度，培養(yǎng)學生務實、創(chuàng)新、鍥而不舍的科學精神。例如在“揭秘索維爾制堿法和侯氏制堿法”的教學中，從當時動蕩的社會背景感受侯德榜的愛國情懷，以及他在知識封鎖和封閉的時代能揭開索維爾制堿法秘密，進而改進索維爾制堿法，創(chuàng)造了侯氏制堿法，解決重大民生問題的偉大。將學生置身于當時的社會環(huán)境中理解化學知識，認識化學學科對人類社會進步和國家發(fā)展的貢獻，有利于學生形成正確的學習態(tài)度和正確的人生價值觀、世界觀、倫理觀，指引學生的未來生活。

三、基于學科價值的高中化學深度學習策略

以化學的學科價值為切入點創(chuàng)設有教學價值的問題和任務，引導學生深入學科本質(zhì)思考，推進學生深度學習。讓學生學會從化學的視角認識世界，學會將化學知識內(nèi)化為自身能力和素養(yǎng)，轉(zhuǎn)化為改造世界和保護世界的武器，從而體會學科的價值，領會學習化學的意義，從內(nèi)在激發(fā)學生學習化學的興趣。下面以魯科版選擇性必修一《化學反應原理》第3章第2節(jié)中的“鹽類水解”教學為例。

1.分析教材，挖掘價值

“鹽類水解”是繼化學平衡和電離平衡后學習的一種平衡體系，需運用學過的平衡知識構建該概念模型。教材先從實驗定性測定鹽溶液的酸堿性，基于學生感官認識引入水解平衡常數(shù)，從定量角度分析鹽類水解的程度，最后將知識落到“Fe（OH）3膠體的制備、除去渾濁的天然淡水的懸浮物、廚房油污去除、人體內(nèi)的酸堿平衡、草木灰不宜與銨態(tài)氮肥混合使用、實驗室配制氯化鐵溶液操作、海洋中的碳平衡”實際問題的解決上。教材編排從學科知識認識角度突出學科認知價值，從學科模型結構化角度突出學科構建價值，從學科與社會關聯(lián)角度突出學科社會價值，從學科精神對學生品德影響角度突出學科育人價值。因而，本模塊具有完善“水溶液平衡”知識結構、豐滿平衡觀的價值；具有構建定性分析物質(zhì)能否反應、共存的一般模型的價值；具有運用鹽類水解知識為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)調(diào)控溶液pH的價值；具有體會化學知識解決現(xiàn)實問題、欣賞化學學科知識造福人類魅力的價值。

2.匹配素材，提煉價值

本模塊的教學目標是“構建鹽類水解原理模型，學會運用鹽類水解原理解釋生產(chǎn)、生活中的現(xiàn)象”[7]，必備知識為“鹽類水解原理”，關鍵能力為“分析平衡移動”的能力，從宏觀和微觀角度、定性和定量角度收集“平衡移動本質(zhì)的證據(jù)”和推導結論的能力，從復雜化學情境中抽離出關鍵化學要素的能力”。將本模塊教學目標分解為3個課時目標，依據(jù)課時目標匹配合適的素材，進行課時設計（如圖2）。

3.設計任務，突出價值

本模塊課時1選擇鹽類水解在生活中的典型問題“探尋泡沫滅火器原理”作為總任務，從單一溶質(zhì)的簡單水解開始分析，到多種溶質(zhì)混合互相影響的復雜水解，逐層剝開鹽類水解的實質(zhì)。圍繞總任務設計一些具有邏輯關聯(lián)的子任務，引導和幫助學生沿著問題建構知識體系，在知識運用過程中達到知識結構化、認知程序化、思維創(chuàng)新化（如圖3）。

四、基于學科價值的高中化學深度學習的特征

1.真實情境聚焦學科社會價值

深度學習注重學生對生活和學習意義的理解，注重生活過程的體驗。收集和甄選有能聚焦學科社會價值，且與教學內(nèi)容匹配的真實化學問題作為核心問題是教學的關鍵。需要教師關注生活生產(chǎn)、前沿科學、學術論文等材料，更要研究教材和高考試題，從教材內(nèi)容和試題背景入手篩選課堂教學情境。例如“鹽類水解”的教學，可選擇教材提供的“泡沫滅火器原理”、“CO2在自然界和人體內(nèi)的循環(huán)”和試題背景材料“Fe3+與SO32-實驗探究”三個具有挑戰(zhàn)性的真實問題作為教學情境，讓學生感受化學的社會價值，欣賞化學學科知識造福人類的魅力；同時體驗解決問題過程中克服困難、不言放棄的科學精神，面對不斷出現(xiàn)新問題時沉著應對的科學態(tài)度，解決問題后獲得認可的心理滿足感和成就感。

2.任務驅(qū)動指向?qū)W科思維價值

深度學習注重學生的反思能力和質(zhì)疑能力的生成，注重學生思維品質(zhì)的發(fā)展，因而應圍繞要解決的核心問題合理安排課堂環(huán)節(jié)的子任務，由一系列子任務群推動總任務的完成。子任務的設計需要遵循學生的認知規(guī)律，子任務之間必須具有上下關聯(lián)的銜接性和思考層次的進階性，在思考、探究、實驗、討論、反思、糾錯、爭論的活動中養(yǎng)成深度思考的習慣。例如“鹽類水解”教學，在總任務的支配下設計逐層遞進的系列問題，引導學生像科學家一樣思考，將學科思維和學科知識關聯(lián)顯現(xiàn)化，幫助學生從應用視角和同化視角深度加工知識，促進知識結構化；通過問題將“從哪里開始想”“怎樣想”“為什么這樣想”“怎么想到的”等思維過程顯現(xiàn)化，幫助學生厘清思維順序和構建思維模型。

3.教學評價推動學科情感價值

深度學習注重激活學生學習熱情，注重學生學習內(nèi)驅(qū)力的培養(yǎng)，因而針對學生的學習行為所采取的評價方式和做出的評價結果決定著學生對學科學習的熱愛程度。學生要掌握一項技能或達到運用知識解決問題的層次，需要教師設計一些評價準則對其學習行為進行不斷反饋和修正，同時設置有梯度的問題為學生的思維搭建平臺，用建設性語言促進學生在學科學習中產(chǎn)生自我促動和勝任感。例如在“鹽類水解”教學中，依據(jù)任務的難易分別給學生設置思考的依托點、質(zhì)疑的探索點、解決問題的分析點、思維的拓展點、尋找規(guī)律的契合點、規(guī)律背后的挖掘點等，幫助學生逐步提升分析問題的能力，同時激起學生產(chǎn)生能用所學的學科知識解決問題的成就感，推動學生在化學學科上的情感發(fā)展。

總之，要促進學生熱愛一門學科，需要發(fā)揮這門學科的教育功能，將學生置身于解決“真”問題的深度學習中，充分感悟這門學科的社會價值和工具價值，在獲得“真”感受的過程中激發(fā)學習熱情，形成終身學習的能力。

參考文獻

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【責任編輯? ? 郭振玲】