基于深度学习理论突破教学难点——以“化学反应与电能”为例

王良 李莹

吉林师范大学化学学院 吉林四平 136000

本文通过对人教版高中化学教材必修二中第六章“化学反应与能量”的第一节“化学反应与能量变化”这一课的教学研究，分析突破教学难点的方法，基于深度学习理论给出一些建议，为教师提供一些可行方法将深度学习理论运用于日常教学。引导深度学习是培养学生核心素养、突破教学难点的一种重要途径，教师转变教学观念，学生转变学习方式，形成师生学习共同体，促进深度学习，并同时使用一些策略在日常教学中引导学生进行深度学习。

1 背景介绍

1.1 深度学习

1956年，布鲁姆提出学习具有深层和浅层之分，首次涉及了深度学习的概念。深度学习理论被正式提出是在美国学者马顿和萨尔约于1976年提出的，他们通过对大学生阅读的研究调查发现，学生在阅读时只有进行深层探究才会挖掘到文章的内涵，否则只能看到问题的浅层表象，在发表的《学习的本质区别：结果与过程》中，他们把学习过程分为“深度处理”和“表面处理”两个级别[1]，此后众多学者开始对深度学习进行了一系列研究。我国对深度学习的研究领域可以归纳为四类：深度学习的教学策略、教学实践、教学评价以及信息时代下的深度学习研究[2]。在当前发展核心素养的教育背景下，探究深度学习的意义和策略有助于深化课程改革，在实际教学中如何引导学生深度学习进行深度教学也是学者和教育工作者们的共同关注点。

“深度学习”与“浅层学习”是相反的一对概念，在学习过程中，“浅层学习”是一种常见现象，其特征为：一是不关注知识间的联系，只对知识进行简单的理解和记忆；二是被动地接受知识，不主动与已有知识建立联系。更直观地表现为学生常单一片面地学习某个知识点，不能与已学知识和已有的经验建立联系。而“深度学习”是在浅层学习的基础上更注重建立各科各类知识之间的联系，从而形成一个知识体系，更有助于学生对新知识深层次的理解、掌握和应用，因此教师应引导学生进行深度学习，自发地将新旧知识建立联系，从而降低对知识的理解难度。

1.2 教学难点

教学难点本意是指教师难教、学生难以理解的知识或难以掌握的技能。教学难点主要有两种形成原因：一是由于知识本身复杂抽象，与学生本身已有的认知水平与教学目标之间存在差距、与学生原有认知存在矛盾造成的学生理解困难[3]；二是由于学生本身基础薄弱，而知识间是相互联系的，学生孤立地学习知识点，不能建立新旧知识的联系，导致学习效率低而形成教学难点。因此在教学过程中找到学生学习难点、帮助学生突破自身理解障碍、针对难点进行合理的教学，从而引导学生化解难点并获得克服难点的能力是关键。

1.3 现状分析

目前高中化学学习现状存在一些不足：(1)较少主动学习，不能积极主动地探索知识的深层含义，只停留在知识表面。(2)不注重知识间的联系，只对知识进行单独的理解和记忆。(3)不善于运用知识，学生常不能将知识整合成体系并用于解决综合类问题。总之，目前学生存在着“浅层学习”的现象，直观地表现为常单一片面地学习某个知识点，不能与已学知识和已有的经验建立联系并进行综合运用[4]。

此外，经过调查分析得出结论：学生对化学充满兴趣，认为该学科难度适中、具有挑战性；学生认为学习化学知识时需要理解而不是简单背诵，说明学生整体认为学习化学知识需要理解，这表明学生大多数不会在浅层阶段学习化学；学生具有质疑精神，在学习时能够思考，具有发现问题的能力，可以进一步促使自身学习知识、构建知识体系去寻找解决问题的方法；学生整体的预习情况较差，这与学生的学习任务繁重、学习习惯较差等因素有关。学生不能充分预习会导致学生化学课上被动接受知识，阻碍学生形成自己的知识体系；学生不能较好关联所学的新旧知识，可能的因素有知识本身的关联性较弱、学生所学知识较少、学生没有构建知识体系的意识和能力等，学生不能联系新旧知识会阻碍其深度学习。

教学难点的形成与“浅层学习”有一定的关系，由于学生的单一片面学习造成对新知识理解困难，从而不易掌握和运用知识。因此，通过深度学习建立知识体系不但可以帮助学生突破理解新知识的障碍，也有助于学生逐渐形成学科思维和解决困难的能力。

2 “化学反应与电能”内容分析

2.1 内容分析

“化学反应与电能”这一课时内容是电化学的基础与核心。该节内容作为高中电化学的开端，涉及了物理学、初中化学以及高中化学必修一的知识内容，并为选择性必修一中的“化学反应与电能”奠定了知识基础，可以说该节知识是上述内容之间的“纽带”[5]。通过该节课的学习，学生将会建立由氧化还原反应、能量转换、元素化合物知识、电解质溶液、物质的量计算等内容形成的知识网络[6]。

2.2 难点分析

首先，该节课涉及的旧知识较多，学生可能存在遗忘的情况造成难以迁移，因此引导探究原电池的形成条件是一个教学难点；其次，学生从未接触过电化学知识，在原电池模型建立上存在困难，对原电池正负极判断、电子流向和电流方向这些知识点不好把握；最后，从电子转移的角度去理解化学能向电能的转化也是一个教学难点。

2.3 学情分析

(1)知识基础：学生已有了一定的基础，掌握了金属活动性、电解质溶液、氧化还原反应以及电路知识，但由于时间间隔较久学生可能会出现遗忘的情况，并且之前并未接触过电化学相关内容。

(2)能力基础：学生已经到了高中阶段，具备一定的抽象思维和逻辑推理能力。通过先前的培养，已初步具备实验探究能力，但学生的知识建构能力仍处于发展阶段。

(3)心理基础：高一学生正处于好奇心重、兴趣浓厚的阶段，喜爱探索新知，对于老师创设的情境代入感较强，并且能够积极主动地进行思考探究。

3 基于深度学习的教学难点突破

3.1 铺垫已有知识，准备深度学习

深度学习的前提是铺垫，教师在讲授新课时要温习旧知识，帮助学生形成系统的知识体系[7]。教材在编写时采用循序渐进、环环相扣的原则，新知识之前一定要有相关的知识基础，这样可以使学生把新旧知识串联起来，牢固掌握所学知识；另外，旧知识提取失败也是影响深度学习的主要原因。所以在“化学反应与电能”这节课中，铺垫旧知识是帮助学生理解、准备深度学习的前提。

教师可以通过多种方式铺垫旧知识：课前铺垫，一些记忆性较强的、逻辑性较弱的旧知识，如公式等，教师不需要在课上再次过多讲解，因此可以留作课前任务，让学生复习熟记。课上引导，如果新知识是先前旧知识的加深和延续，例如章节连续的知识或选择性必修知识的加深等，应进行简单的引导回顾，方式包括但不限于导学案、微课。随讲随提，综合性强的、涉及旧知识较多又都比较浅显、学生已经熟练掌握的知识内容，为了避免学生主动提取失败，可以随讲随提，这样不但可以帮助学生理解新知识，更有利于学生继续深度加工知识。该节课在铺垫旧知识时，氧化还原反应内容可以课前铺垫，采用“产婆术”的引导方式让学生自发想起电子转移的反应；电解质溶液和电路知识可以随讲随提帮助学生建立新旧知识间的联系。

3.2 激发新旧联系，引导知识迁移

深度学习的关键是建立新旧知识的联系，利用已有知识和思维去理解新知识以突破学习的障碍。在教学时教师可以正向引导和反向提示学生新旧知识间的关系。正向引导即向着二者联系的方向逐渐引导；反向提示是教师通过让学生在探索新知识时发现思路的错误之处，暴露与学生已有认知的矛盾，使其主动向反方向思考，从而寻找到知识的连接点。

例如，在该节课的知识联系中，教师直接正向引导学生通过电子转移的反应可以猜想到什么，学生会自然联想到所学的氧化还原反应；而在教学原电池实验探究时，可以先让学生尝试做实验，逐步试错后再引导学生思考实验中缺少的条件是与物理电路知识相联系的，自发探索出原电池的形成条件和实验的基本思路。

3.3 构建知识体系，深化学生理解

深度学习的结果是建构，在学生深度学习思想初步建立时，要及时帮助学生进行巩固，固化其深度学习的思维，让学生学习新知识时主动提取自己已有的知识和思维，从而加深对新知识的理解和应用，进而逐渐扩大和完善自己的知识体系。教师帮助学生构建知识体系的方法应遵循以下几个步骤：首先要传授学科分类、归纳方法，除教材中编写提及的以外，还可及时更新新兴的方式如“思维导图”“学习档案袋”等；其次要巩固知识，课后习题是常见的效率较高的方式；最后要培养学生的建构思维和解决问题的能力[8]，可以通过探究任务、小组活动等方式让学生自然建立起自己的知识体系，达到深度学习进而突破理解障碍[9]。

这节课学生需要构建一个知识体系，教师可以让学生对原电池的形成条件等知识进行归纳，课上设置习题使学生巩固对知识的理解。布置课后探究实验，即让学生自行设计一个原电池，学生在寻找实验用品时自然对原电池的形成条件会加深理解，加强对金属的活动性、电解质溶液以及电路知识等的掌握程度。

4 结论与建议

在教师教学过程中，教学难点始终是教师着重关注的对象，更是学生学习效果的重要影响因素。教师通过采用科学的教学方法进行教学以及对学生合理地进行引导和帮助，教学难点不再是难以突破的问题。深度学习理论运用于教学后，为教师设计教学难点的突破方式提供了新思路，也为学生建构知识体系提供了系统的指导。因此，采用深度学习的理论指导教学帮助学生降低了理解障碍，从而突破教学难点的方法是可行的。

教学难点的形成是由于多方面原因造成的，教师并不能完全利用深度学习理论去突破教学难点，要结合实际情况，本文的课例“化学能与电能”是经过教材与学情分析后才选择了运用深度学习理论去进行教学，突破其中部分教学难点。因此，教师在教学前应首先进行完善的分析，包括对课程知识的分析和对学生情况等的分析，教师的“教”和学生的“学”都可以基于深度学习理论，但是突破教学难点不能完全依赖于深度学习理论，教师应该在引导学生深度学习的基础上同时采用多种理论对教学进行指导，才能对培养学生学科核心素养起到更大的成效。

基于学情和教材分析，将深度学习理论运用于教学后，为教师设计教学难点的突破方式提供了新思路，也为学生建构知识体系提供了系统的指导，使教学难点不再是难点。

建议在引导学生进行深度学习突破难点的过程中遵循以下原则：

(1)在教学前应首先进行完善的分析，包括对课程、知识的分析和对学情的分析；

(2)应选择合适的教学方法去引导深度学习，可以采用多种理论对教学进行指导；

(3)教师的“教”和学生的“学”都要基于深度学习理论，教师自身也要注重知识体系的构建；

(4)实施过程中应随机应变，根据具体教学环境的不同制定适当的实施方法。

结语

本文基于深度学习理论，通过对高中部分教学内容的分析，研究了教师有效促进学生深度学习、突破教学难点的策略。但针对当前教学中存在的难点和阻碍学生深度学习的原因，需要结合更多研究数据和课程内容进行分析。通过分析并提出解决问题的对策，有利于教师引导高中学生化学深度学习，突破教学难点，促进学生核心素养的发展。