深度学习与“HPS”结合 培育化学学科核心素养的实践与研究

叶建伟

摘   要：本文以“氧化还原反应”教学为例，探讨如何深入挖掘化学史，运用深度学习理论，并融合科学哲学、科学社会学等内容开展教学实践研究，从而达到培育学科核心素养的目标。

关键词：高中化学;深度学习;HPS;核心素养

1  深度学习的内涵和意义

深度学习强调学习的主动性，提倡在学习过程中抱有批判性的态度，与浅层次的学习存在多方面的差异。深度学习不仅关注在批判的基础上进行理解，更要求在理解的基础上进行记忆;强调在学习新知识的过程中，关注知识联系，关注知识网络体系的建构;注重解决实际问题，提倡树立主动学习的人生目标[ 1 ]。

深度学习所倡导的学习理念与化学学科核心素养有许多相通的地方。基于深度学习理念，开展化学课堂教学，切实地将学生当做课堂的主体，能有效地提高学生学习的积极性，提升学生对知识体系的深入理解和知识网络的建构，有利于化学学科核心素养的培育。

如何将深度学习运用到化学课堂中呢？北师大的胡久华副教授在《指向深度学习的化学教学实践改进》一文中提出了 “深度学习”教学设计四要素：挑战性学习主题、深度学习目标、深度学习活动、持续性评价[ 2 ]。这四要素是运用深度学习理论开展教学的重难点。

2  HPS教育

HPS教育是关注科学史背后所蕴含的科学哲学和科学社会学的教学理念，提倡在进行科学教育的同时渗透科学哲学，并深入阐述科学与社会发展之间的联系，进而促进学习者深入理解知识本质，达到提升科学素养的目标。

科学技术的发展，就是科学家认识自然，挑战未知的过程。在这一发展历程当中，科学家一步步突破挑战，通过深入浅出的研究，最终夺取了科学海洋里的一颗颗明珠。在化学教学中，是否可以化学史为线索创设挑战性的学习主题;以科学发展过程中的关键节点为背景设置深度学习的教学活动;深入剖析知识中所蕴含的科学哲学和科学社会学的内容，进而达到提升学生科学素养的目标呢？

3  教学实践

笔者尝试以鲁科版高中化学必修一第二章第三节第一课时“氧化还原反应”为例，研究如何运用深度学习理论和HPS教育相结合培育学生化学学科核心素养。

3.1  历史背景分析

生产生活当中的许多化学反应都是氧化还原反应。人类对于氧化还原反应的认识最早可以追溯火的运用，中间历经了气体炼金术时期;直到18世纪普利斯特里成功地制得了氧气，科学家在此基础上总结许多物质与氧气的反应，并逐渐地从得到氧和失去氧的角度认识氧化反应和还原反应。19世纪科学家进一步发展和延伸化合价的概念，从化合价的角度重新认识了氧化还原反应，将反应前后有化合价变化的反应称之为氧化还原反应。20世纪初，价键理论、电负性等相关概念的建立，促进科学家从得失电子的角度深入理解氧化还原反应的本质。1948年，氧化数概念被提出，直到1970年国际纯粹与应用化学联合会，从氧化数变化的角度，最终定义了氧化还原反应的概念。

3.2  教材分析

初中阶段学生是从得氧和失氧的角度认识氧化还原反应，此时氧化和还原的概念相互对立。高中阶段从化合价入手，进而深入到得失电子的本质认识氧化还原反应，从而形成了氧化和还原之间对立和统一的关系。

人类对于氧化还原反应的认识是对于自然界不断探究和了解的一个缩影。在开展化学教学的过程中，建构氧化还原反应这一概念时，可以结合科学发展史、社会生活背景等方面展开，让学生像科学家一样思考，切实的参与到学习过程当中，去感知、体验和尝试构建“氧化反应”和“还原反应”之间的联系，从而形成一个立体、完成的知识体系，同时还能启发学生去思考这样的学科哲学命题——“氧化”和“还原”原来不是同一事物的两面，而是事物间不断变化和发展的结果。

3.3  教学思路

教学思路详见图1。

3.5  案例反思

以氧化还原反应发展史为线索，溯源人类对于氧化还原反应的认识过程，设置挑战性学习主题和目标，引导学生像科学家一样思考，通过一个个探究环节，不断完善认知，建构概念，使初高中的知识衔接通过科学发展史巧妙的融合在一起。同时，深入挖掘化学史中所蕴含的社会学和科学哲学的相关内容，提高学生敬畏自然、崇尚科学的精神品质，达到培育化学学科核心素养的目标。

4  实施建议

4.1  追根溯源，整合知识

联系化学史和生产生活，深入追溯化学知识的来龙去脉，帮助学生形成知识脉络，完善知识体系，从而达到全面的知识建构。运用化学史素材的时候需要紧紧围绕授课知识主线，择其重点，达到素材为课堂所用，教学不为素材所累的目的。

4.2  深入挖掘，升华情感

情感的升华亦是深度学习的效果體现之一。在运用化学发展史的同时，要深入挖掘科学发展过程中所蕴含的关于人类社会学和科学哲学的内容，从而提升学生的情感认知，内化学学生的思想品质，从而达到崇尚科学，尊敬自然的目标。

4.3  围绕素养，突出重点

运用化学史等素材为开展深度学习提供服务时，要注意学习环节设置重点需明确，方向要精准;在扩展教学知识、扩宽教学内容的同时，需牢记所有教学内容的展开，要始终围绕课程目标的实施及学科核心素养培育等目标进行。

参考文献：

[1] 胡久华，罗滨，陈颖.指向“深度学习”的化学教学实践改进[J].课程.教材.教法，2017，37（3）：90-96.

[2] 江敏.在体验中学习——“氧化还原反应”的教学设计与思考[J].中学化学教学参考，2012（6）：16-19.