深度学习视域下化学核心素养培养的实践研究

刘彩雯

摘 要：深度学习是培养学生核心素养的有效方式。本文在阐述化学知识的深度、化学思维的深度后，结合案例研究法，归纳总结在课堂中推行深度学习的可行性方式。基于实验探究的学习、问题解决的学习、实际应用的学习创设真实情境，使深度学习落地，落实和发展学生的核心素养。

关键词：化学;核心素养;深度学习的方式

在我国新时代高等教育变革进程中，核心素养理念受到广泛关注。深度学习要求学生通过主动探索和创新深化知识理解，从而掌握知识之间的紧密联系，以便于更好地处理现实问题。深度学习所注重的价值和核心素养中所强调的必备品质、关键能力有着密不可分的关联。因此，研究深度学习理论，并在教学实践中着力推动学校开展深度学习活动，不但有助于培养学生构建化学知识系统，还可以提升学生终身发展的学习品质，以及核心素养。本文以苏教版的化学反应原理专题二第二单元“化学平衡状态”为主要探究对象，探究如何实现深度学习，提升学生的核心素养。

一、深度学习的意义

2014年3月，我国教育部提出将组织研究各学段学生发展核心素养体系，把核心素养培养放在推进教育课程变革、实现立德树人目标的最基本地位[1]。化学学科核心素养中科学探究与创新意识是化学核心素养的实践基础，证据推理与模型认知是化学核心素养的思维核心，宏微结合与变化平衡是化学核心素养的学科特征，科学态度与社会责任是化学核心素养的价值立场。上述素养将化学知识与技能的学习、化学观念与思想的建构、科学探究与解决问题能力的发展、创新意识和社会责任感的形成等方面的要求融为一体，形成完整的化学学科核心素养体系。学生核心素养的培养，必须要进行高阶思维的深度教学，才能获得完整的知识系统、实现学生知识掌握和素养培养共同发展。在信息化时期，学生虽然能够非常方便地从各种渠道获取化学知识，但是由于缺乏对知识的理解、实践和内化，因此课堂教学中需要教师为学生创造对化学知识进行实践和体验的机会，指导学生解决实际问题，从而帮助学生形成化学学科的正确思维方式，深化深度学习的学习过程。

二、化学知识的深度

化学知识的深度是化学课堂深度教学的重要前提，教师在教学设计时要注意：

（一）重视学生对化学核心概念的掌握，虽然化学知识点相对零碎，但有大部分知识的核心概念都是相通的，如高中阶段的难点化学平衡、弱电解质的电离平衡、水的电离平衡等，虽然讨论的是不同的问题，但是它们都涵盖在“平衡”这一学科概念之下，所以在学生刚接触“平衡”这一概念的时候，需要在教师的引导下学习知识的本质，深入理解，在后续的学习过程中才能更好地融会贯通，減少学习的陌生感和难度。

（二）注重化学知识之间的内在联系，依据学生现有的认知特点和认知程度，逐层深入地思考和探究化学知识的建立过程，进而形成完整严谨的知识体系。

（三）加深对化学知识的理解，进行一定程度的拓展和提升，让学生在生活应用中对所学的化学知识进行整合、深化和提高，促进学生认识的发展。

三、化学思维的深度

将高考评价体系中考查的教育目标凝练，主要分为“核心价值、学科素养、关键能力、必备知识”四层考核内涵，其中“关键能力”是指面临与专业领域有关的生活实践或学习探究等重大问题情境时，高效地认识提问、剖析问题、解决问题时所必须具备的能力[2]。

化学学科的关键能力主要是理解与辨析、分析与推理、归纳与论证、探究与创新能力等。要培养学生这些方面的能力，促进学生深度学习，培养学生的高阶思维是关键[3]。教师需要注意以下几个方面：

（一）实验探究，交流探讨。化学是一门依托化学实验的基础学科，在探究实验过程中学生必须更加深入地掌握化学知识的实质，在实验过程中积极思考，在合作交流过程中培养思维，化被动接收为主动学习，持续探究，求实创新，培养质疑和实验验证，以及知识迁移等方面的能力，促进学生深度学习。

（二）问题引领，启发思维。在教学中教师可以根据教学情境设置问题，通过由浅入深的提问，启发学生进行深入思考，让学生从浅层理解上升到高阶思维，提高学生思维能力。

（三）给足空间，独立思考。教师在知识重难点的讲授过程中要给予学生一定的思考时间，鼓励同学之间的交流，在交流和讨论的过程中深入学生思考知识的深度。

（四）总结归纳，迁移应用。引导学生将所学的知识进行总结归纳，形成体系;利用所学的知识应用于生活实际问题，培养学生知识的迁移和学以致用，在解决实际问题中加深对化学知识理解，锻炼思维。

四、深度学习的方式

深度学习开展的关键是让学生深度参与教学过程，在学习的过程中自主对所学知识进行深入研究、在原有理解的基础上进行深化，在此过程中将知识点进行有机整合，从而完成知识体系的建构。真实情境的构建要基于探究的学习、基于问题解决的学习、基于实际应用的学习，帮助学生获得更多自主学习的体验，是深度教学的有效方法。

（一）基于探究的学习创设真实情境

在苏教版化学反应原理专题二第2单元“化学平衡状态”教学时，学生虽然通过必修二的学习已经对“化学平衡状态”有了一定的了解，但是对平衡状态的建立过程，以及平衡状态的本质认识得还不够透彻。笔者在设计这部分内容时，首先利用学生已经了解可逆反应的特点这一知识点，从学生的就近发展区入手，设计实验探究内容：已知2Fe3++2I-=2Fe2++I2，探究此反应是否为可逆反应？讨论并设计出实验方案加以验证。实验药品：0.1mol·L-1KI溶液，0.1mol·L-1FeCl3溶液，KSCN溶液，K4Fe（CN）6溶液。（信息提示：Fe3+遇K4Fe（CN）6溶液产生蓝色沉淀。）

教学过程中教师可以先给足学生时间进行讨论和交流实验方案，如果学生最开始并不知道设计方案应该从哪个角度考虑，可以通过设置一些问题进行提示：1.假设反应能彻底进行，反应后混合物中肯定有什么物质？可能有什么物质？2.假设这个反应不能彻底进行，反应后混合物中肯定有什么物质？可能有什么物质？3.通过检验什么物质的存在可以判断出这两种假设哪种成立？

通过思考和讨论学生明晰了实验的方向，可以鼓励学生阐述实验方案，教师进行适当的点评和指导。例如，如何检验反应物是否同时存在，是否需要检验两种反应物，在这一点可以稍加引导：在药品的取用上可以通过让一种反应物过量，另一种反应物不足，只需通过检测反应后的混合物中不足的反应物还有残留就能证明反应不能彻底进行。那选择哪一种反应物过量，哪一种不足呢？学生很容易发现检验Fe3+更容易。在学生讨论和交流的基础上，在一些细节的地方稍加引导，形成较为完整的实验方案：向2mL0.1mol·L-1KI溶液中加入2滴0.1mol·L-1FeCl3溶液，观察现象;将所得溶液分成3份，一份作为参照，往另一份中滴加2滴碘水，第三份中滴加2滴KSCN溶液或K4Fe（CN）6溶液，观察现象。

在实验操作过程中尽量让学生操作，过程中的生成性资源也是促进学生深度学习的契机。比如：在检验Fe3+时，学生习惯性选择KSCN溶液，但由于反应中产生I2单质，溶液呈棕黄色，溶液本身颜色较深，往反应后的溶液中滴加KSCN溶液检验Fe3+离子，溶液颜色变化可能不明显;有些同学根据信息提示选择用K4Fe（CN）6溶液检验，发现现象更为明显。让学生参与实验操作，不仅提高了学生的学习兴趣，拓宽了学生的思维，还培养了学生树立严谨的科学精神。

通过以小组为单元进行实验探究，能充分调动学生的学习积极性，在互动和讨论中促进每位学生更主动地参加教学活动，在实验过程中培养学生的观察分析能力;在实验探究过程中，细节处细细推敲，逐步引导，层层追问，能够引导学生深入思考，拓宽思维，逐步培养学生以宏微结合的思维角度，利用证据推理的逻辑思维方法，处理综合复杂问题，促进学生深度学习。小组学习对学生的归纳能力、分析推理能力、合作能力、实验探究能力、自学能力、同学之间交流与合作的能力等都得到了很好的体现，也进一步培养学生严谨科学的探究精神和科学态度。

（二）基于问题解决的学习

当学生经过探究实验，掌握了可逆反应的基本特性后，通过设置问题顺势引导学生思考可逆反应的过程，以及反应进行不彻底的原因，促进学生在了解了表征知识后上升到思维层面，通过深度思考和高阶思维活动，主动建构知识体系。

【思考与交流1】可逆反应的反应过程是怎样的？反应进行不彻底的原因是什么？

引导学生充分交流与讨论，从反应的本质中寻找原因。通过引导和讨论，学生形成以下几个观点：

1.只有一部分的SO2与O2发生化学反应。

2.SO2与O2完全反应生成SO3后，SO3又重新生成SO2。

3.SO2与O2反应生成SO3的同时，SO3也反应生成SO2和O2。

【思考与交流2】SO2与O2是单向反应还是双向反应？可以通过什么实验进行验证。

【观察与思考】图片展示以18O2作为反应物在一定条件下与SO2发生反应后18O的存在：

S18O2、SO2、S18O3、18O2、O2等。

【结论】通过同位素原子示踪法可以发现18O不仅仅存在于生成物S18O3中，反应物S18O2中也有18O，说明SO2与O2的反应是双向的。

【思考与交流3】通过什么方法可以判断是观点2正确，还是观点3正确。

【学生活动】根据给出的数据：起始浓度分别为1mol/L、0.5mol/L的SO2与O2，在密闭容器中发生反应，每十分钟容器中SO2、O2、SO3三种物质的浓度，画出c-t图：SO2、O2、SO3三种物质浓度随时间的变化曲线以及v-t图：反应过程中反应速率（V正）和逆反应速率（V逆）随时间变化曲线。

【结论】通过所画c-t图学生发现SO3的浓度随着时间的变化一直增大后保持不变，说明观点2不成立，观点3成立。

【思考与交流4】分析所画图表，该反应到什么时候达到了反应的限度？这时候反应是否结束？这时候为什么三种物质的浓度不再发生变化？

【结论】浓度不再发生变化的时候达到了反应限度，通过v-t可以得出达到反应限度时反应没有停止，而是达到了动态平衡。

通过“交流与思考”4个问题，以及“学生活动”的环节，由浅入深，由表及里，促进学生深度思考，引导学生以微观视角理解化学平衡状态的形成过程，促进学生深刻理解现象的本质，作图以及数据分析的设计很好地训练了学生的学科思维能力，便于学生理解抽象概念，培养宏微结合的观念，学生对可逆反应的本质，以及化学平衡状态的特征有了更深刻的认识，有利于学生知识结构的整合和建构，培养学生的高阶思维。

（三）基于实际应用的学习

化学平衡是化学中非常重要的概念，化学平衡也与我们的生活息息相关，在了解了化学平衡的相关概念后将化学平衡与我们的生产生活相联系，用本节课所学的知识解决生产生活中的问题，既能加深学生对所学化学知识的理解，强化学生对所学知识的内化，引发学生深入思考，能让学生真实地感受化学的存在，感受化学无处不在地影响着我们的生产生活，培养学生的科学精神与社会责任感。

在化学平衡状态下这部分内容的最后笔者设计了一些化学平衡在我们生产生活中应用的实例，创设真实情境，引发学生思考。实例一：“科学史话——关于炼钢高炉的尾气之谜。19世纪，人们发现炼钢炉出口含有大量的CO，最初认为是由于CO与铁矿石接触时间不够导致，为此，人们采取了增加炼钢炉高度的方法想使反应达到完全进行，但即使耗巨资增加高炉的高度，CO和铁矿石接触时间延长，炼钢高温炉顶产生的气体中CO的含量还是没有发生变化，造成了很大的浪费”。实例二：为什么可乐打开会冒出大量的气泡。实例三：大气臭氧层中的化学平衡。地球表面有大气层覆盖，离地面12km以上的高空有一臭氧层，但它是地球生命的保护屏障。我们知道，太阳辐射对生命危害极大的是紫外线。当太阳辐射通过臭氧层时，被吸收了约90%的紫外線，或者说把这些紫外辐射的能量转变为热量，使地面生命免受伤害。这其中的奥妙是什么？这些化学平衡在生活中的真实情境可以提高学生的学习兴趣，促进学生的深度思考，也可以引导学生通过课后查阅资料了解更多的知识，完善自己的知识系统，拓宽学生的思维，激发学生的深度学习。

结束语

深度教学开展的关键就是使学生在已经掌握概念的基础上继续探索提问，完成自身知识的建构、问题解决和反思提升[4]，进而完成概念的转变和知识的迁移。在这个过程中，引领学生将认识任务转变为学习任务，运用情境构建等教学方式，激发学生主动参与学习，引发学生的认知冲突，帮助学生建立更科学的知识体系。经过教学设计中的实验探究的设计、问题设计，以及应用拓展，逐步引导与激发学生独立思考，逻辑分析问题，使所学知识得以继续稳固与加强。从宏微结合、证据推理的思维方法，逐步掌握结构化的化学核心知识，从而形成运用化学的学科思维解决问题的思维方式，提升学生的核心素养。

参考文献

[1]《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》节选[J].教育科学论坛，2017（20）：3-5.

[2]教育部考试中心.“中国高考评价体系”[S].北京：人民教育出版社，2019.

[3]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）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[4]郭元祥.论深度教学：源起、基础与理念[J].教育研究与实验，2017（3）：1-11.