深度学习视域下的初中化学课堂教学实践——以“质量守恒定律”为例

张志冬，张雪洋，于 洋

（1.长春吉大附中力旺实验中学,吉林长春130022;2.长春市朝阳实验学校,吉林长春130012;3.长春汽车经济技术开发区第六中学,吉林长春130012）

新课改要求教师通过改变教学方式进而改变学生的学习方式，以寻求学生素养水平的提升。然而教师教学方式的转变必须在一定的先进教育教学理论的指导下才更有针对性和实效性，因此，国家教育部教材改革中心以项目的形式将“深度学习”理论在基础教育教学中加以推广，目前已经取得了很好的效果。深度学习的概念是瑞典教育学家费伦茨·马顿和罗杰·塞尔乔借鉴人工智能学习理论于1976年首先提出来的，他们认为“深度学习”是主动的、寻求联系与理解、寻找模型与证据的包含高水平认知的学习方式，与之相对应的是机械学习和记忆孤立信息的浅层学习方式。关于深度学习的内涵有很多学者分别从学习结果、学习目标、学习过程等不同的角度进行了界定，但是尽管界定的角度不同他们所关注的“学习特征”都是相同的。也就是对学生而言，课堂深度学习必须有如下特征：（1）必须让学生通过学习活动更多地经历高阶思维过程；（2）让学生参与多样、有意义的学习活动；（3）通过活动与思维过程获得丰富、高水平的学习结果。只有这样才能认为学生的学习是深度学习。学生通过这样的学习过程批判性地学习新知识，并最终形成在陌生情境中解决所遇到的实际问题的素养。

一、深度学习是落实学科核心素养教学的必然选择

学科核心素养由必备品格、关键能力、正确的价值观念三部分组成，这些素养并不是一蹴而就的，它需要在课堂教学中通过参与教师设定的教学活动逐步形成和提升。因此教师设定什么教学活动就成了教师教学设计的关键，深度学习的特征为教师制定素养落地的教学设计提供了理论支撑，郭华提出了深度学习的五大特征：联想与结构、活动与体验、本质与变式、迁移与应用、价值与评价。如果课堂教学突出了这些特征那么学生的学科核心素养水平一定会得较好的提升。就化学学科而言学生通过基于真实问题解决的实验或探究等活动可以养成严谨求实、批判质疑、证据推理等学科必备品格；通过本质与变式、迁移与应用可以学以致用，解决实际生活中与化学相关的问题从而具备了关键能力；通过价值与评价可以体会化学学科的价值与魅力，提升相信科学、致力于科学研究的正确价值观念；因此深度学习的课堂一定是素养落地的课堂。

二、在教学实践中探索深度学习教学策略，实现知识为本教学向素养为本教学的转变

如何实现知识为本教学向素养为本教学的转变是当前所有教师必须思考和研究的课题。教师在教学中必须抓住两者的特点有针对性地在教学中加以实践。知识为本的教学是以学习知识为根本目标，知识掌握的如何、应用的如何、解题的能力如何是评价学习效果的唯一途径。而素养为本的教学是以形成和提升学生的学科核心素养为教学目标，通过知识的学习形成和发展学生的核心素养。素养为本教学应具有以下特征：（1）确立高阶思维发展的教学目标，实现深度学习。（2）整合有意义的学习内容，引导学生实现有意义的学习。（3）创设真实的情境，让学生通过活动体验的方式学习。（4）采用教、学、评一体化的教学方式，引导学生深度反思。化学是以实验为基础的科学，因此如何发挥实验的教育教学功能就显得尤为重要，本文拟以深度学习理论为背景，以化学实验为主要情境探究素养落地的教学策略。

1.基于联想创设情景，达到深度学习的目的

深度学习需要教师为学生提供一定思维含量的问题情境，在情境中不断激发学生进行深度思考，从而引导学生走向深度学习。“质量守恒定律”是初中化学的基本内容之一，是学生认识与理解化学反应的基础。引导学生深刻理解和应用质量守恒定律，有助于学生快速形成宏观微观结合的思想认识，有助于培养学生整体和辩证的思维能力。

【教学片断1】

情境引入：既然化学反应遵守质量守恒定律具有普遍性，那么碳酸钠粉末和稀盐酸溶液的反应前后物质的总质量变小，此测量结果如何解释？（请学生回答问题）

如何证明碳酸钠粉末和稀盐酸溶液的反应前后物质的总质量相等呢？

生1：生成二氧化碳跑到了空气中了。

生2：因为生成气体，应该形成密闭体系，进行测量。

学生小组活动：

老师：请同学们先进行小组讨论，然后根据老师提供的实验用品，设计一套改进装置，将此套装置绘制在实验报告上，接着根据装置图组装装置，进行实验，证明碳酸钠粉末和稀盐酸溶液的反应前后物质的总质量相等，并填写质量数据。

【设计意图】

在课堂上，只有学生清楚地知道自己应该干什么时，才有可能干好这件事，而过难的题目会打击学生的积极性，简单的题目没有意义。鼓励和引导学生充分调动已有的知识经验，把新旧知识相互联系起来，更好地理解教学内容的意义。这个情境的设计旨在引导学生如何通过旧知识解决新问题，需要团队合作学习，共同商讨解决方案，绘制图纸，组装仪器，共同验证，打破传统教学中存在大量的机械学习、死记硬背、知其然而不知其所以然的浅层学习现象。教师用恰当的方法去引发、促进、提升学生的学习，决不能只停留在浅层的学习，应该使学生的学习百尺竿头更进一步！

提高课堂的质量，使课堂具有生命力，有生命力的课堂学生才能够喜欢，在课堂上学生们才能够有活力，学生们具有主动权，课堂中设计很多讨论和合作、动手的环节，就是瞄准核心素养，“核心素养”是教育的终极目标，而“深度学习”是实现目标的途径。

2.回顾发现过程，激发深度学习

在课堂教学中，教师应该意识到深度学习的重要性，对于质量守恒定律的学习，为了使学生能够深层次地理解，可以在教学过程中介绍质量守恒定律的发现史，从而激发学生深度思考的主观能动性。

【教学片断2】

老师：的确，质量守恒定律的研究过程也是在不断的更新和完善的。最初在1673 年，英国物理学家波义耳研究化学反应的质量变化情况，但是未能发现质量守恒定律。到了1756 年，俄国化学家罗蒙诺索夫发现化学反应前后质量不变，得出了化学反应质量守恒，但是并没有普遍认同和推广。直到1777 年，法国化学家拉瓦锡通过大量的定量试验，发现了化学反应遵守质量守恒定律，并得到了认同和推广。生：……（表示很感兴趣）。

【设计意图】

古语云“读史可以明鉴，知古可以鉴今，学史可以晓理”，我国著名的教育家、化学家傅鹰教授也曾多次讲过：“一门科学的历史是那门科学中最宝贵的一部分，因为科学只能给我们知识，而历史却能给我们智慧。”在化学教学中运用化学史，可以使教学不仅只局限于现成的理论知识，还可以追溯到隐藏在它背后的故事；甚至还可以揭示出前人研究科学的思想和方法，使学生受益匪浅。通过讲解史实让学生明白在做实验时对于任何一个微小的细节和变化都不要放过，对于失败的实验，要分析出原因，总结经验，这样有助于培养学生认真、严谨、勇于探究的科学态度。法国著名科学家保罗·朗之万说过：“在科学教学中加入历史的观点是有百利而无一弊的。”因此，在化学教学过程中融入相应化学史的知识，将会成为新课程中必不可少的一部分，有助于培养学生认真、严谨、勇于探究的科学态度。

3.利用实验误差，引发深度思考

深度学习强调学生自主实践，开放性比较大，“意外”情况发生（此实验测量结果有偏差），可以通过头脑风暴的方式，让学生充分发表自己的想法。通常学生的想法比较具体、发散，需要教师引导学生进行总结提炼，逐渐形成解决问题的基本思路。所以要充分利用实验中的“意外”，引发学生的深度思考。

【教学片断3】

老师：对质量守恒定律的验证并没有结束，能够被世界所公认并不是一件简单的事情。1908 年德国化学家朗道耳特和1912年英国化学家曼莱，分别做了精确度极高的实验，得出反应前后的质量变化小于千万分之一，认为这个误差是在实验误差允许的范围内。

老师：天平不断地改进推动了科学家的研究进程，每当测量技术有所进步时，这个定律就要经受一次考验。那么我们大家通过改进装置后，称量结果如何？

生1：数据不一样（感到疑惑）

生2：数据变小（比较困惑，什么原因？）

老师：我们由托盘天平变成电子天平，为什么数据变化？请同学们分析原因。

生3：天平精确度的变化由0.1g变成0.01g。

生4：生成二氧化碳，产生浮力的影响。

老师：那么我们如何解决浮力问题，也就是如何解决生成的二氧化碳？还是采用小组讨论研究的办法，然后将装置的创新版本画在实验报告上就可以了。

学生绘制的装置图：

老师：将产生的二氧化碳在装置内吸收掉了，天平就平衡了。但是能不能存在这种可能，从数学的角度分析，在同一反应体系内，如果一个化学反应在反应后质量增加，另一个化学反应在化学反应后质量减少，那么整个实验体系在反应前后的质量也是可以保持不变的。这如何能说明其中的一个化学反应在反应前后的质量保持不变？那么我们又应该如何处理这个问题呢？

生5：改变装置的材质，增加耐压能力（使用PET）。

生6：采用物理方法吸收二氧化碳。

老师展示装置：

【设计意图】

在教学过程中，教师要依据课程标准的总体目标及具体教学内容，巧妙地创设教学情境，合理运用情境，使之更好地服务于教学。把简单刻板的教与学融化在多姿多彩的真实情境中，可以有效地提高学生学习的积极性，使学生乐学、会学，主动轻松获取知识。教学中教师善于提出一些新颖、富有吸引力的问题，创设一些诱人的学习情境，使学生一开始就对新问题产生浓厚的兴趣。

深度学习的目标不仅是让学生通过深入参与教学活动深刻理解核心知识，更要让学生经历高阶思维过程，形成并发展化学学科核心素养。实验中出现问题一定要让学生进行小组讨论，分析清楚“意外”的原因，然后进行改进，重新设计装置，引发学生的深度思考。

三、结语

素养为本的教学不以知识的学习为主要目的，在知识习得过程中通过深度思考和学习，形成独特的化学思维和认识物质和反应的视角，感受化学知识价值，体会化学学科的精神和社会责任，用化学的视角去解决实际问题，才是我们在课堂教学中追求的更高目标。

新课程标准倡导合作性学习，培养学生善于与人合作、与人交流的学习习惯。这样的过程鼓励了学生在合作交流的学习中产生思维碰撞，并将思维引向深入，从而达到促使学生深度学习的效果。初中化学教师在课堂教学中，应该意识到深度学习的重要性，思考如何更新教学观念，优化教学方式，把握化学知识的内涵，提高课堂教学的有效性，让素养为本的教学落地生根。