裴友鳳
一、問(wèn)題的提出
基于對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的實(shí)驗(yàn)研究,美國(guó)學(xué)者Ference Marton 和Roger Saljo 于1976年最早提出了兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)概念:深度學(xué)習(xí)和淺層學(xué)習(xí)。我國(guó)對(duì)深度學(xué)習(xí)的研究起步較晚,黎加厚教授(2005年)對(duì)深度學(xué)習(xí)進(jìn)行了界定:在理解學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,學(xué)習(xí)者能夠批判性地學(xué)習(xí)新的思想和事實(shí),并將它們?nèi)谌朐械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)中,能夠在眾多思想間進(jìn)行聯(lián)系,并能夠?qū)⒁延械闹R(shí)遷移到新的情境中,作出決策和解決問(wèn)題的學(xué)習(xí)。也有學(xué)者提出深度學(xué)習(xí)注重批判理解、強(qiáng)調(diào)信息整合、促進(jìn)知識(shí)建構(gòu)、著意遷移運(yùn)用、面向問(wèn)題解決等五個(gè)基本特征。
目前筆者所在校高中化學(xué)課堂中普遍存在一些令人不太滿意的現(xiàn)象:以知識(shí)為主,學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和興趣不高,被動(dòng)聽(tīng)講;課堂上學(xué)生的活動(dòng)較少,科學(xué)探究活動(dòng)流于形式,師生間、學(xué)生間真正的互動(dòng)交流很少。學(xué)生仍是機(jī)械記憶、碎片化的學(xué)習(xí),對(duì)化學(xué)知識(shí)形不成系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的體系。教師教學(xué)就事論事,對(duì)學(xué)科課堂整體理解不夠,關(guān)注教學(xué)技能較多,關(guān)注學(xué)科思想方法較少。高中化學(xué)教學(xué)更多的是應(yīng)試導(dǎo)向,復(fù)習(xí)課、習(xí)題演練偏多,過(guò)多關(guān)注學(xué)生的解題技巧訓(xùn)練,較少關(guān)注學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。教學(xué)中存在的這些問(wèn)題,導(dǎo)致學(xué)生獲得更多的是事實(shí)性知識(shí),對(duì)知識(shí)的淺顯理解,運(yùn)用知識(shí)解決新問(wèn)題的能力偏弱,學(xué)習(xí)動(dòng)力不足,學(xué)習(xí)過(guò)程中思維深度不夠。為此,教學(xué)需要關(guān)注學(xué)生已有知識(shí),從學(xué)生熟知的真實(shí)情境中提供感性材料,與課本相關(guān)知識(shí)有機(jī)關(guān)聯(lián),通過(guò)連續(xù)性問(wèn)題以及對(duì)問(wèn)題結(jié)論的追問(wèn),制造認(rèn)知沖突,引發(fā)學(xué)生深入思考,促進(jìn)學(xué)生經(jīng)歷從實(shí)驗(yàn)探究到理論分析,從宏觀辨識(shí)與微觀本質(zhì)分析的學(xué)習(xí)體驗(yàn),有助于提高學(xué)生研究問(wèn)題的深度,促進(jìn)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。
二、 研究的意義
學(xué)生在課堂中“深度學(xué)習(xí)”的表現(xiàn):全身心投入、充滿好奇的專注、困惑時(shí)不折不撓地鉆研,學(xué)生既有獨(dú)立性、批判性又有合作性。這樣的課堂是教育工作者的共同追求,也是本課題迫切需要研究的。
1.促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變,利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的實(shí)踐和體驗(yàn)
在信息化時(shí)代,學(xué)生可以很容易地從各種途徑獲得知識(shí),但對(duì)知識(shí)缺少理解、實(shí)踐和內(nèi)化。課堂教學(xué)應(yīng)該給學(xué)生提供機(jī)會(huì)對(duì)知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐和體驗(yàn);教師在學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的作用,不能僅僅是傳授知識(shí),更應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題,幫助學(xué)生建立化學(xué)學(xué)科的思想方法。 以“真實(shí)情境”為驅(qū)動(dòng),把深度學(xué)習(xí)融入問(wèn)題的分析與解決過(guò)程之中,可以為學(xué)生深入理解知識(shí)、發(fā)展思維技能、學(xué)會(huì)運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題等提供有力支持。
2.利于教師專業(yè)素養(yǎng)的提高,為學(xué)生提供學(xué)習(xí)支架策略
在深度學(xué)習(xí)中,教師最重要的責(zé)任就是為學(xué)生提供支架,因?yàn)閷W(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)尚不完整或不穩(wěn)定,通過(guò)支架的作用可以促進(jìn)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)遷移到需要解決的問(wèn)題中。這就需要教師對(duì)學(xué)科知識(shí)的再理解,對(duì)教學(xué)知識(shí)的更新,對(duì)教學(xué)行為的轉(zhuǎn)變,特別是從教學(xué)理念到教學(xué)行為的轉(zhuǎn)變。只有將學(xué)生引向“深度學(xué)習(xí)”的“深度教學(xué)”,才是基于核心素養(yǎng)的教學(xué)觀點(diǎn)。
3.發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑,對(duì)新課程標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)踐層面的推進(jìn)具有重要的意義
我國(guó)課程標(biāo)準(zhǔn)要求培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng),通過(guò)中學(xué)化學(xué)課程的學(xué)習(xí),幫助學(xué)生形成“宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”5個(gè)方面的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。為了培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng),需要開(kāi)展原生態(tài)的教學(xué),有高階思維的深度教學(xué),才能實(shí)現(xiàn)知識(shí)教學(xué)的豐富價(jià)值,使學(xué)生知識(shí)學(xué)習(xí)與素養(yǎng)培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)同步發(fā)展。
三、“真實(shí)情境促進(jìn)高中化學(xué)課堂中深度學(xué)習(xí)”教學(xué)模式實(shí)踐初探
基于真實(shí)情境產(chǎn)生需要解決的問(wèn)題,問(wèn)題解決指向具體要完成的任務(wù),通過(guò)問(wèn)題求解的學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。情境的選取需要關(guān)注情境的真實(shí)性、關(guān)聯(lián)性、問(wèn)題性、過(guò)程性等特征;問(wèn)題的設(shè)計(jì)則要關(guān)注問(wèn)題之間的邏輯關(guān)系、問(wèn)題的思維水平以及如何利用課堂中生成的問(wèn)題;整個(gè)教學(xué)內(nèi)容的組織應(yīng)關(guān)注是否使學(xué)習(xí)者在新舊知識(shí)、概念和經(jīng)驗(yàn)間建立聯(lián)系,是否要求學(xué)習(xí)者將他們的知識(shí)納入到相關(guān)的概念系統(tǒng)中(如圖1所示)。
本節(jié)課的教學(xué)打破了傳統(tǒng)思路,以“真實(shí)情境”構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容主線,以連續(xù)性問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)引發(fā)深入探究,選用了生活中的實(shí)際問(wèn)題“腎結(jié)石的預(yù)防與治療”為情境素材,以“我的朋友得了腎結(jié)石,醫(yī)生建議多喝水(任務(wù)1:發(fā)現(xiàn)溶解平衡)——飲食建議(任務(wù)2:體驗(yàn)溶解平衡)——過(guò)量食用草酸會(huì)怎樣、如何用藥物來(lái)治療腎結(jié)石(任務(wù)3:認(rèn)識(shí)沉淀轉(zhuǎn)化)”為主線,以草酸鈣為例,將難溶電解質(zhì)的溶解平衡相關(guān)知識(shí)融入其中。積極有效地情境創(chuàng)設(shè)顯然有助于學(xué)生對(duì)抽象知識(shí)的學(xué)習(xí),教學(xué)不僅要重視“抽象知識(shí)情境化”,更要關(guān)注“情境知識(shí)抽象化”,二者兼顧方能讓學(xué)生在順利理解沉淀溶解平衡知識(shí)的基礎(chǔ)上,合理地把握知識(shí)的本質(zhì),理解知識(shí)是怎樣的以及為什么是這樣。本節(jié)課主要教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)如下:
任務(wù)1 發(fā)現(xiàn)溶解平衡
【情境問(wèn)題1】
你了解腎結(jié)石嗎?為預(yù)防腎結(jié)石,醫(yī)生為何建議多喝水?
【資料1】腎結(jié)石成分表(腎結(jié)石成分中90%為草酸鈣CaC2O4,還有少量碳酸鈣CaCO3、磷酸鈣Ca3(PO4)2和尿酸鹽)。
【問(wèn)題1.1】草酸鈣能溶解嗎?
【實(shí)驗(yàn)1】探究草酸鈣的溶解性
【演示實(shí)驗(yàn)】在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,教師引入鈣試劑,通過(guò)蒸餾水(不含鈣離子)、農(nóng)夫山泉(含鈣離子)進(jìn)行演示鈣試劑對(duì)鈣離子的顯色反應(yīng)。
【問(wèn)題1.2】草酸鈣的濁液中存在哪些微粒?它們之間存在著什么關(guān)系?
【追問(wèn)】類比化學(xué)平衡的特征,描述難溶電解質(zhì)溶解平衡的特征。
“腎結(jié)石”引入本課,腎結(jié)石與生活聯(lián)系較緊密,涉及每個(gè)人自身的預(yù)防或者治療,學(xué)生普遍表現(xiàn)出較高研究興趣。認(rèn)知沖突的焦點(diǎn)將集中在草酸鈣的溶解性上。在這種認(rèn)知沖突下,學(xué)生會(huì)主動(dòng)思考解決方法,對(duì)草酸鈣的溶解性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。借助鈣試劑發(fā)現(xiàn)草酸鈣少量溶于水,引導(dǎo)學(xué)生從微觀角度思考草酸鈣的溶解過(guò)程,有助于揭示微觀本質(zhì)。
運(yùn)用之前所學(xué)的化學(xué)平衡知識(shí)為指導(dǎo),認(rèn)識(shí)溶解于水是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡,幫助學(xué)生建立沉淀溶解平衡的模型。介紹溶度積常數(shù)為后續(xù)學(xué)習(xí)提供工具支持。在上述過(guò)程中,將新知識(shí)“難溶電解質(zhì)的溶解平衡”納入學(xué)生已有知識(shí)“化學(xué)平衡”體系中,關(guān)注知識(shí)的聯(lián)系,有利于促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。
任務(wù)2:體驗(yàn)平衡移動(dòng)
【情境問(wèn)題2】既然在腎結(jié)石患者體內(nèi)存在這樣的溶解平衡,請(qǐng)給腎結(jié)石患者提出飲食方面的建議。
【問(wèn)題2.1】你能從微觀的角度予以解釋嗎?
【問(wèn)題2.2】預(yù)防腎結(jié)石要控制Ca2+和C2O2-4的濃度,Ksp就是腎結(jié)石患者體內(nèi)的警戒線,針對(duì)以上飲食建議進(jìn)行定量的分析嗎?
學(xué)生提出的上述飲食建議主要基于沉淀溶解平衡的定性分析,而在任務(wù)1中已經(jīng)學(xué)習(xí)了溶度積Ksp,引導(dǎo)學(xué)生將Ksp遷移到定量分析飲食建議上,從定性和定量?jī)蓚€(gè)角度加深對(duì)問(wèn)題的理解。
任務(wù)3:CaCO3轉(zhuǎn)化為CaC2O4
【情境問(wèn)題3】過(guò)量食用含C2O2-4的物質(zhì),會(huì)怎樣?
【問(wèn)題3.1】如何從理論上予以證明:CaCO3的質(zhì)量是否發(fā)生變化?
【問(wèn)題3.2】我們從理論上證明了這一轉(zhuǎn)化:CaCO3沉淀可以變成CaC2O4沉淀,如何從實(shí)驗(yàn)的角度驗(yàn)證這一轉(zhuǎn)化?
【實(shí)驗(yàn)2】探究沉淀的轉(zhuǎn)化:碳酸鈣轉(zhuǎn)化為草酸鈣。(鈣試劑作為現(xiàn)象的顯色劑)
認(rèn)識(shí)沖突的焦點(diǎn)在于的質(zhì)量是否改變,通過(guò)分析將兩個(gè)孤立的沉淀溶解平衡建立聯(lián)系,并從定性和定量?jī)蓚€(gè)角度展開(kāi)討論:平衡移動(dòng)、Qc與Ksp的量化關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)2的驗(yàn)證中,由于碳酸鈣和草酸鈣沉淀物均為白色,無(wú)法直接觀察到轉(zhuǎn)化現(xiàn)象,將環(huán)節(jié)1中的鈣試劑遷移到此,完成沉淀轉(zhuǎn)化的驗(yàn)證。
任務(wù)4:學(xué)以致用
【情境問(wèn)題4】為緩解病痛,如何用藥物治療腎結(jié)石?
【資料2】口服鎂制劑(氯化鎂溶液)可減緩結(jié)石患者的病痛。研究發(fā)現(xiàn)每日服用鎂,可減少90%的腎結(jié)石復(fù)發(fā)率。雖然鎂和鈣一樣,皆可與草酸根結(jié)合。但與草酸鈣不同的是,草酸鎂不會(huì)形成“令人疼痛”的結(jié)石,另外草酸鎂更易排出體外。
【問(wèn)題4.1】口服鎂制劑(氯化鎂溶液)可減緩結(jié)石患者的病痛,你能從微觀的角度進(jìn)行解釋嗎?如何表達(dá)?
在這種開(kāi)放問(wèn)題上,學(xué)生會(huì)自主運(yùn)用沉淀溶解平衡知識(shí)進(jìn)行深入研究,繼續(xù)加深對(duì)概念的理解與運(yùn)用,將沉淀轉(zhuǎn)化的這部分知識(shí)進(jìn)行學(xué)以致用。
四、教學(xué)反思與研究建議
由于沉淀溶解平衡知識(shí)在實(shí)際生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究中的應(yīng)用十分廣泛,加之沉淀溶解平衡知識(shí)本身涉及的知識(shí)儲(chǔ)備較多,導(dǎo)致這一內(nèi)容成為高中化學(xué)教學(xué)的中難點(diǎn)之一。
1.圍繞本節(jié)課的核心內(nèi)容,教學(xué)中將生活中的實(shí)際問(wèn)題情景與難溶電解質(zhì)的溶解平衡相關(guān)知識(shí)有機(jī)關(guān)聯(lián),通過(guò)連續(xù)性問(wèn)題以及對(duì)問(wèn)題結(jié)論的追問(wèn),制造認(rèn)知沖突,引發(fā)學(xué)生深度思考,促進(jìn)其深度學(xué)習(xí)。
2.合理發(fā)揮已有認(rèn)知的積極作用,盡量消除不利影響。教學(xué)中,可以充分利用學(xué)生已有認(rèn)知中“溶解度”“飽和溶液”“化學(xué)平衡”等概念,建立清晰而豐富的新舊概念聯(lián)系,準(zhǔn)確把握沉淀溶解平衡的內(nèi)涵與外延。
3.重視宏觀與微觀相結(jié)合的教學(xué),重視學(xué)科理性思維與感性體驗(yàn)的融合。要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)沉淀的溶解平衡,首先需要讓學(xué)生形成如下的概念,即沉淀不是完全不溶于水,在水中也能溶解,只是溶的較少。草酸鈣是難溶物,在水中是有少量溶解的。如何讓學(xué)生信服這一事實(shí)呢?在實(shí)驗(yàn)1中,引入對(duì)鈣離子較為敏感的鈣試劑,通過(guò)鈣試劑的顯色反應(yīng),較為直觀地呈現(xiàn)了草酸鈣濁液中存在鈣離子,以此為證據(jù)通過(guò)進(jìn)一步分析,可以說(shuō)明草酸鈣加入水中形成的濁液是一個(gè)CaC2O4、Ca2+、C2O2-4共存的體系,是一個(gè)平衡體系。在討論沉淀的轉(zhuǎn)化方面,在實(shí)驗(yàn)2、實(shí)驗(yàn)3中,學(xué)生也自然想到借助鈣試劑指示溶液中鈣離子形態(tài)的變化,從而證明沉淀發(fā)生了變化。鈣試劑的引入,能將微觀鈣離子的變化轉(zhuǎn)化為顯性的、可視的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。通過(guò)宏微符的結(jié)合,有助于學(xué)生理解沉淀溶解平衡及其移動(dòng)的微觀本質(zhì),豐富和發(fā)展學(xué)生對(duì)化學(xué)平衡的理解。
4.對(duì)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià),改變了以往單一的試題檢測(cè)方式,采取了多樣化的評(píng)價(jià)方式,評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的認(rèn)知過(guò)程、參與過(guò)程、合作過(guò)程,同時(shí)將所學(xué)知識(shí)與生產(chǎn)生活實(shí)際相結(jié)合進(jìn)行了結(jié)果性評(píng)價(jià)。
評(píng)價(jià)一:過(guò)程性評(píng)價(jià)——活動(dòng)記錄單。主要在于了解學(xué)生的認(rèn)知過(guò)程、參與過(guò)程、合作過(guò)程(見(jiàn)表1)。
評(píng)價(jià)二:結(jié)果性評(píng)價(jià)——難溶電解質(zhì)的溶解平衡相關(guān)知識(shí)評(píng)價(jià)。
教師僅僅教給學(xué)生應(yīng)該知道的學(xué)科內(nèi)容是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,更重要的是要給學(xué)生提供思考、實(shí)踐與應(yīng)用的機(jī)會(huì),教會(huì)學(xué)生如何獲得知識(shí)。以“真實(shí)情境”為驅(qū)動(dòng),把深度學(xué)習(xí)融入問(wèn)題的分析與解決過(guò)程之中,可以為學(xué)生深入理解知識(shí)、發(fā)展思維技能、學(xué)會(huì)運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題等提供有力支持。讓學(xué)生在學(xué)科理性思維的發(fā)展中建構(gòu)科學(xué)知識(shí),在科學(xué)知識(shí)形成的體驗(yàn)中習(xí)得認(rèn)識(shí)世界的學(xué)科視角和解決具體問(wèn)題的學(xué)科素養(yǎng)。要將“難溶電解質(zhì)的溶解平衡”的深度學(xué)習(xí)模式廣泛應(yīng)用到化學(xué)課堂中,還需要后續(xù)大量的研究與實(shí)踐。對(duì)教師而言,在整合教材、開(kāi)發(fā)教材、團(tuán)隊(duì)合作等反面的能力提出了更高的要求。
(收稿日期:2018-12-25)