基于“深度学习”的高中化学实验教学研究

张丹

摘要：化学学科教师在教育教学中高度重视实验教学活动的开展，将实验作为基础，化学教学活动的开展受到了广泛关注。在化学实验教学的创新工作开展中，按照“深度学习”思想的指引，对教学活动实施合理化创新，能突出化学实验教学的综合效果，促进高中生的化学素养得到良好的培养。本文从“深度学习”思想入手，对高中化学实验教学改革进行了探究，力求能有目的地培养学生的化学核心素养，夯实学生全面发展的基础。

关键词：“深度学习”;高中;化学学科;实验教学

doi：10.16083/j.cnki.1671-1580.2019.07.015

中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1671-1580（2019）07-0061-05

在新课程改革深入推进的情况下，高中化学实验教学在培养学生综合学习能力方面引起了高度重视，如何构建完善的化学实验教学体系成为高中化学教师重点关注的问题，部分高中化学教师针对化学实验教学活动的开展做出了系统的探究，不仅促进了教学质量的提高，也为培养高中生化学学科核心素养创造了良好的教育教学条件。

一、在化学实验教学中开展“深度学习”的意义

（一）“深度学习”的内涵理念

“深度学习”思想是相对于浅层学习提出的，主要是从被动的浅层学习向着理解为基础、能批判的学习和认识新知识及新思想转变，或者将原有的知识和经验在学习活动中向新的情境中迁移，通过应用所学知识实现对问题的处理，制定合理的處理决策。“深度学习”思想在教育教学实践中的合理化应用，能引导学生端正学习态度，主动地完成学习任务。在我国高中化学教学改革深入推进的情况下，实验教学领域“深度学习”思想已经成为重要的教育理念，部分一线教师按照“深度学习”思想的指导对教学活动进行了改革创新，此举能对学生实施多元化的指导，使学生在化学学习阶段按照课程标准的要求主动学习和探索。

（二）化学学科核心素养的科学探究与创新意识

培养学科核心素养是当前高中化学教学改革的重要目标和方向，在深入推进高中化学教学改革的过程中，教师要正确认识化学核心素养的重要性，并基于核心素养理念的应用对学生实施多元化的教学指导，促进学生针对化学知识进行深入系统的探究，在科学探究和创新实践的基础上，使学生的化学实验综合学习能力得到培养。按照2017年高中化学课程标准的要求，化学学科的核心素养主要涉及到关键的化学学习能力、必备的化学学习品格、正确的价值观念、在真实情境中解决问题的能力等，核心要素在于培养学生应用化学知识解决问题的能力。在高中阶段的化学实验教学改革中，核心素养的科学探究和创新意识是较为重要的内容，教师只有按照课程标准的要求，整合化学知识层、化学认知层、化学教学层的内容，并在科学探究的基础上对化学学科核心素养进行细化，将化学科学实践方面对学生科学探究与创新意识的培养作为重点，正确定位化学实验教学改革的主要方向，确保夯实教育改革的基础，明确高中化学实验教学改革的主要方向。

（三）高中化学实验教学现状分析

对高中阶段的化学实验教学基本情况进行分析，发现在深入推进化学实验教学改革的背景下，高中化学教师已经能初步认识到实验教学改革的重要性，并在教学组织活动中对实验教学改革进行了初步探究，制定了全新的教学改革方案，对学生实施有针对性的化学教学改革指导。但是纵观当前高中化学实验教学现状，发现在实验教学深度的挖掘和学生科学探究与创新意识的培养方面仍然存在滞后性，在化学实验教学中，学生被动地看实验、听实验，一般难以发挥个人主观能动性，甚至会导致学生在浅层学习和模仿实验的过程中，丧失科学探究和创新能力，学生的深层次实验学习能力、学科核心素养的培养遇到障碍时，对学生学习化学实验知识会造成消极影响。所以，针对当前高中化学实验教学中教学理念滞后性明显、教师指导科学性不足、教学方法单一僵化的情况，教师在系统推进教学改革的过程中，要注意结合现有问题制定教学改革措施，对学生实施多元化的指导，在“深度学习”思想和核心素养理念的引导下，增强高中化学实验教学的科学性和有效性。

（四）开展化学实验教学的作用

在“深度学习”视野下对高中化学实验教学进行改革创新，能进一步优化化学实验教学，增强化学实验教学活动对学生群体的吸引力，使学生主动参与到化学实验探究活动中，对他们的实验学习能力加以培养，最大限度地提高教学组织活动的效果。

新时期，为了培养学生化学学科的核心素养，高中化学教师对化学实验教学活动进行创新，能从多方面对学生化学知识的学习产生积极的影响。其一，“深度学习”视野下开展化学实验教学，能促进学生对化学知识的建构，帮助学生在化学学习过程中发现知识点之间的内在联系，能主动从化学实验活动中获取相关信息，明确知识点之间的联系，促进化学知识体系的自主建构，确保学生对化学知识的学习和理解能力增强。其二，有助于强化学生的化学实验学科思维，让学生能掌握化学实验学习的技巧和方法，可以结合知识探究的需求对化学实验进行分析和处理，并对自己的猜想进行验证，增强教学指导效果。其三，能对学生化学实验探究能力实施合理性的强化，使学生在化学实验学习活动中主动地思考和分析，得出相应的结论，对于循序渐进提高学生的化学知识综合探索能力产生积极影响。

二、高中化学实验教学“深度学习”的策略

在对高中化学实验教学中“深度学习”重要性形成正确认识的基础上，为了能对学生实施积极有效的指导，使学生的化学核心素养探究和创新意识得到培养，在教学改革活动中，就要对传统的教学方法进行革新，制定更加科学合理的教学组织方案，切实提高高中阶段化学学习的有效性。

（一）明晰高阶思维发展的实验教学指引

“深度学习”理论的应用能促进学生在化学学习方面的态度和能力的转变，促进学生全面发展。按照培养学生化学科学探究和创新意识的现实要求，在“深度学习”理论指引下开展教学活动的过程中，要对化学实验教学目标进行优化设计，确立高阶思维发展实验教学目标，对学生实施积极有效的教学指引，重点对学生的实验分析能力、评价实验结果能力和实验创新能力等加以培养。元素化合物知识既是中学化学教学内容的重要组成部分，又是学生学习化学概念、原理及化学实验的载体。在复习高三化学元素化合物知识时，将教材实验整合创新与知识复习相结合。如二氧化硫和硝酸的性质，在设计实验时，将SO₂的制备、性质整合在一个实验中，让学生观察现象，描述现象结合化学方程式分析实质，使得学生对性质的理解系统化、条理化，大大提升复习效率。便于学生对比、理解，强化记忆，通过现象分析原理，使学生不仅知道是什么，也明白了为什么。又如，“葡萄糖”实验教学中，教师对实验教学目标的设计就可以设定为引导学生理解结构、性质和用途的辩证关系，形成控制实验条件的意识，促进学生实验思维模型的构建，确保能对学生的高阶思维能力、创新意识等加以培养，夯实培养学生化学学科核心素养的基础。

（二）有挑战性的实验问题引人思考

化学学科核心素养中将学生的科学探究和创新意识作为重要的培养方向，所以在化学实验教学环节，教师对教学问题的设置要注重对学生的科学探究和创新意识加以培养，具体可以设置具有挑战性的实验任务、实验问题等，促进学生对实验活动知识点的建构，引发学生深入思考，为学生综合学习能力的培养创造条件。在化学实验教学中，学生在实验室做实验时，会发现“异常”化学实验现象，教师就要由此培养学生对化学“异常”实验现象进行探究的意识和能力。英国著名动物病理学家、《科学研究的艺术》的作者贝弗里奇（W.I.B.Beveridge）说得好“新知识常常起源于研究过程中某种意外的观察或机遇现象。”化学发展史上有很多因为善于观察抓住机遇而导致发现或发明的实例。如栢琴（W.H.Perkin）企图制奎宁而得苯胺紫;米亚尔（EM.A.Muller）发现波尔多液;维勒制氢酸铵而得尿素;古德意（c.GocdVear）发明硫化橡胶等。也有因观察师在教学改革活动中，通过构建真实的、批判的实验情境，能为学生参与化学实验学习、深入探究化学实验知识创造条件，切实提高高中化学实验教学的整体质量。真实、具体的问题情境是学生化学核心素养形成和发展的重要平台。开展化学实验教学要注意实验、问题、情境设计与实施的一体化，其中真实的教学情境是载体，化学问题是导向，化学实验是工具。以乙醇为例，“真实情境一问题”教学模式：展示新闻素材：酒后驾驶（真实情境素材）;提问：如何检验酒驾？如何杜绝酒驾？如何杜绝酒精中毒现象？（引发探究问题）;设计实验：实验探究查验酒驾的原理（实验探究）;讨论化学原理书写反应的化学方程式（符号表征）。以化学学科核心素养为导向，强调真实情境下化学实验问题的解决，有助于学生在记忆的基础上归纳、掌握和运用，对所学知识进行有意义的建构。

例如，在针对硫酸铜是否能与钠发生置换反应的化学实验教学活动中，教师在课堂上开展演示实验教学，并结合对多媒体技术的应用，让学生在虚拟实验室上，按照教师的引导参与到演示实验活动中，直观地感受到实验的变化，对实验情境中涉及到的问题进行分析。例如，探究如何改造污水的环境、如何采用多种方法进行置换等，在学生主动思考和质疑的过程中，学生能实现“深度学习”的目标，自身对这方面知识的认识和理解也会更加深刻，对学生系统解析化学实验知识、强化自身创新意识产生相应的积极影响。

（四）流程图、思维导图辅助学生理解

在高中阶段的化学教学改革活动中，教师引入“深度学习”思想对教学方法加以创新，为了使学生能更加清晰明确地了解化学实验内容的关系，对化学实验涉及到的思维结构进行显现，增强教学指导活动的综合效果，就可以引人流程图和思维导图的方法，辅助学生对化学实验方面的知识进行探究，对学生实施有效的教学指导，使学生对这部分知识点形成更加深刻的理解。例如，教师将“铝土矿制备氧化铝的步骤”相关实验内容作为切入点，在对学生实施教学指导的过程中，就尝试结合教学内容和化学实验教学的现实要求，编制了一些流程图以及化学实验知识的拓展探究图，为学生学习化学实验知识提供相应的辅助。如图1、图2所示，就是教师按照实验教学要求设置的流程图，学生按照图示的辅助能对相关知识点加以探究，有助于循序渐进地强化学生对化学知识的学习和理解能力，也能促进学生对化学学科核心素养的良好培养。

（五）教学反馈评价促进学习能力提高

在高中阶段的化学实验教学中，教学反馈评价活动的开展能使学生正确定位自己和认识自己，明确自身学习缺点和优势。在后期学习化学实验知识的过程中能进行自我改正和自我调整，使学生的化学学习能力得到明显提高。因此，教师要基于“深度学习”理念，构建持续关注的反馈评价教学方法，按照学生的学习动态情况对学生实施教学评价和反馈，对学生开展有针对性的教学指导，将学生对相关知识的学习和探究引入到更高层次范围内。例如，在“几种重要的金属化合物”相关实验中，教师按照学生的表现对学生实施评价，并将自评、互评和教师评价进行结合，让学生能客观认识自身参与实验记录的情况、实验操作的情况以及对实验反应观察的情况等，在正确定位自身学习状态的基础上，完成教师布置的教学任务，促进学生多元认知能力的培养。在“深度学习”理论的指导下，高中学生在化学学习方面就能取得显著的成果，学生的化学学习能力也会明显增强，对于学生科学探究和创新意识的培养起到相应的促进作用。

（六）核心素养如何以实验教学为载体落地

在实验教学活动中，教师将对学生化学核心素养的培养作为开展教学改革的主要方向，重点对学生的科学探究和创新意识加以培养，要明确教学方法，制定科学合理的教学组织方案，为实验教学活动中学生科学探究意识和创新能力的培养创造条件。学生在实验探究主题学科能力及核心素养上的发展，需要其真实、深度地参与到活动中，在活动中积累核心活动经验。一方面，教师要为学生提供主动参加多类型的化学实验探究活动的机会，包括制备、分离验、结构探究、反应规律探究、性质探究等活动。另一方面，关注学生核心活动经验的学习理解、应用实践和迁移创新，提供分析的机会;通过概括关联、说明论证、分析解释、推论预测、简单设计、复杂推理、系统探究等不同开放的能力表现活动任务培养学生实验探究的学科能力。《铁的重要化合物》这节课，所涉及的内容与我们日常生活紧密相连，从而更易激发学生学习兴趣和自主动手进行科学实验探究的意愿。因此，在本节的教学设计中，始终围绕“提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、评估与反思、交流与合作”。在实验探究过程中，一是鼓励并启发学生发现和提出有探究价值的化学问题，依据探究目的设计优化实验方案，完成实验基本操作，并对观察记录的实验信息进行加工以获取结论;二是鼓励并引导学生善于和同学交流实验探究的成果，提出进一步探究或改进实验的设想;三是教育并引领学生尊重事实和证据，不迷信权威，培养学生独立思考、敢于质疑和批判的创新精神。

化学实验教学活动中，可以将“FeCl₃，溶液是不是能催化分解H₂O₂”作为研究对象，引导学生对实验活动进行设计，并组织开展多重探究活動，提出相应的猜想和假设，最终能在系统探究的基础上得到相应的结果，如FeCl₃溶液、Cu²⁺可以对H₂O₂进行催化分解，但是Na⁺不能对H₂O₂进行催化分解。如此将化学实验作为载体，学生的科学探究和创新意识就能得到培养，在不断假设、实验设计方面，能加深对化学实验知识内容的理解，学生的化学学科核心素养培养效果也会逐步增强。

综上所述，在高中阶段的化学教学实践活动中，教师针对化学教学改革进行探究，并按照“深度学习”思想、核心教育理念对教学方案进行确定，能更好地对学生实施有针对性的教育教学指导，突出高中化学教学的整体效果，使高中化学教学活动中学生的化学学习能力得到提高，能自主参与到化学实验探究活动中，为学生未来独立完成化学实验和探究任务提供坚实的保障。