深度學習視閾下化學核心概念教學的策略研究

王強 杭偉華

摘要：當前高中化學核心概念的課堂教學中，存在教材知識編排跳躍性大、學生主體體驗活動缺乏、問題設(shè)計缺乏系統(tǒng)深度等問題，從而影響學生概念建構(gòu)、認知和思辨。本文從深度學習理論視角，提出重構(gòu)教學內(nèi)容、重建學習情境、重視實驗探究、重現(xiàn)思維辨析等教學策略，構(gòu)建以學生為本的課堂教學模式。

關(guān)鍵詞：深度學習;核心概念;教學策略;氧化還原反應

文章編號：1008-0546（2022）04x-0006-04

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.04x.002

化學核心概念是將化學現(xiàn)象和事實通過對比、分析、歸納等方法抽象出來的理性知識，是構(gòu)成化學規(guī)律、建立化學理論的基礎(chǔ)和前提?；瘜W核心概念包括物質(zhì)組成和分類、化學用語、元素周期律和周期表、電解質(zhì)溶液、化學反應速率和化學平衡等。由于核心概念的抽象性，學生普遍反映學習枯燥、難以理解，經(jīng)歷系統(tǒng)學習后仍只是一知半解、機械套用。在分析核心概念教學中存在問題的基礎(chǔ)上，基于深度學習視角探索概念教學的實踐策略，重構(gòu)生本課堂教學模式。

一、核心概念教學的現(xiàn)狀與問題分析

奧蘇伯爾說：“影響學習最重要的因素是學生已經(jīng)知道什么，應當根據(jù)學生前概念的狀況去進行教學?！苯虒W中要充分關(guān)注學生的前概念并在此基礎(chǔ)上有序建構(gòu)，否則會造成學生在概念界定中產(chǎn)生認知沖突，導致概念迷思。因此，核心概念的內(nèi)容編排要尊重學生認知規(guī)律，匹配認知進階過程。而教材中的部分概念常呈現(xiàn)在不同主題間跳躍性編排的特點，如：人教版必修模塊中，“氧化還原反應”的基本概念、規(guī)律和應用呈現(xiàn)在四個專題中（見表1），在教學中如果教師對前概念引導不夠、學生復習不足，就會影響概念建構(gòu)。

1.教材知識編排跳躍性大，影響概念建構(gòu)

2.學生主體體驗活動缺乏，影響概念認知

傳統(tǒng)課堂教學一般重視概念知識講授、學生記憶及機械應用，壓縮學生感知概念發(fā)展的過程，缺少學習情境的引入、實驗觀察思考及具有相同學習特質(zhì)的群體共性，不利于學生的概念思辨，也會影響到概念認知。如：在“氧化還原反應的本質(zhì)”教學中，教師往往從化合價角度出發(fā)分析化合價升降的原因，很少借助實驗現(xiàn)象等可視化方式，幫助學生正確認識電子的轉(zhuǎn)移，給學生的理解帶來困難。

3.問題設(shè)計缺乏系統(tǒng)深度，影響概念思辨

概念的建構(gòu)過程是學生思維的形成過程。心理學研究表明，學生的思維活動是由問題開始，并在解決問題過程中得到發(fā)展。因此在教學中，指向性明確、有梯度性、需深度思考的問題至關(guān)重要。但目前課堂教學中很多問題沒有依據(jù)學生的認知過程而設(shè)計，系統(tǒng)性不夠，無法調(diào)動學生深度思考并啟迪學生的學科思維。

二、深度學習視閾下核心概念教學的實踐策略

“深度學習指在教師引導下，學生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學習主題，全身心積極參與、體驗成功、獲得發(fā)展的有意義的學習過程[1]?！薄奥?lián)想與結(jié)構(gòu)”“活動與體驗”

“本質(zhì)與變式”是其重要特征之一。核心概念的抽象性決定教學不能單向傳授知識，要以發(fā)展學習者思維為中心，通過具體的實踐活動幫助學生提煉事物的共同特點并內(nèi)化為個體認知。由此可見，深度學習是突破概念教學困局、促進學生思維發(fā)展的有效途徑。下面以人教版必修主題內(nèi)容“氧化還原反應”的教學為例探討如何結(jié)合深度學習推動核心概念教學。

1.重構(gòu)教學內(nèi)容，進行“大單元”設(shè)計

深度學習倡導單元化學習。教師在厘清學科核心素養(yǎng)與教學內(nèi)容關(guān)系的基礎(chǔ)上，依據(jù)課程標準和配套教材，選擇素材進行二次開發(fā)，做好大單元設(shè)計。

這種單元設(shè)計要圍繞一個情境（主題）展開，設(shè)計階段性任務，確定單元學習目標、設(shè)計單元學習活動，不斷糅合新舊知識，從而促進核心概念的理解與應用。

氧化還原反應這一基本概念在中學化學中占有極其重要的地位，有助于學生深刻理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系、自主探究元素化合物性質(zhì)、設(shè)計合理電化學裝置、形成辯證統(tǒng)一的哲學觀點。基于相關(guān)知識并結(jié)合教材，可以重整并進行以下單元設(shè)計（見圖1）。

整個單元包含氧化還原基本概念、基本規(guī)律、物質(zhì)性質(zhì)及氧化還原與能量變化四個方面。第一課時，基于學生初中的認識，重構(gòu)氧化還原的基本概念;第二課時，深化已有認知，進一步掌握基本規(guī)律;第三課時，基于構(gòu)性關(guān)系，對具體物質(zhì)性質(zhì)進行研究（以鐵及其化合物為學習對象）;第四課時，以原電池為例，拓展概念外延、探討應用。由淺入深、逐層遞進，在每課時教學中既回顧舊知又拓展形成新概念，在完成學習任務的同時培養(yǎng)學科思維與能力。

2.重建學習情境，實現(xiàn)“聯(lián)想與結(jié)構(gòu)”

學生是帶著已有的經(jīng)驗進入課堂，需要教師幫助喚醒、改造，讓片面的經(jīng)驗變得全面、繁雜的經(jīng)驗變得簡單、錯誤的經(jīng)驗得以糾正，并使經(jīng)驗進入新的結(jié)構(gòu)并進一步提升。深度學習理論把這種喚醒或改造以往經(jīng)驗的活動稱為“聯(lián)想”，而以往經(jīng)驗融入當下教學并得以提升的過程稱為“結(jié)構(gòu)”[2]。實現(xiàn)“聯(lián)想與結(jié)構(gòu)”需要有合適的學習情境，尤其核心概念教學，在原有認知基礎(chǔ)上以同化或順應方式進行重構(gòu)的過程。情境創(chuàng)設(shè)要真實，體現(xiàn)化學與生活的緊密聯(lián)系，引導學生主動參與;情境創(chuàng)設(shè)要引發(fā)沖突，為概念的建構(gòu)提供平臺;情境創(chuàng)設(shè)落點要指向?qū)W生的“最近發(fā)展區(qū)”，提升學生能力;情境創(chuàng)設(shè)要注重開放，在問題的思辨過程中認識概念的本質(zhì)。

“氧化還原反應”概念教學可創(chuàng)設(shè)以下情境（見表2）。

情境1以水果榨汁現(xiàn)象展開，讓學生從初中得失氧角度分析元素化合價變化和電子轉(zhuǎn)移，引發(fā)對概念的認識，同時通過宏微符關(guān)系將概念與情境結(jié)合;情境2延續(xù)對水果汁的研究，圍繞“哪些物質(zhì)具有氧化性、還原性？”“哪些物質(zhì)能發(fā)生氧化還原反應？”等話題展開深入探討，利用實驗探究、證據(jù)推理深化概念認識;情境3通過補血劑說明書的思考，主動分析物質(zhì)性質(zhì)，實現(xiàn)知識遷移和拓展應用。gzslib202204021534

3.重視實驗探究，強調(diào)“活動與體驗”

化學概念是經(jīng)歷科學家長期研究而形成的，學生則是直接從人類認識結(jié)果進行學習。這能保證學習的高起點，但容易將知識傳輸當成目的，使教師強行灌輸、學生死記硬背方式成為主要的學習方式?！吧疃葘W習”提出“活動與體驗”的運行機制：“活動”指以學生為主體的主動活動，“體驗”指學生在活動中發(fā)生的內(nèi)心體驗，它是深度學習的核心特征[2]。

作為自然學科，實驗為教學開辟了活動與體驗的最好渠道。通過探究性實驗可以體會科學家得出概念的過程，更好理解概念的本源?！把趸€原反應”的本質(zhì)教學中，可設(shè)計以下探究實驗（見表3）。

以上案例通過電流測定形象描述電子轉(zhuǎn)移的微觀變化，同時對電子得失和電子對偏移這一對概念進行辨析，幫助學生掌握概念的內(nèi)涵，為原電池的學習進行鋪墊。

4.重現(xiàn)思維辨析，深化“本質(zhì)與變式”

“深度學習”理論指出，“本質(zhì)與變式”是對學習內(nèi)容的深度加工，學生必須抓住學習內(nèi)容的本質(zhì)屬性、全面把握知識內(nèi)在聯(lián)系，從本質(zhì)中推出若干變式[2]。

因此，必須重視學習案例的選擇和概念的思維辨析，在思辨過程中建構(gòu)概念。

（1）精心設(shè)計案例、促進概念理解概念教學要提煉本質(zhì)屬性，排除非本質(zhì)屬性的干擾，需要精心選擇案例。標準正例是概念與命題的理想范例，能幫助學生迅速理解概念本質(zhì)[2]，同時還要精心選擇非標準正例，引發(fā)學生的深度思考。在原電池工作原理的教學中，可給出以下案例（見表4）。

以銅鋅原電池引入，給出原電池的標準正例，建構(gòu)分析模型。同時解決學生的兩個困惑：“電極材料是否一定參與反應？”“非常規(guī)化學電源如何分析？”給出兩個非標準正例，幫助學生深入理解電極和非常規(guī)模型。

（2）精心設(shè)計問題鏈，促進深度思考

圍繞概念建構(gòu)的問題鏈往往包含概念導入的驅(qū)動性問題、重點突破的核心性問題和概念深化的拓展性問題[3]。驅(qū)動性問題要與情境和學生已有知識相關(guān)聯(lián)，引發(fā)認知沖突;核心性問題要激發(fā)學生深度思考，指向概念的本質(zhì);拓展性問題注重概念的遷移與應用，深化認識（見表5）。

以上案例指向相關(guān)概念教學，以日常生活現(xiàn)象為驅(qū)動，開展問題鏈教學，思考現(xiàn)象背后的原理，指向概念本質(zhì)，最后進行概念的拓展應用，完成概念的建構(gòu)。

三、深度學習視閾下核心概念教學的思考

深度學習既是實踐新課標、落實學科核心素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，更是實現(xiàn)學生學習方式變革的關(guān)鍵目標和方向。要真正實現(xiàn)學生的深度學習，關(guān)鍵在于以下3個方面。

首先，教師必須轉(zhuǎn)變觀念，讓課堂真正做到以學生為中心?；瘜W課堂中要圍繞學生開展學習活動，基于自主學習基礎(chǔ)上進行互教互學、質(zhì)疑釋疑、共同建構(gòu)，遷移應用。學生經(jīng)過獨立思考、交流討論構(gòu)建知識，在教師點撥中明析疑惑與建構(gòu)，在遷移應用中發(fā)展能力。

其次，核心概念教學要基于概念特點和學生實際，設(shè)置恰如其分的教學情境和認知氛圍。讓學生在自然而然、水到渠成的狀態(tài)中完成概念建構(gòu)，在準確理解和合理運用核心概念解決實際問題的過程中發(fā)揮主觀能動性和積極思維能力，在實踐和應用中加深對概念的認識。

第三，核心概念教學要密切關(guān)注學習評價，通過科學合理的學業(yè)評價促進學生化學概念的形成進而發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。教師要努力實現(xiàn)從“知識本位”到“素養(yǎng)本位”的轉(zhuǎn)變，要積極實踐學習過程評價，鼓勵學生間自評、互評，引導學生相互學習、討論、借鑒，在不斷的嘗試中找到適合自己的學習策略，從而養(yǎng)成自覺理性的精神與正確的價值觀，形成學生自主發(fā)展的核心素養(yǎng)。

參考文獻

[1]杭偉華.基于“核心素養(yǎng)”培育的“氧化還原反應”教學[J].中學化學教學參考，2017（12）：25-27.

[2]劉月霞，郭華.深度學習：走向核心素養(yǎng)（理論普及讀本）[M].北京：教育科學出版社，2018.