化学课堂深度学习活动的设计与实践*

张克龙

（瑞安市教育发展研究院 浙江温州 325200）

深度学习是促进学生学科核心素养发展的学习方式，是教师引领学生发生深度学习的过程，具有独特的内涵与特征。它是基于高阶思维发展的理解性学习，不仅需要学生积极主动地参与，还需要教师通过确立能够促进高阶思维发展的教学目标、整合意义连接的学习内容、创设促进深度学习的学习活动、选择持续关注的评价方式进行积极引导。但在实践中，一些教师将深度学习误以为“难”为“深”，深入深出，增加学习负担；有些教师求“高”弃“低”，浅入深出，导致学生对学习内容掌握不扎实，学生的高阶思维失去了“根基”，成为无源之水、无本之木，难以实现迁移，学科核心素养落地成为空话。据此，笔者从学习目标、学习内容、学习活动以及学习评价四个方面，结合课堂实例，与同行分享课堂开展深度学习活动的行动策略。

一、学习目标的确定需要进行纵横分析

有效的课堂，首先要有明确学习目标。深度学习的学习目标应该是丰富且明确的，要建立在对学生，对学习内容的“纵横”分析基础之上。

1.“纵向”分析学生的认知水平

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、已经有意义的符号、概念或命题相联系。因此，分析学生对学习内容的已有知识储备，掌握现在学生已具备的学习经验，才能明确学习之后学生可能会获得的知识、能力和素养发展。因此，要分析学生所学习内容的“过去—现在—未来”。

“过去”，指的是学生已有的认知结构，是确定课堂深度学习的起点；“现在”指的是学生的现实生活，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开展理解、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、能力和素养的提升。比如，学习铝和铝合金的“过去—现在—未来”（见表1）。

表1 铝和铝合金学习的“过去—现在—未来”

2.“横向”分析学习内容和学习目标

评价目标是促进课堂教学，发展学生核心素养的动力。因此，制定学习目标，要从“横向”分析学习内容的“课标要求—教材内容—素养发展水平的评价目标”，达成学习目标与评价目标的一致。如图1所示。

图1 评价目标设计与课程目标、教材内容的关系图

教师在细读课程标准时，要明确学习内容的学科核心素养培育要求、学习内容要求，学科知识的学科价值、社会价值要求，学习活动的建议、情境素材的建议，以及教学策略等。其次是根据教材内容，以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、认知结构等。结合以上分析，制定学习内容的评价目标、明确要达成的学科核心素养发展水平、实施教学评价的有效途径、方式和策略、确定开展课堂活动的情境。“铝和铝合金”的课标要求—教材内容—评价目标见表2。

表2 铝和铝合金的课标要求—内容要求—评价目标

铝和铝合金教学的学习目标是：辨识铝和铝合金的广泛应用。探析铝和铝合金性能优化的路径与方法。通过铝及氧化铝、氢氧化铝的两性实验探究，构建两性金属性质的认知模型，形成人类开发与改造金属性能的认识思路（如图2所示）。

图2 人类开发与改造金属性能的认识思路

二、学习内容的价值需要四维解读

1.情境解读

课堂深度学习的内容并非绝对客观抽象的，而是产生于特定的社会历史背景下的STSE情境之中。如果教师抽离了知识产生的“来龙去脉”，忽略其“背景依存”，那么，“前人所创造的知识对后人而言几乎不具有可理解性”，知识只能成为学生机械记忆的符号。对特定知识“情境”的解读有利于促进学生更好地理解。［2］

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）、建筑材料（门窗、装饰品）、生活用品（铝锅、桌椅、梯子）、健康用品（胃药）、航天材料（航天设备中金属材料）等。学生知道了铝和铝合金的广泛用途之后，自然会触景生情，产生本节课的学习内驱力，引发学生的认知冲突，持续推进学生的深度学习。

2.联结解读

任何学科知识都不是孤立的、碎片化的，而是通过一些核心概念或者重要原理的“联结”，形成相对完整的知识关联结构、认识思路结构、核心观念结构。所以，教师不仅要重视这些概念和原理的基本内涵，还要准确把握它们彼此之间的本质关联。比如，铝和铝合金性能与广泛用途的“联结”，如图3所示。

图3 铝和铝合金性能与广泛用途的“联结”

3.本原解读

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，增进对学科知识内容的本原性、结构化的认识。能够举一反三，实现对知识的创造和迁移。铝单质和氧化铝两性性质的实验探究承载的思维和方法如图4所示。

图4 铝和氧化铝性质实验承载的思维和方法

4.意义解读

教师只有分析知识对拓宽学生与自我、与他人、与社会、与自然之间的意义，才能帮助学生通过课堂深度学习来获得积极的情感体验和精神力量，进而发展必备品格，形成正确的价值观，体验化学学科知识的学科价值、社会价值。比如，以钠合金的热消融法治疗癌症作为真实情境，［3］学习钠的性质，围绕该法治疗癌症的“化学原理、遇到的困境、成本低廉”等三个核心问题（见表3），探究钠的性质，让学生沉浸在真实情境中，引领学生以化学眼光看待身边物质世界，以化学视觉解决生活中实际问题，体验化学知识对人类健康，社会发展的巨大价值。

表3 基于真实情境的钠的性质探究设计

三、学习活动的开展需要四元策略

课堂学生活动，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，实现学生认知的自我建构，素养的不断提升。

1.创设真实情境

激发学生内在学习动机需要真实情境，持续维持学生深度学习也需要真实情境引发的有意义的问题情境。因此，创设能持续引发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，可以提供一段“碱金属热消融治疗癌症”素材：将常温下呈液态的钠合金（钠钾合金在-10℃仍是液体）通过注射器注入人体肿瘤组织，合金会与组织内的水发生放热反应。当温度升高到60 ℃以上时，肿瘤细胞的结构遭到破坏，DNA、RNA的合成受到抑制，从而发生细胞凋亡，实现了肿瘤的缩小与患者精神和体力的恢复，由此达到治疗肿瘤的目的。此法相比传统放射治疗方法，所用设备和治疗操作简单、药物便宜。但是，钠合金的性质极为活泼，给手术的实施带来不少麻烦。［3］

“肿瘤治疗”是学生非常想认识的充满科学魅力的真实情境，能极大激发学生的求知欲望，感受化学知识的社会巨大价值。它明确指向本节课的核心知识内容——钠的极强金属活泼性。结合“碱金属热消融治疗癌症”设备简单、药物便宜，但也存在保存困难、产生皮下气肿等缺陷，进行分析、综合、应用、评价与创新，能够激发学生持续进行深度思考。

2.建立内在关联

教师既要善于发现新知识与生活经验之间的关联处与契合处，帮助学生用已有经验来支持新知识的学习，又要引导学生提取与之相关的已有知识，形成关联。

比如，在探究氯气性质时，可以展示红袖白色T恤的胸前洒上了一片酱汁，问学生怎么办？学生结合本节课知识，说可以用84消毒液把酱汁氧化成无色物质。教师问：能把整件T 恤泡在稀释的84 消毒液中吗？不行，因为红袖也会褪色。改用棉签多次蘸取漂白液反复涂抹污渍部分，直到斑迹消失，实验果然奏效。教师继续追问，84消毒液的主要用途是什么？为什么有这样的用途呢？84 消毒液如何保存？为什么？84 消毒液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，你认为加什么酸？这样的学习过程设计，既让本节课的新知识84消毒液成分与性质与学生的生活经验“去除酱汁”相联系，又能探究84消毒液成分、性质、用途、保存等相关联的知识，形成结构化的认知。

3.实现学习内容结构化

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。知识关联结构化、认识思路结构化、核心观念结构化是学习内容结构化的主要表现形式。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，通过对学习内容本原性理解，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，采用模型认识的图示，形成结构化的认识。图5是“元素周期律”内容的结构化图示。

图5 “元素周期律”学习内容的结构化图示

图5反映了从“元素在周期表位置、元素性质、原子结构”三者关系认识“元素周期律”的思路，即原子结构决定元素在周期表的位置，由元素在周期表中的位置可以猜想元素的性质。元素周期表是元素周期律的认知模型，学生要在头脑中将元素纳入元素周期表，根据表中的位置认知元素性质，这既是认识元素性质的思维方法，更是学生认识与解决与元素性质有关的化学问题的模型认知。该结构化认识包含元素周期律蕴含的学科思维方式方法，即科学探究与证据推理。

4.再设真实情境，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，提炼出真实问题，运用所学知识解决实际问题，在实现知识迁移和有效运用的同时，形成自己的具有探索性的见解、甚至质疑，诊断并发展学生学科核心素养。

比如，学习化学反应与热能后，再设真实情境，给出两份资料。

资料1：单位质量燃料燃烧放出的热量：煤炭32000 kJ/kg，液化石油气46000 kJ/kg，煤气3500 kJ/kg，天然气9000 kJ/kg。

资料2：煤炭主要含有碳、氢、氧、氮和硫等元素，以及极少量磷、氟、氯和砷等元素。液化石油气是丙烷、丁烷等烃类混合物，并含有硫化物。煤气的主要成分有氢气、甲烷、一氧化碳等。天然气主要成分是甲烷。

提出问题：家庭燃料的变迁是从煤炭逐渐到液化石油气、煤气、天然气，这是为什么？

学生解决问题的认识角度分别是：

认识角度1：控制环境污染。煤炭中含有氮、硫元素，燃烧产物有污染；液化石油气中含有硫化物，燃烧产物有污染。

认识角度2：充分利用热能。煤炭是固体，不如气体燃烧充分。

认识角度3：安全性。液化石油气比空气重，泄漏后向下扩散，易引发爆炸。

认识角度4：质能比。单位质量的煤气燃烧放出的热量最少。

如此，学生深刻理解如何充分有效利用能源，诊断并发展了学生宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、科学态度与社会责任等核心素养。

四、学习评价需要采用嵌入式

在课堂中，教师要善于采用提问与点评、问题解决等方法，开展嵌入式评价，诊断并发展学生对所学知识的结构化水平，学科价值和社会价值的认识水平，学科思维、核心素养发展水平，并以恰当而有效的方式将评价结果反馈给学生。

比如，在学习“电解质电离”这一节内容时，教师采用提问方式实施嵌入式评价。

【问题1】氯化钠固体加入蒸馏水中，你认为引起溶液导电增强的原因是什么（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2】从电解质电离成离子的事实，你认为可以从哪一种角度认识物质（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3】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）。

上述采用的提问式嵌入评价，引领学生的学习超越电解质、电离的宏观现象的表层识记，站在质疑、批判、分析、评价的深度思维基础上，从微观探析的角度认识电解质、电离，此时学生不仅掌握了电解质、电离的概念，更了解了电解质在水溶液中导电性的本质，为物质的检验、分离、制备等问题的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，变化观念，科学探究等的学科核心素养水平。

学生学科核心素养的培育不是一蹴而就的，需要日复一日的学习内容结构化，知识教学素养化的课堂深度学习。教师在实施基于学科核心素养的深度学习的教学过程中，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，实行“教、学、评一体化”。