深度学习背景下的实验探究课程设计

郑贵芳

摘要：基于新课改倡导学生“主动参与、乐于探究”，强调学习的挑战性、体验性和迁移性等，结合深度学习理论，从“明确实验探究课程教学目标，制定教学计划，实验探究课程设计，实践教学反思”等方面构建化学探究课程教学新路径。以CO2与NaOH溶液反应的探究为例，阐释如何进行深度学习下的实验探究课程教学设计。

关键词：CO2与NaOH溶液反应;深度学习;实验探究

文章编号：1008-0546（2022）02x-0046-03

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.02x.012

一、课题分析及设计思路

随着课程改革的不断深入，“深度学习”的新课程理念逐渐深入人心。深度学习强调学习的挑战性、体验性和迁移性;同时能极大突出学生的主体能动性。胡久华等将化学学科的深度学习界定为：在教师引领下，学生围绕具有挑战性的学习主题，开展以化学实验为主的多种探究活动[1]。“CO2与NaOH溶液的反应”是人教版化学下册第十单元课题1中的内容，本课题内容是碱的性质的一部分，教材中的处理是通过联系旧知——CO2与Ca（OH）2溶液的反应，推出CO2与NaOH溶液反应，以记忆理解为主，缺乏充足的证据推理。本课程对教材进行创造性的处理，以探究CO2与NaOH溶液的反应为设计出发点，通过教师趣味演示实验，激发学生的求知欲;让学生通过压强变化层面进行小组实验方案设计，证明CO2与NaOH溶液反应，变隐性为显性，让看不见的化学变化显性化，将知识灌输转化为自主探究，让学生亲历完整的探究过程，促进了深度学习。具体分为三个不同层次的探究活动：活动1“自主设计探究方案并进行实验验证”，重在体验并完成完整的探究过程;活动2“评价他人的探究方案”，重在客观评价同伴的方案，反思不足;活动3“迁移与应用”，通过知识的迁移，让学生学会举一反三，能仿照写出氢氧化钠与二氧化硫、三氧化硫等其它酸性气体的反应方程式，并进行相关习题检测。

通过这三个活动，让学生始终以主人公的状态参与课堂探究，而当知识的解释性意义变成知识的实践和应用意义的时候，学习者的理解一定是深化的。

二、课程教学目标

1.知识与技能

（1）通过探究CO2与NaOH溶液的反应，巩固对碱的相关化学性质的认知;（2）学会设计合理的实验方案，探究并解决相应的化学问题。

2.过程与方法

（1）学会运用化学知识和思想方法，从真实情景中发现并提出问题、确定实验探究方向;（联系与构建）;

（2）通过小组合作对CO2是否能与NaOH溶液反应的探究，培养解决实际问题的能力;（迁移与应用）

（3）通过讨论分析，优化实验方案，规范描述实验现象和结论，准确评价实验结果的能力。（批判与质疑）

3.情感态度与价值观

（1）通过实验探究激发求知欲望，成为知识发现的“参与者”，从而形成持续学习化学的学习兴趣;

（2）通过实验方案的设计和优化，体验成功的喜悦和小组合作学习的乐趣，增强自主学习的自信，培养严谨求实的科学态度。

三、教学重难点与教学准备

1.教学重难点

（1）掌握从反应物减少层面（压强的变化），进行实验设计及验证等化学方法;

（2）引导学生积极主动从真实情景中出发，发现问题，解决问题。

2.教学准备

（1）多媒体：PPT，视频，希沃同屏软件

（2）器材：装置贴图，分组实验器材，“喷泉”演示装置，学案

四、教学过程

1.教学流程设计（图1）

2.教学实施过程

（1）情境创设

播放CO2分别通入NaOH溶液和Ca（OH）2溶液的视频（一个变浑浊，一个无明显现象）如图2，然后提出疑问：如何证明没有现象的化学反应确实发生了呢？接着演示“喷泉实验”（图3），引导学生从反应物减少方面（压强变化）来探究CO2能与NaOH溶液反应。通过引导，学生找到了探究的方向。

（2）进行分组实验设计

将班级学生分成“魔力组”“趣味组”等12个小组，进行分组实验方案设计（图4）。每个小组分发仪器拼图，进行组装设计（图5）。

学生利用教师事先准备好的仪器拼图，进行小组合作并设计实验装置图，并进行小组讨论和思考这样拼接的理由是什么？会观察到什么现象，从而证明CO2与NaOH溶液反应？

小组成员依次上台进行设计思路的分享，台下同学进行质疑与评价，印象深刻的一组是“创意组”的分享，如图5-3，他们组设计的装置如图，是将有气球的一端置于装满二氧化碳的锥形瓶中，滴管吸取NaOH溶液，滴入锥形瓶中，观察到气球鼓起，证明CO2与NaOH溶液反应，台下同学提出质疑，CO2也能溶于水，且与水反应，也会出现气球鼓起的情况，不能证明结论，通过讨论，最终师生一致认为，为了保证实验的严谨性，每一组实验都需要用等量清水来做对照。另也有同学提出，如果将气球的一端置于锥形瓶外，如果气球变瘪，也能得出结论。以上同学间的对话，讨论，不仅提高语言表达能力，同时也培养学科思维，和批判与质疑的能力。

（3）进行实验验证（图6-10）

学生按小组领取所需实验器材，分组进行实验验证。教师从旁巡、看、记、导，针对个别小组实验并未成功，引導找出原因，解决问题，如“倒流组”学生并没有看到预期的倒流现象，向教师求助，教师检查实验装置后发现是因为活塞处可能漏气，但并没有代为纠正，而是提问“想一想实验的理论依据是什么？成功的前提又是什么呢？”一经提示，学生就想到要检查装置的气密性。这一过程中，教师始终以引导者的身份参与其中，让学生始终保持深度的思考中。

学生通过小组合作实验探究，验证了实验结论，通过不断的反思、讨论，规范的得出了相应的结论，接下来让学生将学案上的活动记录单（表1）完善，及时进行巩固升华。

（4）迁移与应用

学生学会总结碱的化学性质——能与二氧化碳反应，写出相关方程式：2NaOH+CO2Na2CO3+H2O，并学会迁移应用，仿照写出二氧化硫和三氧化硫与氢氧化钠溶液反应的方程式。

五、教学亮点及反思

1.打破课本局限，开启具有“深度学习”韵味的探究课程

初中阶段的化学学习中有很多经典的实验，它们背后的内涵和精髓值得挖掘。“CO2能与NaOH溶液的反应”就是一个经典实验，但課本并没有着重笔墨进行探究验证，仅通过类比来让学生掌握学习，缺乏说服力。该实验没有明显的实验现象，对于初三学生而言，如何证明该反应确实发生了，且使其变化显性化，具有较强的挑战性，本节课通过探究实验设计，让学生在问题驱动下充分进行探究，展开合作交流等，能让学生始终以参与者的状态进行深度学习。

2.以经典实验探究为支点，撬动“主动、独立”学习的“齿轮”

课程改革强调“改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究[2]。”本节课始终坚持“以学生为主体”的原则，在组织学生进行小组合作探究的过程中，及时巡视，发现学生的问题，并通过提示性问题进行引导自行纠错，让学生始终保持深度的思考中。

3.运用多媒体，创设实验和活动情境，有利于概念的构建和形成

教学中穿插有趣情境，“喷泉”实验的引入，让学生在趣味中保持学习化学的积极性，也能让学生在情境中运用化学知识解决问题，符合深度学习的机制：主动“探索”“发现”“经历”知识形成的过程。

4.注重学生实验方案的设计和评价，培养了他们批判反思的高阶能力

教学中以小组合作为主体，注重实验方案的设计，注重生生间的评价互动，在情景化的背景下，能让学生对用符号表达的知识形成解释性意义上的理解，走向通过问题解决来探究知识的内核，极大调动了学生的学习主动性。

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（03）：90-96.

[2]杨玉琴，倪娟.促进“深度学习”的教学设计[J].化学教育，2016（17）：1-8.

1482500520243