谈化学教学中“深度学习”的内涵及实施策略

张发新

(江苏省南京市江宁高级中学，江苏 南京 211100)



谈化学教学中“深度学习”的内涵及实施策略

张发新

(江苏省南京市江宁高级中学，江苏 南京 211100)

摘要：文章在分析国内部分学者提出的深度学习概念的基础上，阐述了化学教学中深入理解学科基本思想、学科基本思维及其结构的学习;深刻领会并掌握学科知识的符号意义、逻辑意义的学习；以及促进学生深化认识知识价值意义的学习等深度学习含义。分析了深度学习的三个主要内涵：深度学习是化学基本观念形成与建构的学习、“深度学习”是“宏观·微观·符号”三重表征有机融合的学习、“深度学习”是应用批判性思维深刻理解化学知识价值意义的学习。同时，也提出了促进学生深度学习的构建课堂学习共同体、创设真实有效的问题情境以及持续、即时地反馈学生的学习情况等有效策略。

关键词：深度学习；内涵；实施策略

一、问题的提出

基于对学生学习过程的实验研究，美国学者Ference Marton 和Roger Saljo 于1976 年发表了《学习的本质区别：结果和过程》一文，最早提出了两个相对应的学习概念：深度学习(Deep Learning)和浅层学习(Surface Learning)。[1]近年来，深度学习已成为这一时代背景下一种重要而有效的学习方式和学习理念，引起教师和教学研究群体的普遍关注和学生个体的高度重视， “深度学习”业已成为与时俱进的学习理念，不少一线教师将研究成果积极转化为教学实践行动。笔者认为研究和实践化学教学中的“深度学习”，首先要厘清基于化学教学的“深度学习”的内涵，而后在此基础上开展深度教学。国内不少学者对“深度学习”作过研究。阎乃胜认为，“浅层学习”是指那种碎片化、快餐化、微型化的学习方式。“深度学习”相应地是指“对信息予以深度加工，深刻理解和掌握复杂概念的内在涵义，建构起个人情境化的知识体系，以知识迁移推进现实任务的完成”。[2]张浩等认为，“深度学习是一种主动的、批判性的学习方式，也是实现有意义学习的有效方式”，“要求学习者进行理解性的学习、批判性的高阶思维、主动的知识建构、有效的知识迁移及真实问题的解决”。[3]伍远岳阐述了基于“深度学习”的深度教学，“深度教学是指超越表层的符号教学, 由符号教学走向逻辑教学和意义教学的统一,教师要引导学生超越表层的符号知识学习, 进入知识的逻辑形式和意义领域, 将符号学习提升为深层意义的获得, 使学生学会思考，学会做人。深度教学在知识符号教学的基础上, 注重彰显教学的情感熏陶、思想交流、价值引导等功能, 使学生知识学习真正达到意义标准”。[4]郭元祥从知识的“符号”、“逻辑”、“意义”三方面论述了基于“深度学习”的深度教学，“有效教学必须超越表层的符号教学, 由符号教学走向逻辑教学和意义教学的统一，把这种统一称为深度教学”。[5]综合以上学者观点，笔者认为“深度学习”是指：一是深入理解学科基本思想、学科基本思维及其结构的学习；二是深刻领会并掌握学科知识的符号意义、逻辑意义的学习；三是促进学生深化认识知识价值意义的学习。

二、化学教学中“深度学习”的内涵分析

1.“深度学习”是化学基本观念形成与建构的学习

“深度学习”关注学生对化学基本观念的深层次建构与理解，在已有的化学知识经验基础上形成由化学基本观念统领的知识结构，创新或建构属于自己认识，并长期保持及迁移应用，使学习更有意义。笔者认为化学学科中包含微粒观、元素观、能量观三个处于核心地位的基本观念，其他基本观念(如变化观、结构观等)应该是它们的衍生。在化学物质性质及其变化的学习中，通过微粒观引导学生深刻领悟物质都是由微粒构成的，不同的性质、不同的变化是因为微粒的结构不同和作用方式不同；通过元素观引导学生深入理解 “元素是组成物质的基本单元，元素的有限性决定了无限、多样性物质的有序性元素以分子、原子、离子等微粒构成物质，微粒种类和构成方式的差异决定了物质性质的差异，物质发生化学变化是元素原子间的重新组合，物质转化过程遵循化学变化基本规律”[6]；在学习掌握化学物质性质及其变化本质中，引导学生深度体验化学能量观的内涵。这样整体形成并建构了自然学科中“物质”、“变化”和“能量”三个基本观念，更重要的是让学生形成从化学基本观念角度深度认识物质性质及其变化的思想方法。

在 “钠的性质”教学中，在理解钠的原子结构基础上，引导学生分析钠在与水的反应中原子结构发生的变化，以及水中氢、氧元素的化合价，推断出钠和水反应时钠是还原剂，水是氧化剂，生成氢气而不会生成氧气；启发学生将观察的现象与钠的物理、化学性质、能量变化联系起来，并思考“钠在自然界的含量远高于铁、铜等金属元素，可为什么钠发现时间比铁、铜要晚得多？”、“钠为什么要保存在煤油中？”、“钠为什么能保存在煤油中？”和以及“固体物质液封应该具备什么条件？”等问题，学生在解决问题过程中，既可以将已有的金属单质性质知识迁移到“钠的性质”新情境中，又可以与元素观、微粒观、能量观三个化学基本观念进行联系，还可以形成把化学基本观念作为决策和解决问题出发点的基本思想，更丰富或重构了原有的对金属单质性质的认知结构。因此，“深度学习”是一种应用化学基本观念建构知识意义的学习，是学习者获得更为灵活的知识、更为深刻的一种学习方式。

2.“深度学习”是“宏观·微观·符号”三重表征有机融合的学习

宏观、微观和符号表征分别应用于化学反应学习的不同方面，学生对化学反应的认识是从宏观现象发展到微观本质和符号表达。对物质性质及其变化进行三重表征的构建以及三者之间联系的建立是化学学科独特的思维方式，运用三重表征思维方式学习化学, 能增进学生对化学知识的理解, 提高学生分析和解决化学问题的能力，这种思维方式对促进学生“深度学习”，具有重要的作用。

由于直观的宏观信息易被学生接受和吸收，在遇到问题时，学生能够较快地从头脑中提取出来，而微观和符号信息由于具有抽象性和复杂性，使学生难以理解和消化。浅层学习将信息看成是孤立的、无联系的单元来接受和记忆，不能促进对信息和知识的理解和长期保持。在浅层学习状态下，学生关注的三种表征大都集中于静态、较低层次的信息和表象，对物质性质及其变化的“宏观·微观·符号”三重表征的理解比较狭窄，这样会导致学生不能用开阔的眼界去理解化学反应，也使学生只关注静态的表面现象，而轻视动态的更深层次的其他信息，导致学生不能全面地从微观本质上理解化学反应，不能揭示化学符号的丰富内涵，从而阻碍了学生从“宏观·微观·符号”三重表征水平上完备地理解物质性质及其变化，也难以形成物质性质及其变化较为深刻的微观、符号表征。

“深度学习处于高级的认知水平， 面向高级认知技能的获得，涉及高阶思维活动。”[7]深度学习意味着联系与构建， “宏观·微观·符号”三重表征不再是孤立的, 它们与物质性质及其变化有着紧密的联系,深度学习把物质性质及其变化与“宏观·微观·符号”三重表征整合到一起，通过符号的桥梁作用理解物质性质及其变化的宏观现象和微观本质。

如“电离” 教学过程中，针对“NaCl=Na++Cl-”提出问题：(1)Na+和Na, Cl-和Cl的不同之处有哪些？(存在状态、能量、电性、稳定性、结构、物理性质、化学性质)(2)可以将许多的钠集合起来形成金属钠块，能否将许多的钠离子集合起来？为什么？(3)有什么办法证明Na+仍是钠元素？(4)实现“Na+Na”的转化哪个方向更容易？为什么？(5)有哪些办法能实现“NaCl=Na++Cl-”的变化？学生通过运用、分析、评价及创造等深度学习形式，解决以上问题，引导学生在将“宏观·微观·符号”与电离过程、离子结构等学习内容进行深度联系的同时，获得了精神的感染、熏陶与激励，也深刻地把握住了“宏观·微观·符号”三重表征的内在联系，从整体上理解和掌握“电离”的相关知识。

3.“深度学习”是应用批判性思维深刻理解化学知识价值意义的学习

早在2002 年，毕华林和亓英丽依据学习心理学的有关研究成果，将化学课程知识的价值界定为 “迁移价值、认知价值和情意价值”等三个方面。[8]从哲学上说，价值是客体能够满足主体需要的一种属性。知识价值是知识作为客体能够满足其主体需要的属性与功能，也可以说，知识价值所表示的是作为客体的知识与其主体之间的一种意义关系。为此，亓英丽和毕华林于2012年又指出，应该“从社会视角、文化视角以及学生视角来审视和理解科学教育中科学知识的价值”，他们“依据科学知识价值认识的多维视角构建了科学知识价值分析模型，提出科学知识具有信息价值、应用价值、探究价值、认识价值和情意价值等多重价值”。[9]

“深度学习”要求学生通过对自身思维方式、学习方式、问题解决等方面的批判、反思来理解学习活动，它要求引导学生不断地反思知识与自身、与自然、与人类社会的关系。因此，笔者认为，基于“深度学习”的化学课程知识价值包括三方面内容：一是促进学生认识水平的发展；二是教育学生认识到“人与自然和谐统一”；三是引导学生体悟到“人类社会的发展与化学科学的发展是互相促进、互相统一的”。例如，钠的化合物性质教学过程中，引导学生应用批判性思维深刻理解化学知识价值意义主要有三方面：

其一，通过“Na2O2水溶液跟酚酞显色与褪色的原因是什么”的思考，挖掘知识在认知过程方面的价值；通过“Na2O2水溶液存在的微粒：Na+、OH-、H2O2、HO2-、O22-，谁使酚酞褪色”的分析，揭示蕴涵在知识学习中丰富的认知加工过程；通过实验强化学生对知识的探究与建构：在盛有少量水的三只试管中，各加入3-4滴酚酞试液，在第一只试管中滴加稀NaOH溶液，只变红不褪色，若加固体NaOH或浓NaOH溶液红色慢慢褪去。在第二只试管中加入几滴NaOH溶液，溶液显红色，再加入H2O2之后，红色很快褪去。在第三只试管中先加入几滴H2O2，再加入NaOH溶液，溶液没有出现红色。

其二，通过钠及其化合物的用途介绍，使学生在获得化学知识的同时, 学会不断地运用唯物辩证观去审视化学学科发展, 学会公正、客观、无私利地去对待化学的学科价值，进而引导学生弘扬化学精神，建立起良好的社会责任感, 为人类社会的发展造福。

其三，通过制碱法的介绍，激发学生责任感和自主意识：1791年制碱法用硫酸盐碳制碱，缺点在于既耗能又产生污染物。1862年索尔维创造出氨碱法，同时生产出氯化铵既可作为化工原料，又可以作为化肥，缺点是它除了生成碳酸钠还生成了没有用的氯化钙，原料的利用率也低。1942年侯德榜索尔维制碱法和合成氨法结合起来，大大地提高食盐的利用率，把对污染环境的废物氯化钙转化成对农作物有用的化肥——氯化铵，还可以减少1/3设备，所以它的优越性大大超过了索尔维制碱法，从而开创了世界制碱工业的新纪元。

学生从探究活动中或从化学发展历史中既感悟到反思意识的重要性，形成较强的反思能力，也学会了对学习过程和结果的监控、调节、补救和提高，进而促进了对知识的理解、应用及迁移，最终达到深度学习的层次。

三、化学教学中“深度学习”的实施策略

教学中，教师布置了较多没有思维张力的学习任务，学生取得的成绩没有即时、充分地给予肯定和称赞,过量呈现认识水平较低的教学内容, 课堂中缺少多样对话的“满堂灌”, 学生缺乏独立思考和讨论的机会,带有威胁性的评价体系, 使学生产生焦虑感等，这些现象通常会使学生陷入浅层学习中。笔者认为以下有几种教学策略可以促进学生的“深度学习”。

1.构建课堂学习共同体

课堂学习共同体是学习共同体在课堂情境中的组织形式，“在课堂学习共同体中，每一个成员都有着共同的学习目标，具有特定的身份或角色，带着一种认同、归属心理积极负责地参与和体验共同体的学习生活。”[10]课堂学习共同体是引导师生思维碰撞, 提升对话质量，促进学生自主学习品质提升的有效平台,是“深度学习”的有效载体。

每位学生都是带着他们独特的学习经验走进课堂，如知识、技能、情感、态度、价值观等，都能够作用于课程并成为课程资源中不可缺少的部分，教师引导学生找寻有价值的学习资源，从而与他人进行有意义的对话，是深度学习的重要保证。“学习作为一种对话性实践，不仅引导我们从独白的世界走向对话的世界，而且借助这种对话性的、合作性的实践，为人们提供了构筑起‘学习共同体’的可能性。”“从教学方式看, 深度教学是一种对话中心的教学。深度教学超越了‘传递中心’的藩篱, 走向真正意义上的‘对话中心’。对话有助于人们消除分歧、克服偏见、达成共识, 不仅是人们情感交流的基本形式, 而且也是人们意义分享、价值建构的重要方式。”例如，“配制一定物质的量浓度的溶液”教学中，基于“课堂学习共同体”开展的师生对话片段：

教师：初中化学中需要配置6%的氯化钠溶液。怎么配置？

学生：用托盘天平称3.0g氯化钠，再用量筒量取47.0mL水，放在烧杯中溶解即可。

教师：农业生产中象这样对精度要求不高的粗配都可以这样进行。如需要约1mol/L的氯化钠溶液也可以这样配置。但科学实验中需要配置1.00mol/L氯化钠溶液要求一样吗？

教师、学生讨论：根据化学实验准确度要求的不同，不同类型浓度的溶液配制(质量分数、物质的量浓度、体积比浓度，重点是物质的量浓度的溶液配制)，方法和思路的形成也可能不同，所需要溶液的精度也不同，溶液的配制也分为粗略配制与精确配制两大类。

教师：那么该如何精确配置250mL 0.400mol/L的氯化钠溶液呢?

学生之间对话：阅读课本中“一定物质的量浓度的溶液配制”的步骤：“计算、称量、溶解、转移、洗涤、转移、振荡、定容、摇匀”。怎样精确称量5.85g氯化钠固体呢？托盘天平可以吗？不行。怎样定容250mL溶液呢？烧杯可以吗？不行。量筒可以吗？不行。那一定要用精度比托盘天平和量筒高的仪器。

这种课堂学习共同体中的对话，既完成了“不同浓度溶液配制”的意义建构，又促进了学生对浓度配置思路与方法的理解和反思，还达到了使学生能深层地理解、掌握和应用知识，提高知识的联想与构建、迁移与应用能力等“深度学习”的要求。

2.创设真实有效的问题情境

“深度学习”要求学生必须面对并能够解决实际问题，否则学习的结果很难外显的证明，实际上所面对和需要解决问题的复杂程度一定程度上正是“学习深度”的体现和要求。由于化学实验现象的多样性和复杂性，应以开放的、自由、具有探索性的问题作为“深度学习”的支点。如在铁的化合物教学中提出问题：(1)人通过不同途径摄入的铁元素可能为+2价，也可能为+3价。如何检验？(2)人摄入了三价铁，如何使Fe3+转化为Fe2+？(3)人摄入了二价铁有利于补血，如何防止Fe2+转化为Fe3+？学生在回答时不仅仅是做一些复制和粘贴的工作，需要充分研究铁离子、亚铁离子的性质、调查、反思以前的知识，用高级思维技能去深度挖掘和分析Fe2+和 Fe3+的性质，从而得出有根有据的结论，当然，会有很多种不同的答案。至此，既促进学生展开更深层次讨论、争论、探究，发现更重要的东西；也引导学生在这一过程中成为自主学习者，看到所学知识和自已的世界之间相互联系。

需要说明的是，创设促进学生“深度学习”的问题情境应具备三个条件：第一，应该是真实问题，即是化学学习过程中面对物质性质及其变化的真实问题或是认识化学基本概念的认识矛盾、亦或是实验过程中的异常现象需要解释；第二，问题要有适切性，即与所学核心知识、化学核心概念有高度的关联；第三，问题本身要能引发认知冲突，即问题要有思维张力，能引发学生的探究欲望和探究热情。

3.持续、即时地反馈学生的学习情况

即时性反馈是指在特定的教学情景中,教师对于学生的行为表现给予即时反馈并作出评判的活动。在化学教学中持续反馈、及时反馈是引导学生深度反思自己的学习状况并及时调整学习策略、促进深度学习的有效途径。

在化学实验过程中，即时性反馈可以引导学生深度参与。通过即时性评价提高学生实验操作的科学性, 指明学生化学实验异常现象的探究点,凸显思维的批判性,提升主动建构物质性质及其变化与实验现象因果关系的生成度。

在化学基本原理教学过程中，即时性反馈可以给予学生深度引领。如教学氧化还原反应时，通过即时性评价学生氧化还原反应一组概念的掌握情况，可以实现知识引领、方法引领、思维引领、情感引领等。

在化学热力学、动力学教学过程中，即时性反馈可以引导学生深度思考。在评价学生探究影响反应速率的因素规律过程中，可以促进学生深度思考分子有效碰撞模型的建构; 在反馈评价学生探究盐类水解实验过程中，也可以促进学生深度思考由具体到一般的抽象过程；在评价反思从化学平衡，到电离平衡，到水解平衡，再到溶解平衡的过程中，可以促进学生深度思考影响平衡移动的内因与外因。

在化学基本定律教学过程中，即时性反馈可以引导学生深度拓展。通过即时性反馈拓展学生元素周期律、质量守恒定律、能量守恒定律等基本规律知识，拓展学生基本运算技能、守恒思想以及周期性变化的思想、方法和思维。

参考文献：

[1]阎乃胜. 深度学习视野下的课堂情境[J]. 教育发展研究,2013,(12).

[2]张浩，吴秀娟. 深度学习的内涵及认知理论基础探析[J].中国电化教育2012,(10).

[3]伍远岳. 评价学生知识获得的标准[J].中国教育学刊,2013,(2).

[4]郭元祥. 知识的性质、结构与深度教学[J]. 课程·教材·教法,2009,(11).

[5]毕华林，卢巍．化学基本观念的内涵及其教学价值[J].中学化学教学参考,2012,(6).

[6]张发新. 谈高三化学复习中“化学能量观”知识结构的形成[J].化学教育,2014，(35).

[7]亓英丽,毕华林.科学教育中科学知识的价值分析[J].全球教育展望，2012,(2).

[8]陈瑶. 课堂: 一种有限的学习共同体[J]. 教育探索,2010,(2).

[9]佐藤学.学习的快乐——走向对话[M].钟启泉,译.北京.教育科学出版社,2004.

[10] 姚林群, 郭元祥. 新课程三维目标与深度教学[J]. 课程·教材·教法,2011,(31).

[11] 张发新. 谈高中化学元素观的教学功能及教学方法[J].化学教学,2014,(6).

[12] 陆军,曹丽敏.基于知识价值的化学课堂教学策略[J].教学月刊·中学版,2014，(4).

Vol.19, Sept. 2015

The Connotation and Implementation Strategy of “Deep Learning”

in Chemical Education

ZHANG Faxin

(Jiangning High School, Nanjing Jiangsu 211100)

Abstract:The paper analyzed the concept of “deep learning” brought up by domestic scholars, elaborated the connotation of “deep learning”. Analyzed the three connotation of deep learning: the deep learning is about the construction and formation of chemical basic ideas; the deep learning is the integration of “macroscopic, microcosmic and symbol”; the deep learning is the way to understanding chemical knowledge using critical thinking. And implemented effective strategy for students’ deep learning, including the construction of learning community, creating the real situation and feedback the learning result in time.

Key words:deep learning, connotation, implementation strategy

作者简介：张发新，江苏南京人，江苏省南京市江宁高级中学正高级教师，江苏省特级教师，主要从事中学化学教学研究。

基金项目：本文系江苏省教育科学规划“十二五”课题“终身发展理念下促进普通高中学生学习智慧生成的实践研究”(立项编号：D/2011/02/316)成果之一。