基于学科理解的深度学习化学课堂教学策略

【摘 要】化学学科理解是对化学学科知识及其思维方式和方法的一种本原性、结构化的认识。文章提出通过纵横分析，确定明确且丰富的学习目标;通过四维解读，挖掘学习内容的多重价值;通过学习活动，实现课堂深度学习的完整性;通过嵌入式评价，促进课堂深度学习的持续推进四个方面，阐述基于学科理解的深度学习化学课堂教学策略。

【关键词】学科理解;深度学习;核心素养;高中化学

普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》指出，化学学科理解是指教师对化学学科知识及其思维方式和方法的一种本原性、结构化的认识，它不仅仅是对化学知识的理解，还包括对具有化学学科特质的思维方式和方法的理解[1]。笔者认为，对学生来说，课堂上学科知识的化学学科理解是有理解程度深浅之分的，学生对学科知识的理解越深，越有利于其深度学习和学科核心素养的发展。因此，基于学科理解的深度学习化学课堂，应追求分析、应用、评价和创新等高阶思维的运用，增进学生对知识及其思维方式和方法的本原性、结构化的认识，促进学生学科核心素养的发展。据此，笔者从学习目标、学习内容、学习活动、学习评价四个方面阐述基于学科理解的深度学习化学课堂教学策略。

一、纵横分析，确定明确且丰富的学习目标

一节有效的课堂，要有明确且丰富的学习目标。教师要制订基于学科理解的深度学习的学习目标，首先要对学生、对学习内容进行纵横分析，其次，根据学生形成学科知识及其思维方式与方法的本原性、结构化的认识，围绕促进学科核心素养的发展，确定明确且丰富的学习目标。

（一）纵向分析学生对学习内容掌握的“过去—现在—未来”

奥苏贝尔的有意义学习理论认为，学习者发生有意义学习的前提是学习的内容要与学习者认知结构中已有的表象、符号、概念或命题相联系。教师需要分析学生对学习内容的已有知识储备，掌握学生已具备的学习经验，这样才能明确学生学习之后可能获得的知识、能力和素养发展，形成学习目标。因此，教师要纵向分析学生对学习内容掌握的“过去—现在—未来”。

“过去”指的是学生已有的认知结构，此为课堂深度学习的起点。“现在”指的是学生的“现实生活”。教师要在学生的生活经验与学习内容之间搭建一座“桥梁”，帮助学生应用已有认知，发展理解、应用、分析、评价和创新等深度思维。“未来”是指学生可能会获得的知识、能力和素养提升，教师应站在学生的立场形成教学目标。教师对“未来”分析的关键在于，把握学生“将有”与“已有”知识、经验、能力和素养之间的内在联系。由此，教师纵向分析了学生对“铝和铝合金”掌握的“过去—现在—未来”（见表1）。

（二）横向分析学习内容的课标要求、教材内容、评价目标

课堂学习目标的达成，依靠课堂素养发展水平的评价目标制订与落实来实现。评价目标是促进课堂教学、发展学生核心素养的动力与实践尺度。因此，教师制订学习目标，要横向分析学习内容的课标要求、教材内容、评价目标，达成学习目标与评价目标一致（如图1）。

由图1可知，教师首先要細读课程标准，了解学习内容的学科核心素养培育要求，认识学科知识的学科价值、社会价值，厘清学习活动的建议、情境素材的建议及教学策略等，明确学习目标。其次是要根据教材内容及课程标准中的内容要求明确核心知识内容、符号表征、科学探究、微观探析、认知结构化等。最后，结合以上分析，制订素养水平发展的评价目标，明确学习内容需要达成的学科核心素养发展水平和学科核心知识的学业质量标准，以及实施评价的有效途径、方法和策略。由此，教师横向分析了“铝和铝合金”的课标要求、教材内容、评价目标（见表2）。

根据以上分析，可以将“铝和铝合金”的素养发展学习目标确定为：宏观辨识铝和铝合金在实际生活的广泛应用;微观探析铝和铝合金的性能与性能优化路径及方法;铝及氧化铝、氢氧化铝两性实验探究、变化观念、证据推理，形成两性金属性质的认知模型;人类开发与改造金属性能的认识思路;铝和铝合金优良性能的使用、开发和制备的科学精神与社会责任;体验化学学科为人类创造美好生活，为科技发展做出的巨大贡献。

二、四维解读，挖掘学习内容的多重价值

课堂实施深度学习是围绕真实情境展开的，而学科知识在真实情境中应用、分析、评价和创造。因此，教师需要对真实情境中的学习内容进行本原性、结构化的认识，多角度、多维度进行解读。

（一）情境解读

情境解读即“触景生情”。课堂深度学习的内容并非绝对客观而抽象，而是产生于特定的社会历史背景、真实且富有价值的实际情境之中。如果教师抽离知识产生的“来龙去脉”，忽略其“背景依存”，那么学生很难理解前人所创造的知识，知识只能成为学生机械记忆的符号。因此，对特定知识进行情境解读有利于学生更好地理解。

比如，“铝和铝合金”的真实情境素材有食品包装（易拉罐、牛奶盒等），建筑材料（门窗、装饰品等），生活用品（铝锅、梯子等），航天材料，等等。学生了解铝和铝合金的广泛用途之后，自然会“触景生情”，对本节学习内容产生兴趣。同时，教师可以通过“铝是活动金属，易与氧气反应，为什么铝制品耐用呢？铝质软，为什么能成为高硬度金属材料呢？铝锅为什么不耐酸、不耐碱呢？”等引发学生的认知冲突，持续推进学生的深度学习。

（二）联结解读

深度学习的课堂追求学习内容结构化，它是促进学生从化学学科知识向化学学科核心素养转化的关键。因此，教师要围绕核心概念与原理，通过联结的方式，形成完整的知识关联结构化、认识思路结构化、核心观念结构化，提升学生的化学知识结构化水平，发展学生的化学学科核心素养。比如，教师可以将铝和铝合金的性能及其广泛用途进行联结（如图2）。

（三）本原性解读

知识总是承载着一定的思维和方法，既包括分析与综合、抽象与概括、归纳与演绎等一般的思维方法，又包括属于化学学科特定的学科思维和方法，如实验现象的宏观辨识，反应原理的微观探析，化学方程式的符号表征等。教师只有对知识所承载的思维方法进行本原性解读，才能帮助学生形成一定的学科思维方式和思维习惯，增进学生对学科知识内容的本原性、结构化的认识，真正实现对知识的创造和迁移。如铝单质和氧化铝所承载的思维和方法如图3所示。B38838FF-7371-4061-8A06-23ACEAFF21C7

（四）意义解读

深度学习的课堂不只是追求“知识人”，更要成为“文化人”。学生要通过深度学习，理解世界、认识文化、改造世界，发展必备品格，成为具有契合时代核心价值观的人。因此，教师需要对学习内容进行意义解读，促进学生在知识学习过程中获得积极的情感体验，体验知识的学科价值、社会价值。比如，教师可以以“钠钾合金热消融法治疗癌症”作为情境[2]，让学生沉浸在真实情境中，围绕该法治疗癌症的“化学原理、遇到困境、成本低廉”三个核心问题（见表3），探究钠的性质，体验化学知识对于人类健康、社会发展的巨大价值。

三、学习活动，实现课堂深度学习的完整性

对于课堂学习活动，在不同环节，教师要有不同的实施重点和策略，实现课堂深度学习的完整性，使学生完成认知的自我建构，不断提升素养。

（一）创设情境，持续引发学生认知冲突

激发学生学习动机需要真实情境，维持学生深度学习需要真实情境引发的有意义问题情境。因此，教师创设持续引發学生认知冲突的真实情境是深度学习的保障。

比如，在探究钠单质的性质时，教师可以提供一段“碱金属热消融治疗癌症”的素材：将微量碱金属如钠、钾或其合金通过注射器注入人体肿瘤组织，钠、钾或其合金会与目标组织内的水发生放热化学反应，从而达到高效的热消融目的。此法相比传统的放射治疗方法，所用设备和治疗操作简单、药物便宜。但是，钠、钾或其合金性格活泼，给手术的实施带来不少难题。[2]

这个真实情境既明确指向本节课的核心知识内容，又能激发学生的求知欲望，让学生感受化学知识的社会价值。同时，结合对“碱金属热消融治疗癌症”设备和治疗操作简单、药物便宜，但也存在保存困难等难题的分析、应用、评价与创新，能够使学生持续进行深度思考。

（二）建立关联，形成学习内容的认识思路

认识思路是从学科本原对物质性质及其变化的认识过程的一种概括，是引发深度学习的课堂抓手。在深度学习的课堂中，教师要帮助学生重温已有知识，在已有知识上生长出新知识，帮助学生建立起新知识与已有知识和生活经验的内在关联，形成新知识学习的认识思路。

比如，在探究氯气性质时，教师可以在一件白色T恤（红袖）上洒上酱汁，让学生尝试去除酱汁。学生结合本节课知识，认为可以选用稀释的84消毒液把它氧化成无色物质。那么可以把整件T恤泡在稀释的84消毒液中吗？答案显然是不行的，因为红袖子会褪色。可以改用棉签多次蘸取稀释的84消毒液反复涂抹，直到酱汁斑块消失。教师继续追问：“84消毒液在生活中的主要用途有哪些？如何保存？为什么不能与洁厕灵混合使用？若想提升84消毒液的消毒、漂白能力，除了提升浓度，有人说可以加酸，你认为可以加什么酸呢？”

教师将本节课的新知识84消毒液与学生的生活经验“去除酱汁”相联系，探究84消毒液的成分、性质、用途、保存等相关内容，让学生建立关联，形成学习内容的认识思路。

（三）模型认知，帮助学生实现学习内容结构化

学习内容结构化是促进学生从化学学科知识向化学学科核心素养转化的关键，它的主要表现形式有知识关联结构化、认识思路结构化、核心观念结构化。在深度学习的课堂中，教师要通过引领学生对新旧知识、不同概念和原理进行辨析，概括出物质及其变化的认识过程，以及通过对物质及其变化的认识过程的进一步抽象，采用模型认知图示，形成结构化的认识。比如，对于人教版化学必修第一册涉及氧化剂和还原剂的内容，学生学习后形成模型认知，对学习内容形成结构化的认识（如图4）。图4既有氧化剂、还原剂的知识关联结构化和单线桥表达氧化还原反应的符号表征，也有认识氧化还原反应的“守恒律、价态律、强弱律”的认识思路，更有氧化还原反应中蕴含的“变化观、守恒观、价态观、微粒观”等核心观念结构化，以及氧化还原反应在生活中应用的学科价值、社会价值。

（四）再设情境，帮助学生迁移、解决实际问题

再设真实情境的目的是帮助学生通过分析、综合，提炼出解决问题所需要的知识、技能与观念，运用所学知识解决实际问题，使学生在实现知识迁移的同时，形成探索性的见解和质疑，诊断并发展学生的学科核心素养。

比如，在教学了人教版化学必修第一册第一章第二节“离子反应”中的“电解质的电离”后，教师再设化学史情境：早在19世纪70年代，拉乌尔根据实验发现，往水中加入蔗糖、乙醇、氯化钠均会使水的凝固点下降，他发现往1 kg水中分别加入物质的量均为0.01 mol的上述物质时，水的凝固点分别下降0.0186 ℃、0.0186 ℃、0.0361 ℃[3]。根据以上化学史实，请回答以下3个问题。

问题1 加入氯化钠水的凝固点下降约为加入蔗糖和乙醇2倍的原因是什么？（猜想：迁移电解质会电离，氯化钠溶液中粒子浓度比非电解质蔗糖、乙醇高一倍。）

问题2 可以做哪些实验证明你的猜想？（可以采用对照实验，加入氯化钾、醋酸钾固体，还可以用氯化钙、硫酸铝等固体物质，概括电解质溶于水电离后溶液中粒子的浓度变化。）

问题3 根据拉乌尔实验现象，举例说明该实验结果在工农业生产及生活中可能的应用。（如生活中常用醋酸钾、氯盐做融雪剂。）

学生要解决以上情境问题，首先需要根据拉乌尔实验现象提供的实验数据信息，从物质类别和电离的微粒观（电解质和非电解质）视角合理推测造成性质差异的原因，回答问题1;再设计平行实验证明自己的猜想，回答问题2;进一步联系生活经验或大胆猜想回答问题3。如此，学生进一步巩固、理解电解质在水溶液中会自发电离，诊断并发展了宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知等化学学科核心素养。

四、嵌入式评价，促进课堂深度学习的持续推进

在课堂中，教师要善于采用提问、点评、问题解决等方法，开展嵌入式评价，诊断并发展学生对学习内容的结构化水平，学科价值和社会价值的认识水平，以及学科思维、核心素养发展水平。比如，在教学“电解质的电离”这节内容时，教师可以采用提问的方式实施嵌入式评价。

问题4 氯化钠固体加入蒸馏水中，你认为引起导电性增强的原因是什么（理解氯化钠在固态、水溶液中存在状态的差异）？据此给电解质下一个定义。

问题5 从电解质电离成离子的事实，你认为可以建立认识物质的哪一种角度（引导学生建立分析和研究物质的离子角度）？据此给电离下一个定义。

问题6 请总结从离子角度研究电解质的基本思路（形成认知思路：电解质在水溶液中—离子存在—离子性质）。

教师采用嵌入式评价，引领学生的学习超越电解质、电离的知识宏观现象表层识记，站在质疑、批判、分析、评价的深度思维基础上，从微观探析的角度发掘与电解质、电离相关的认识功能，使学生不仅掌握了电解质、电离的概念，而且形成了电解质在水溶液中的性质就是微观探析离子角度呈现的性质，为物质的检验、物质的分离、物质的制备等具体问题解决准备了认识思路与方法，诊断并发展了学生的宏观辨识与微观探析，证据推理与模型认知等化学学科核心素养。

因此，教师在实施课堂教学的过程中，要把学习内容内化为学生核心素养发展的目标，深度解读学习内容的学科本质，优化学习活动，落实“教—学—评”一致性。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2]卞海燕，程萍.基于真实问题情境的课堂教学：以金属钠的性质与制备为例[J].化学教育，2021（23）：57-61.

[3]俞建锋，林肃浩.核心素养导向下化学评价题的命制模式与实践[J].化学教学，2018（4）：19-22.

【作者简介】张克龙，正高级教师，浙江省特级教师，主要研究方向为化学教学。

【基金项目】2022年浙江省教研课题“化学学科基于学科理解的学习任务设计研究”（03451）B38838FF-7371-4061-8A06-23ACEAFF21C7