深度學習視域下的初中化學課堂教學實踐
——以“質(zhì)量守恒定律”為例

張志冬，張雪洋，于 洋

（1.長春吉大附中力旺實驗中學,吉林長春130022;2.長春市朝陽實驗學校,吉林長春130012;3.長春汽車經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)第六中學,吉林長春130012）

新課改要求教師通過改變教學方式進而改變學生的學習方式，以尋求學生素養(yǎng)水平的提升。然而教師教學方式的轉(zhuǎn)變必須在一定的先進教育教學理論的指導下才更有針對性和實效性，因此，國家教育部教材改革中心以項目的形式將“深度學習”理論在基礎教育教學中加以推廣，目前已經(jīng)取得了很好的效果。深度學習的概念是瑞典教育學家費倫茨·馬頓和羅杰·塞爾喬借鑒人工智能學習理論于1976年首先提出來的，他們認為“深度學習”是主動的、尋求聯(lián)系與理解、尋找模型與證據(jù)的包含高水平認知的學習方式，與之相對應的是機械學習和記憶孤立信息的淺層學習方式。關于深度學習的內(nèi)涵有很多學者分別從學習結(jié)果、學習目標、學習過程等不同的角度進行了界定，但是盡管界定的角度不同他們所關注的“學習特征”都是相同的。也就是對學生而言，課堂深度學習必須有如下特征：（1）必須讓學生通過學習活動更多地經(jīng)歷高階思維過程；（2）讓學生參與多樣、有意義的學習活動；（3）通過活動與思維過程獲得豐富、高水平的學習結(jié)果。只有這樣才能認為學生的學習是深度學習。學生通過這樣的學習過程批判性地學習新知識，并最終形成在陌生情境中解決所遇到的實際問題的素養(yǎng)。

一、深度學習是落實學科核心素養(yǎng)教學的必然選擇

學科核心素養(yǎng)由必備品格、關鍵能力、正確的價值觀念三部分組成，這些素養(yǎng)并不是一蹴而就的，它需要在課堂教學中通過參與教師設定的教學活動逐步形成和提升。因此教師設定什么教學活動就成了教師教學設計的關鍵，深度學習的特征為教師制定素養(yǎng)落地的教學設計提供了理論支撐，郭華提出了深度學習的五大特征：聯(lián)想與結(jié)構(gòu)、活動與體驗、本質(zhì)與變式、遷移與應用、價值與評價。如果課堂教學突出了這些特征那么學生的學科核心素養(yǎng)水平一定會得較好的提升。就化學學科而言學生通過基于真實問題解決的實驗或探究等活動可以養(yǎng)成嚴謹求實、批判質(zhì)疑、證據(jù)推理等學科必備品格；通過本質(zhì)與變式、遷移與應用可以學以致用，解決實際生活中與化學相關的問題從而具備了關鍵能力；通過價值與評價可以體會化學學科的價值與魅力，提升相信科學、致力于科學研究的正確價值觀念；因此深度學習的課堂一定是素養(yǎng)落地的課堂。

二、在教學實踐中探索深度學習教學策略，實現(xiàn)知識為本教學向素養(yǎng)為本教學的轉(zhuǎn)變

如何實現(xiàn)知識為本教學向素養(yǎng)為本教學的轉(zhuǎn)變是當前所有教師必須思考和研究的課題。教師在教學中必須抓住兩者的特點有針對性地在教學中加以實踐。知識為本的教學是以學習知識為根本目標，知識掌握的如何、應用的如何、解題的能力如何是評價學習效果的唯一途徑。而素養(yǎng)為本的教學是以形成和提升學生的學科核心素養(yǎng)為教學目標，通過知識的學習形成和發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。素養(yǎng)為本教學應具有以下特征：（1）確立高階思維發(fā)展的教學目標，實現(xiàn)深度學習。（2）整合有意義的學習內(nèi)容，引導學生實現(xiàn)有意義的學習。（3）創(chuàng)設真實的情境，讓學生通過活動體驗的方式學習。（4）采用教、學、評一體化的教學方式，引導學生深度反思?；瘜W是以實驗為基礎的科學，因此如何發(fā)揮實驗的教育教學功能就顯得尤為重要，本文擬以深度學習理論為背景，以化學實驗為主要情境探究素養(yǎng)落地的教學策略。

1.基于聯(lián)想創(chuàng)設情景，達到深度學習的目的

深度學習需要教師為學生提供一定思維含量的問題情境，在情境中不斷激發(fā)學生進行深度思考，從而引導學生走向深度學習?！百|(zhì)量守恒定律”是初中化學的基本內(nèi)容之一，是學生認識與理解化學反應的基礎。引導學生深刻理解和應用質(zhì)量守恒定律，有助于學生快速形成宏觀微觀結(jié)合的思想認識，有助于培養(yǎng)學生整體和辯證的思維能力。

【教學片斷1】

情境引入：既然化學反應遵守質(zhì)量守恒定律具有普遍性，那么碳酸鈉粉末和稀鹽酸溶液的反應前后物質(zhì)的總質(zhì)量變小，此測量結(jié)果如何解釋？（請學生回答問題）

如何證明碳酸鈉粉末和稀鹽酸溶液的反應前后物質(zhì)的總質(zhì)量相等呢？

生1：生成二氧化碳跑到了空氣中了。

生2：因為生成氣體，應該形成密閉體系，進行測量。

學生小組活動：

老師：請同學們先進行小組討論，然后根據(jù)老師提供的實驗用品，設計一套改進裝置，將此套裝置繪制在實驗報告上，接著根據(jù)裝置圖組裝裝置，進行實驗，證明碳酸鈉粉末和稀鹽酸溶液的反應前后物質(zhì)的總質(zhì)量相等，并填寫質(zhì)量數(shù)據(jù)。

【設計意圖】

在課堂上，只有學生清楚地知道自己應該干什么時，才有可能干好這件事，而過難的題目會打擊學生的積極性，簡單的題目沒有意義。鼓勵和引導學生充分調(diào)動已有的知識經(jīng)驗，把新舊知識相互聯(lián)系起來，更好地理解教學內(nèi)容的意義。這個情境的設計旨在引導學生如何通過舊知識解決新問題，需要團隊合作學習，共同商討解決方案，繪制圖紙，組裝儀器，共同驗證，打破傳統(tǒng)教學中存在大量的機械學習、死記硬背、知其然而不知其所以然的淺層學習現(xiàn)象。教師用恰當?shù)姆椒ㄈヒl(fā)、促進、提升學生的學習，決不能只停留在淺層的學習，應該使學生的學習百尺竿頭更進一步！

提高課堂的質(zhì)量，使課堂具有生命力，有生命力的課堂學生才能夠喜歡，在課堂上學生們才能夠有活力，學生們具有主動權(quán)，課堂中設計很多討論和合作、動手的環(huán)節(jié)，就是瞄準核心素養(yǎng)，“核心素養(yǎng)”是教育的終極目標，而“深度學習”是實現(xiàn)目標的途徑。

2.回顧發(fā)現(xiàn)過程，激發(fā)深度學習

在課堂教學中，教師應該意識到深度學習的重要性，對于質(zhì)量守恒定律的學習，為了使學生能夠深層次地理解，可以在教學過程中介紹質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)史，從而激發(fā)學生深度思考的主觀能動性。

【教學片斷2】

老師：的確，質(zhì)量守恒定律的研究過程也是在不斷的更新和完善的。最初在1673 年，英國物理學家波義耳研究化學反應的質(zhì)量變化情況，但是未能發(fā)現(xiàn)質(zhì)量守恒定律。到了1756 年，俄國化學家羅蒙諾索夫發(fā)現(xiàn)化學反應前后質(zhì)量不變，得出了化學反應質(zhì)量守恒，但是并沒有普遍認同和推廣。直到1777 年，法國化學家拉瓦錫通過大量的定量試驗，發(fā)現(xiàn)了化學反應遵守質(zhì)量守恒定律，并得到了認同和推廣。生：……（表示很感興趣）。

【設計意圖】

古語云“讀史可以明鑒，知古可以鑒今，學史可以曉理”，我國著名的教育家、化學家傅鷹教授也曾多次講過：“一門科學的歷史是那門科學中最寶貴的一部分，因為科學只能給我們知識，而歷史卻能給我們智慧。”在化學教學中運用化學史，可以使教學不僅只局限于現(xiàn)成的理論知識，還可以追溯到隱藏在它背后的故事；甚至還可以揭示出前人研究科學的思想和方法，使學生受益匪淺。通過講解史實讓學生明白在做實驗時對于任何一個微小的細節(jié)和變化都不要放過，對于失敗的實驗，要分析出原因，總結(jié)經(jīng)驗，這樣有助于培養(yǎng)學生認真、嚴謹、勇于探究的科學態(tài)度。法國著名科學家保羅·朗之萬說過：“在科學教學中加入歷史的觀點是有百利而無一弊的?！币虼耍诨瘜W教學過程中融入相應化學史的知識，將會成為新課程中必不可少的一部分，有助于培養(yǎng)學生認真、嚴謹、勇于探究的科學態(tài)度。

3.利用實驗誤差，引發(fā)深度思考

深度學習強調(diào)學生自主實踐，開放性比較大，“意外”情況發(fā)生（此實驗測量結(jié)果有偏差），可以通過頭腦風暴的方式，讓學生充分發(fā)表自己的想法。通常學生的想法比較具體、發(fā)散，需要教師引導學生進行總結(jié)提煉，逐漸形成解決問題的基本思路。所以要充分利用實驗中的“意外”，引發(fā)學生的深度思考。

【教學片斷3】

老師：對質(zhì)量守恒定律的驗證并沒有結(jié)束，能夠被世界所公認并不是一件簡單的事情。1908 年德國化學家朗道耳特和1912年英國化學家曼萊，分別做了精確度極高的實驗，得出反應前后的質(zhì)量變化小于千萬分之一，認為這個誤差是在實驗誤差允許的范圍內(nèi)。

老師：天平不斷地改進推動了科學家的研究進程，每當測量技術有所進步時，這個定律就要經(jīng)受一次考驗。那么我們大家通過改進裝置后，稱量結(jié)果如何？

生1：數(shù)據(jù)不一樣（感到疑惑）

生2：數(shù)據(jù)變?。ū容^困惑，什么原因？）

老師：我們由托盤天平變成電子天平，為什么數(shù)據(jù)變化？請同學們分析原因。

生3：天平精確度的變化由0.1g變成0.01g。

生4：生成二氧化碳，產(chǎn)生浮力的影響。

老師：那么我們?nèi)绾谓鉀Q浮力問題，也就是如何解決生成的二氧化碳？還是采用小組討論研究的辦法，然后將裝置的創(chuàng)新版本畫在實驗報告上就可以了。

學生繪制的裝置圖：

老師：將產(chǎn)生的二氧化碳在裝置內(nèi)吸收掉了，天平就平衡了。但是能不能存在這種可能，從數(shù)學的角度分析，在同一反應體系內(nèi)，如果一個化學反應在反應后質(zhì)量增加，另一個化學反應在化學反應后質(zhì)量減少，那么整個實驗體系在反應前后的質(zhì)量也是可以保持不變的。這如何能說明其中的一個化學反應在反應前后的質(zhì)量保持不變？那么我們又應該如何處理這個問題呢？

生5：改變裝置的材質(zhì)，增加耐壓能力（使用PET）。

生6：采用物理方法吸收二氧化碳。

老師展示裝置：

【設計意圖】

在教學過程中，教師要依據(jù)課程標準的總體目標及具體教學內(nèi)容，巧妙地創(chuàng)設教學情境，合理運用情境，使之更好地服務于教學。把簡單刻板的教與學融化在多姿多彩的真實情境中，可以有效地提高學生學習的積極性，使學生樂學、會學，主動輕松獲取知識。教學中教師善于提出一些新穎、富有吸引力的問題，創(chuàng)設一些誘人的學習情境，使學生一開始就對新問題產(chǎn)生濃厚的興趣。

深度學習的目標不僅是讓學生通過深入?yún)⑴c教學活動深刻理解核心知識，更要讓學生經(jīng)歷高階思維過程，形成并發(fā)展化學學科核心素養(yǎng)。實驗中出現(xiàn)問題一定要讓學生進行小組討論，分析清楚“意外”的原因，然后進行改進，重新設計裝置，引發(fā)學生的深度思考。

三、結(jié)語

素養(yǎng)為本的教學不以知識的學習為主要目的，在知識習得過程中通過深度思考和學習，形成獨特的化學思維和認識物質(zhì)和反應的視角，感受化學知識價值，體會化學學科的精神和社會責任，用化學的視角去解決實際問題，才是我們在課堂教學中追求的更高目標。

新課程標準倡導合作性學習，培養(yǎng)學生善于與人合作、與人交流的學習習慣。這樣的過程鼓勵了學生在合作交流的學習中產(chǎn)生思維碰撞，并將思維引向深入，從而達到促使學生深度學習的效果。初中化學教師在課堂教學中，應該意識到深度學習的重要性，思考如何更新教學觀念，優(yōu)化教學方式，把握化學知識的內(nèi)涵，提高課堂教學的有效性，讓素養(yǎng)為本的教學落地生根。