基于高中化學核心概念教學的深度學習研究

摘要：應用深度學習方法的學生在化學核心概念的理解上有了顯著提高，同時也增強了學習動機和課堂參與度.學生在參與深度學習活動后，還能提高批判性思維能力和自主學習能力.本文基于高中化學核心概念教學探討了促進學生深度學習的策略，以供參考.

關鍵詞：高中化學；核心概念；深度學習

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2024）27-0095-03

化學作為一門基礎自然科學，對高中生的科學素養和邏輯思維能力的培養具有重要作用.然而，傳統的化學教學方法往往側重于知識的灌輸和記憶，忽視了學生對化學核心概念的深入理解和應用能力的培養.深度學習作為一種以學生為中心的教學理念，強調理解和創新，與高中化學教育的目標不謀而合.高中化學教師應聚焦深度學習在高中化學核心概念教學中的應用，以促進學生全面發展.

1深度學習與核心概念的關系

1.1深度學習首先需要確定哪些概念是化學學科的核心概念

這些概念通常包括原子結構、化學鍵、化學反應、化學平衡、酸堿反應等.在確定核心概念后，需要進一步明確每個概念的定義、性質、應用等，以便進行有針對性的教學.

1.2深度學習的理論基礎

深度學習的理論基礎包括認知心理學、教育學、神經科學等.這些理論為深度學習提供了指導思想和方法論，有助于教師設計有效的教學策略和評估學生的學習成果.2深度學習的教學策略

2.1在題目中融入生活情境

將化學題目與生活情境相結合，學生能夠在解決實際問題的過程中學習和應用核心概念，該學習方式不僅能夠提高學生學習興趣，還能夠培養其批判性思維和問題解決能力，使化學學習不再是抽象和遙遠，而是變得具體且充滿樂趣[1].

例1咖啡含有咖啡因（分子式CH0NO）.如果一杯咖啡含有0.194 g咖啡因，這杯咖啡含有多少個咖啡因分子？

解析首先，學生需要計算咖啡因（C8H10N2O2）的摩爾質量.

咖啡因的相對分子質量計算如下：（8×12）+（10×1）+（2×14）+（2×16）=166 ，故咖啡因的摩爾質量為166 g/mol，接下來計算物質的量：n= m/M =0.194 g/166 g/mol≈0.001 16 mol

最后，咖啡因分子的數量N=n×N=0.001 16 mol×6.022×10²³ mol^-1≈6.98×10²¹.所以，這杯咖啡中含有大約6.98×10²¹個咖啡因分子.

2.2在類比遷移中理解概念

當新知識與已有認識發生沖突時，學生可能會感到困惑，甚至抵觸.為了幫助學生克服這種局限，教師可以采取一些策略來引導學生認識到新知識與舊知識之間的不平衡性，并幫助學生重新建立認知平衡[2].以物理量單位的新舊知識對比為例，教師可引導學生理解摩爾是物質的量的單位，如表1所示.

為了進一步加深學生對物質的量的概念理解，教師可以用具體的題目引導學生進行問題探究.

例2下列關于物質的量的敘述中，正確的是（）.

A．1 mol任何物質中都含有6.02×1023個分子

B．0.012 kg 12C中含有約6.02×1023 NA個碳原子

C．1 mol水中含有1 mol氫分子和1 mol氧原子

D．1 mol Ne中約含有6.02×1024個電子

解釋由于有些物質由分子組成（如水、硫酸等），有些物質由離子組成[如NaCl、Ca（OH）2等]，還有些物質是由原子直接構成的（如金剛石等），A項錯誤；碳是由原子構成的，根據規定，0.012 kg ¹²C中所含的碳原子數即為阿伏加德羅常數，其近似值為6.02×10²³ mol^-1，B項錯誤；水中不含氫分子，C項錯誤；氖原子核外有10個電子，則1 mol Ne中應含有10×6.02×10²³個電子，D正確.

問題中提到了阿伏加德羅常數，這是一個在化學中非常重要的概念，表示1摩爾物質中所含有的粒子數，通過問題探究，學生可以更好地理解物質的量單位“摩爾”的實際意義.同時，問題中的選項A、B、C分別涉及了分子、離子和原子構成的物質，要求學生區分不同類型的物質結構，并理解物質的量如何適用于這些不同的結構.問題綜合考查了學生對物質的量及相關化學概念的理解，并通過實際問題解決的過程，發展了學生的化學素養和科學探究能力.

2.3問題驅動核心概念理解

在課堂上，教師提出的問題應該是開放性的、與學生的生活經驗相關聯的，這能夠激發學生的好奇心和探索欲，以此吸引學生的注意力，增強學生學習積極性.通過圍繞核心問題開展的問題探究活動，教師要鼓勵學生進行深入思考，積極促進學生之間的溝通合作，學生之間的交流和討論能夠增強其溝通技巧，為學生全面發展奠定良好基礎[3].

首先，教師可引導學生回答如下問題：“18 g水中的水分子數是多少？”根據問題，學生需要先理解物質的量的概念，及其與質量（g）之間的關系.通過教師的引導，學生了解到1 mol物質含有6.02×10²³個微粒，這是阿伏伽德羅常數所定義的.然后，學生需要知道水（HO）的摩爾質量是18 g/mol，18 g水正好是1 mol HO.

其次，教師帶領學生通過教材了解到18 g水（即1 mol HO）中大約含有 6.02×10²³個水分子，以此使學生對阿伏伽德羅常數有更直觀的認識，幫助學生理解摩爾質量的概念.

最后，引導學生思考一個更具挑戰性的問題：“一瓶農夫山泉礦泉水中含有多少水分子？”該問題要求學生將化學計算應用到實際情境中，知道農夫山泉礦泉水的體積和密度，然后使用公式n=m/M計算出水的物質的量，再乘以阿伏伽德羅常數得到水分子的總數.該過程不僅鍛煉了學生的計算能力，還提高了學生將理論知識應用于實際問題的能力.

2.4分析核心概念內容

在高中化學教學中，教師可以利用學生已具備的學習基礎和思維能力，采用直接且多樣化的教學方法來引導學生深入探索和分析化學概念.通過直觀的實驗演示、互動討論、案例分析等手段，幫助學生從不同角度理解化學知識，從而提高教學效果.同時，教師應以學生為中心，圍繞核心概念進行合理地拓展和延伸，引導學生建立化學思維模型，幫助學生更好地掌握化學知識，培養其科學探究能力和創新思維[4].

在“氧化還原反應”的概念教學中，教師的任務是幫助學生深入理解氧化還原反應的定義、特征及其本質.通過引導學生分析概念，幫助學生明確氧化還原反應是一類涉及元素化合價變化的反應，其特征表現為化合價的升降，而其實質是電子的轉移.為了加深學生對核心概念的理解，教師可以設計一系列的教學活動，比如，要求學生畫出氯原子和鈉原子的原子結構圖，以及氯原子和氫原子的原子示意圖.學生通過直觀的圖形可以觀察到在氯化鈉（NaCl）的形成過程中，氯原子獲得電子，鈉原子失去電子，而在氯化氫（HCl）的形成過程中，氯原子和氫原子之間通過共用電子對形成化學鍵.

2.5加強核心概念應用

在高中化學教學中，案例研究能夠幫助學生將抽象的化學概念與現實世界中的具體情境相結合，通過選取與化學相關的實際案例，如工業生產過程、環境問題、藥物開發等，能夠引導學生深入分析案例中的化學原理和過程.在案例研究的過程中，學生不僅能夠學習到化學知識，還能夠了解到這些知識是如何在實際中得到應用的，幫助學生建立化學知識與現實世界的聯系，為其未來的學習和職業生涯做好準備.

以含氯化合物的漂白和消毒作用為例，教師可以設計一個案例研究——“次氯酸鈉在飲用水消毒中的應用”，引導學生探討化合物在現實生活中的應用及其重要性.案例探究過程中，學生需要理解次氯酸鈉作為消毒劑的化學原理和方程式CI+2NaOHNaCl+NaClO+HO，如84消毒液是一種以次氯酸鈉（NaClO）為有效成分的消毒劑，次氯酸鈉在水中能釋放出次氯酸根離子（ClO^-），這些離子具有很強的氧化性，能夠有效殺滅細菌、病毒等微生物；漂白粉主要成分為次氯酸鈣【Ca（ClO）】和氯化鈣（CaCl），是通過氯氣與石灰乳【Ca（OH）】反應制成的，漂白粉的有效成分次氯酸鈣在水中也能釋放出次氯酸根離子，起到漂白和消毒的作用.為提升案例探究的生活化水平，教師可提醒學生含氯漂白劑和消毒劑的活性成分在光照和高溫下容易分解，因此這些產品通常需要避光并儲存在陰涼、干燥的地方，同時保持密封以延長其有效期限.正確地儲存和使用這些化合物，能夠確保其漂白和消毒效果，同時也能保障使用者的安全.學生在掌握次氯酸鈉化學性質的基礎上能夠合理使用消毒產品，提升將化學知識運用于實際生活的能力.此外，教師可以延展探究內容，引導學生思考次氯酸鈉消毒水中的殘留氯如何影響人體健康，包括可能的皮膚刺激、呼吸道問題等.分析消毒劑過量使用的后果，以及長期飲用經過次氯酸鈉消毒的水對人體健康可能產生的影響，并研究如何通過調整處理工藝來降低這些風險.

3結束語

在高中化學教育中，深度學習的研究和實踐對于培養學生的化學核心概念理解至關重要.通過采用多樣化的教學策略，教師能夠有效地引導學生深入探索化學概念，激發學習興趣，并提高其分析和解決問題的能力.深度學習不僅僅是對知識的掌握，更是對知識背后原理的深刻理解和應用能力的培養，教師、學生應共同努力，不斷探索和完善深度學習的教學模式，以適應未來社會對化學人才的需求.

參考文獻：

［1］ 高悅.基于“5E”教學模式促進高中化學核心概念建構的實踐研究[D].牡丹江：牡丹江師范學院，2023.

[2] 于秋蕾.基于學科核心素養培養的高中化學概念教學研究[D].濟南：山東師范大學，2022.

[3] 孟歐.APOS理論在高中化學核心概念教學中的應用研究[D].昆明：云南師范大學，2022.

[4] 侯德花.高中化學核心概念教學現狀調查與應對策略研究[D].伊寧：伊犁師范大學，2021.

［責任編輯：季春陽］