張發(fā)新

[摘要]提出深度學(xué)習(xí)的核心要素：真實的問題情境、主動運用批判性等高階思維、知識的意義建構(gòu)；根據(jù)劉知新先生有關(guān)化學(xué)教育價值的論述，提出了基于促進(jìn)學(xué)生“深度學(xué)習(xí)”，實現(xiàn)化學(xué)教育價值的化學(xué)教學(xué)內(nèi)涵及其實施策略。

[關(guān)鍵詞]深度學(xué)習(xí)；化學(xué)教育價值

[中圖分類號]G633.8[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]10054634（2016）020121041

問題的提出

近年來，“深度學(xué)習(xí)”這一學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)理念，引起教師和教學(xué)研究群體的普遍關(guān)注和高度重視，國內(nèi)不少學(xué)者對“深度學(xué)習(xí)”做過研究，認(rèn)為深度學(xué)習(xí)發(fā)生于真實性和批判性的情境之中[1]。也有認(rèn)為深度學(xué)習(xí)是一種主動的、批判性的學(xué)習(xí)方式，也是實現(xiàn)有意義學(xué)習(xí)的有效方式，要求學(xué)習(xí)者進(jìn)行理解性的學(xué)習(xí)、批判性的高階思維、主動的知識建構(gòu)、有效的知識遷移及真實問題的解決[2]。從中可以體會到“深度學(xué)習(xí)”的核心內(nèi)容：深度學(xué)習(xí)需要教師創(chuàng)設(shè)真實情境，引導(dǎo)學(xué)生主動地運用批判性等高階思維方式解決問題，并在解決問題的過程中實現(xiàn)知識的意義建構(gòu)。

化學(xué)教育“應(yīng)有助于學(xué)生主動構(gòu)建自身發(fā)展所需的化學(xué)基礎(chǔ)知識和基本技能，增進(jìn)對物質(zhì)世界的認(rèn)識，進(jìn)一步了解化學(xué)學(xué)科的特點；有利于學(xué)生體驗科學(xué)探究的過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的基本方法，加深對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識，發(fā)展創(chuàng)新精神和實踐能力；有利于學(xué)生形成科學(xué)的自然觀和嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度，更深刻地認(rèn)識科學(xué)、技術(shù)和社會之間的相互關(guān)系，樹立可持續(xù)發(fā)展的思想”[3]。認(rèn)真領(lǐng)會化學(xué)教育的三個“有利于”的課程性質(zhì)，積極實施基于“深度學(xué)習(xí)”的化學(xué)教學(xué)活動，有助于實現(xiàn)化學(xué)的教育價值：“從知識（或認(rèn)知）層面考察， 主要是化學(xué)知識的傳遞價值、啟智價值和約化價值；從動作技能層面來考察，可分為化學(xué)實驗研究的體驗價值、探索價值和規(guī)范價值；從情意態(tài)度層面來考察，主要是作為科學(xué)教育的激勵價值、養(yǎng)成價值和發(fā)展價值”[4]。鑒于此，筆者認(rèn)為基于促進(jìn)學(xué)生“深度學(xué)習(xí)”，應(yīng)從以下策略入手來促進(jìn)化學(xué)教育價值的實現(xiàn)。

2基于“深度學(xué)習(xí)”的化學(xué)教學(xué)策略

2.1創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生深度理解化學(xué)教育的認(rèn)知價值學(xué)校傳授的是結(jié)構(gòu)化和體系化的知識，其中必然貫穿一定的指導(dǎo)理論和方法論，這些理論和方法論都會對學(xué)生深度理解化學(xué)知識的認(rèn)知價值產(chǎn)生積極的促進(jìn)作用。化學(xué)知識不僅具有幫助學(xué)生認(rèn)識物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化、應(yīng)用及其創(chuàng)造，把握物質(zhì)世界與人類社會的和諧發(fā)展，而且具有促進(jìn)學(xué)生智力發(fā)展的功能?；瘜W(xué)知識的認(rèn)知價值體現(xiàn)在知識與智力活動間有著不可分割的聯(lián)系中。首先，化學(xué)知識是人類在各種社會實踐活動或科學(xué)實踐中獲得的對物質(zhì)性質(zhì)“宏觀現(xiàn)象、微觀本質(zhì)、符號表達(dá)”的認(rèn)識成果，是人類對事物進(jìn)行再認(rèn)識的基礎(chǔ)，是人類對物質(zhì)性質(zhì)及其變化的基本事實、基本原理、基本規(guī)律、基本觀念的總結(jié)與提升。只有掌握前人的認(rèn)識成果，才能更迅速、更深入地認(rèn)識和把握物質(zhì)性質(zhì)并創(chuàng)造新物質(zhì)，從而推動人類文明的發(fā)展。因而學(xué)校教育中不能忽視知識的傳遞價值，化學(xué)基礎(chǔ)知識傳授永遠(yuǎn)是化學(xué)教育的基本任務(wù)。其次，化學(xué)知識是人類智力活動的成果，每一點關(guān)于物質(zhì)性質(zhì)及其變化規(guī)律的認(rèn)識都閃爍著人類智慧的光芒。開展物質(zhì)性質(zhì)及其變化的實驗探究，記錄并解釋發(fā)生的真實現(xiàn)象，探究物質(zhì)性質(zhì)及其變化的基本規(guī)律，在這樣的過程中，學(xué)生在觀察、記憶、思維、假說、想象和推理等智力方面的能力都會得到發(fā)展。再次，自然界化學(xué)物質(zhì)多種多樣、人類創(chuàng)造的新物質(zhì)層出不窮，物質(zhì)性質(zhì)及其變化紛繁復(fù)雜，需要從分子、原子、離子等微觀粒子的角度揭示物質(zhì)性質(zhì)及其變化的本質(zhì)和內(nèi)在規(guī)律性，將物質(zhì)性質(zhì)及其變化中某些共同特征、或從物質(zhì)發(fā)生變化的現(xiàn)象中已經(jīng)分離出來的一般的、共同的屬性和特征結(jié)合起來，建立化學(xué)科學(xué)模型，形成簡約化的化學(xué)基本概念和基本觀念，從中發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的性質(zhì)及其變化是有序和有規(guī)可循的。由此可見，通過創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，形成認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生有效“運用批判性的思維”“主動建構(gòu)知識”等“深度學(xué)習(xí)”方式尋求問題解決的有效途徑和方法，從而促進(jìn)學(xué)生深度理解化學(xué)知識的認(rèn)知價值。下面以“鋁的相關(guān)反應(yīng)中能量變化”的主題探究活動為例加以說明。

1） 真實的情境：①觀察鋁片或鋁粉在純氧和空氣中燃燒、鋁熱反應(yīng)實驗現(xiàn)象；②觀察兩塊相同形狀、相同質(zhì)量的鋁片分別與100 mL 0.5 mol/LH2SO4和100 mL 1.0 mol/L HCl反應(yīng)速率；③分別測兩塊相同形狀、相同質(zhì)量的鋁片與100 mL0.5 mol/L H2SO4直接反應(yīng)和與銅片組成原電池后反應(yīng)液的溫度變化。

2） 認(rèn)知沖突：情境①問題：鋁是非?；顫姷慕饘伲瑸槭裁翠X片在空氣中或純氧中都不能燃燒？而鋁粉卻可以燃燒？常溫下鋁在空氣中能穩(wěn)定存在的原因是什么？鋁制品為何經(jīng)久耐用？情境②問題：兩種酸溶液的H+濃度相同，鋁片又沒有明顯差異，鋁片與鹽酸反應(yīng)速率大于鋁片與硫酸反應(yīng)速率，可能的原因是什么？如何證明？情境③問題：測出鋁與酸反應(yīng)都放熱，熱能從哪里轉(zhuǎn)化來的？原電池能量轉(zhuǎn)化的方式是什么？為什么組成原電池以后溶液溫度升高的值少了許多？

3） 認(rèn)知價值：情境①：金屬鋁是一種“親氧”元素，形成的氧化鋁既致密又耐高溫（熔點：鋁660 ℃、氧化鋁3 000 ℃）；物質(zhì)之間的接觸面積是影響化學(xué)反應(yīng)速率的重要因素；鋁粉在空氣或氧氣中都可以燃燒，是因為鋁片變成鋁粉表面積增大了許多，反應(yīng)速率也隨之增大；情境②：溶液的性質(zhì)與溶液中存在的微粒密切相關(guān)，宏觀現(xiàn)象往往都是微觀變化的外在表現(xiàn)。強調(diào)諸多“相同”是體現(xiàn)科學(xué)研究的一種基本方法——控制變量法。兩種酸溶液中陰離子不同，反應(yīng)速率不同的原因有兩種可能： SO42-抑制了反應(yīng)，或是 Cl-促進(jìn)了反應(yīng)。驗證的方法是在H2SO4溶液中添加少量NaCl固體或在鹽酸溶液中添加少量Na2SO4固體；情境③：化學(xué)能既可以轉(zhuǎn)化為熱能，也可以轉(zhuǎn)化成電能，能量在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中是守恒的。化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能可以不需要借助一定的裝置，但化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能需要借助一定的裝置。在一定裝置中化學(xué)能即使轉(zhuǎn)化成電能，也有一部分轉(zhuǎn)化成熱能，因此提高化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的效率是人們永恒的追求。

通過提出問題、分析問題、解決問題的過程體驗，引導(dǎo)學(xué)生將零散的知識進(jìn)行整合，并完成從具體知識向抽象知識的轉(zhuǎn)換，學(xué)生在上述問題解決過程中除了接受、領(lǐng)會鋁的性質(zhì)及其能量轉(zhuǎn)化的內(nèi)容外，還會主動吸收積淀在鋁的性質(zhì)知識中的智慧、才能和思維方式等，達(dá)到了舉一反三、聞一知十等深度理解化學(xué)知識認(rèn)知價值的學(xué)習(xí)效果。

2.2著意遷移運用，引導(dǎo)學(xué)生深入領(lǐng)會化學(xué)教育的實踐價值對“化學(xué)反應(yīng)速率的教學(xué)”，課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生“定性地掌握了反應(yīng)速率的概念，反應(yīng)速率的定量表示方法，定性地了解影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素”。從深度學(xué)習(xí)的核心要素來看，即應(yīng)當(dāng)運用批判性思維，引導(dǎo)學(xué)生深入理解化學(xué)反應(yīng)發(fā)生、影響反應(yīng)速率的微觀本質(zhì)——有效碰撞理論。也需要著意遷移運用，討論比較化學(xué)反應(yīng)速率快慢的方法，幫助學(xué)生建立科學(xué)的研究問題的意識與方法，同時也應(yīng)聯(lián)系社會生產(chǎn)和生活的實際，認(rèn)識控制化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)鍵要素，從“有效碰撞和活化能理論”出發(fā)對新的化學(xué)反應(yīng)做出“舉一反三”的、準(zhǔn)確明晰的判斷，從而實現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)速率相關(guān)知識的順利遷移運用。同時，通過定量實驗，將反應(yīng)速率相關(guān)問題與圖像、數(shù)據(jù)相聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生找到解決問題的切入點，與所學(xué)的相關(guān)活化能、有效碰撞理論知識發(fā)生準(zhǔn)確的鏈接，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)處理和圖像處理的能力，引導(dǎo)學(xué)生深入領(lǐng)會化學(xué)知識的探索、體驗、規(guī)范等實踐價值。

“化學(xué)反應(yīng)速率”中有許多新概念，學(xué)生往往認(rèn)識不清、一知半解，為了讓學(xué)生更好地接受新概念，多角度設(shè)計問題，激發(fā)學(xué)生深入探究化學(xué)反應(yīng)速率知識本質(zhì)的欲望。教師設(shè)計一組問題：①你了解下列化學(xué)反應(yīng)的快慢與我們有什么關(guān)系嗎？如鐵生銹、牛奶變質(zhì)、溶洞形成、爆炸等；②對于鋅和不同濃度的稀硫酸的實驗，你準(zhǔn)備如何比較反應(yīng)速率的快慢？如冒氣泡快慢、固體量的改變、溫度變化等；③如何從定量的角度來表示化學(xué)反應(yīng)快慢？如測定Zn的質(zhì)量變化、測定H2的體積或體系的壓強測定物質(zhì)或H+或Zn2+的濃度變化、測定溶液的導(dǎo)電能力的不同、測定體系的溫度或測定反應(yīng)的熱量變化；④如何用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示化學(xué)反應(yīng)速率？并說明它的單位。

化學(xué)反應(yīng)速率知識經(jīng)驗源于化學(xué)實踐（實驗），學(xué)生在化學(xué)實驗中具體運用反應(yīng)速率知識，并不斷豐富和發(fā)展對影響化學(xué)反應(yīng)速率速率微觀本質(zhì)的認(rèn)識。當(dāng)然，實驗需要觀察、概括等思維活動的支持和參與，有深度思維活動的實驗是化學(xué)知識教育價值實現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在引導(dǎo)學(xué)生體驗“明確實驗?zāi)康摹A(yù)測—設(shè)計方案—得出結(jié)論”完整的探究過程中，對化學(xué)知識的實踐價值追求就能夠?qū)⒔虒W(xué)過程升華為有效促進(jìn)學(xué)生主動探索未知世界，親身驗證自身想法的思維過程與實踐過程。安排一組學(xué)生實驗：①5%H2O2、0.5%H2O2 、MnO2、冷水、熱水（實驗不同濃度H2O2在有、無催化劑和有催化劑存在時不同溫度下的分解速率）；②3 mol/L HCl、0.5 mol/L HCl、塊狀CaCO3、粉末CaCO3（實驗不同濃度鹽酸分別與塊狀、粉末狀CaCO3反應(yīng)的速率）；③1 mol/L HCl、0.1 mol/L HCl、鎂粉、鐵粉（實驗不同濃度鹽酸分別與兩種金屬粉末反應(yīng)的速率）。

將知識遷移運用至新情境中來解決問題，能克服膚淺的理解、機械的記憶、簡單的復(fù)制等淺層學(xué)習(xí)的水平。著意遷移應(yīng)用：①從合成氨的生產(chǎn)實際出發(fā)，給出相關(guān)物理量，掌握化學(xué)反應(yīng)速率計算；②研究碳酸鈣與稀鹽酸的反應(yīng)速率圖象，初步學(xué)會圖像分析的方法，提高識圖、識表的能力；③汽車尾氣主要有CO、NO兩種有害氣體，這兩種氣體可以發(fā)生反應(yīng)：2CO+2NO=2CO2+N2，消除污染。但這個反應(yīng)太慢，你有什么辦法提高反應(yīng)速率？如可以將尾氣排氣管加長，增加反應(yīng)時間；給尾氣加壓，是反應(yīng)速率加快；利用發(fā)動機的高溫使反應(yīng)速率加快；使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎ń處熃榻B：約有80%～85%的化工生產(chǎn)過程使用催化劑來加快反應(yīng)速率、提高生產(chǎn)效率）；哪種方法值得研究？④海水中碘的含量很高，但濃度卻很低，如何運用反應(yīng)速率原理，提高從海水中提取碘的生產(chǎn)速率？知識遷移應(yīng)用：先富集，提高濃度增加離子間碰撞幾率。

2.3促進(jìn)有效反思，引導(dǎo)學(xué)生深刻領(lǐng)悟化學(xué)教育的情意價值化學(xué)知識的情意價值是指化學(xué)知識的學(xué)習(xí)過程中，促進(jìn)學(xué)生從化學(xué)的視角看物質(zhì)世界的習(xí)慣養(yǎng)成、積極認(rèn)識化學(xué)在社會生產(chǎn)、生活實際和環(huán)境保護(hù)事業(yè)等方面的作用和價值等。有效反思是學(xué)生通過對自己的思維過程及結(jié)果進(jìn)行批判性地回顧、分析和檢查，從中發(fā)現(xiàn)問題并通過自主探究來解決問題。學(xué)會有效反思有利于引導(dǎo)學(xué)生深刻領(lǐng)悟化學(xué)知識教育的激勵、養(yǎng)成和發(fā)展等情意價值，學(xué)生通過反思對自己的探究活動及過程進(jìn)行有效地計劃、監(jiān)控和調(diào)節(jié)，發(fā)現(xiàn)探究的切入口，從而激勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題的本質(zhì)，進(jìn)而完善探究活動以促進(jìn)問題解決。促進(jìn)學(xué)生對化學(xué)知識的理解與建構(gòu)、遷移及應(yīng)用，支持和促進(jìn)學(xué)生從化學(xué)的視角看物質(zhì)世界，即反思不僅引導(dǎo)學(xué)生回顧過去來“發(fā)現(xiàn)問題”，還要引導(dǎo)學(xué)生對當(dāng)下進(jìn)行“問題探究”，更引導(dǎo)學(xué)生指向未來的“問題解決”。

化學(xué)是人類用以認(rèn)識和改造世界的主要方法和手段之一，諾貝爾獎獲得者西博格博士說：“化學(xué)，是人類進(jìn)步的關(guān)鍵”。在20世紀(jì)100年中，化學(xué)合成和分離了2 285萬種化合物（包括天然藥物、材料等）。其中大部分都是有機合成的產(chǎn)物，制藥業(yè)的發(fā)展提高了人們的生活質(zhì)量，而制藥業(yè)的發(fā)展與有機合成水平的提升密切相關(guān)。苯甲酸苯甲酯存在于多種植物香精中，它具有殺滅虱、蚤的作用且不刺激皮膚，無異臭和油膩感，可用于治療癤瘡。在思考“運用所學(xué)知識合成苯甲酸苯甲酯”問題時，通過反思促進(jìn)學(xué)生對“從目標(biāo)分子出發(fā)去尋找前提分子，斷鍵的技巧”等化學(xué)知識信息的深度理解，從反應(yīng)的路線簡約性、原子經(jīng)濟(jì)性、選擇反應(yīng)合理化、試劑和催化劑無公害化、原料廉價綠色化、操作安全可靠化等化學(xué)教育情意價值上主動建構(gòu)和認(rèn)真反思：設(shè)計的方案中哪個最合理？從哪些角度進(jìn)行優(yōu)選的？從經(jīng)驗技能的遷移應(yīng)用及復(fù)雜問題的有效解決上認(rèn)真反思：苯甲酸苯甲酯的工業(yè)合成路線真的是這樣嗎？真正的工業(yè)合成路線比設(shè)計的實驗室合成路線有哪些優(yōu)點？今后再用逆合成法設(shè)計合成線路你會關(guān)注些什么？進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生在深度學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)化學(xué)知識激勵、養(yǎng)成、規(guī)范等化學(xué)教育情意價值。

化學(xué)知識包含著化學(xué)家、化學(xué)科學(xué)工作者熱愛生活、追求人生幸福美滿的道德情感，學(xué)生在接受化學(xué)知識教育的過程中常常會受到某種思想的啟迪、熏陶，會受到某位科學(xué)家探索事跡的感染與激勵，從而對心靈的成長起到激發(fā)、感召的作用，這其實就是化學(xué)知識教育情意價值的體現(xiàn)。如科里（Elias James Corey）創(chuàng)建了獨特的有機合成理論—逆合成分析理論，使有機合成方案系統(tǒng)化并符合邏輯，他和他的學(xué)生衛(wèi)普克還根據(jù)逆合成原理編制了第一個計算機輔助有機合成路線設(shè)計程序（DCSS），使他的“逆合成分析原理”及有關(guān)原則、方法數(shù)字化。鑒于科里對有機合成有重大貢獻(xiàn)，1990年被授予諾貝爾化學(xué)獎。引導(dǎo)學(xué)生在上述基于逆合成苯甲酸苯甲酯深度學(xué)習(xí)后，完成學(xué)習(xí)任務(wù)（從原料庫中挑選合適的原料，無機試劑自選，合成苯佐卡因，學(xué)名：氨苯甲酸乙酯（結(jié)構(gòu)：略）。它是一種白色結(jié)晶粉末，無臭、味微苦。可作為局部麻醉藥，可使疼痛感減輕，軟膏用于表皮輕度燙傷、燒傷。原料庫：乙烯、丙烯、1，3丁二烯、苯、甲苯、苯酚）。在完成合成苯佐卡因設(shè)計過程中，學(xué)習(xí)者的反思能力得到鍛煉和發(fā)展，也從中真切地感悟到“在自然界的旁邊，化學(xué)家又創(chuàng)造了另一個世界”。

3結(jié)語

深度學(xué)習(xí)理論作為一個有積極研究意義的課題，具有很強的理論研究價值與實踐指導(dǎo)意義，“深度學(xué)習(xí)”是高中學(xué)生進(jìn)行化學(xué)學(xué)習(xí)一種有效的學(xué)習(xí)方式，如何更好地促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，值得廣大化學(xué)教師進(jìn)一步研究、實踐和探索。深度學(xué)習(xí)是實現(xiàn)化學(xué)教育價值的關(guān)鍵所在，需要采取多種策略來引導(dǎo)和促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)化學(xué)教育的認(rèn)知價值、實踐價值和情意價值，更好地體現(xiàn)新課程的知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三維目標(biāo)的實現(xiàn)，希望通過對深度學(xué)習(xí)理論和實踐的研究，能夠進(jìn)一步促進(jìn)化學(xué)教育質(zhì)量的提高。

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Practicing and thinking of deep learning for achieving

chemical education′s value

ZHANG Faxin

（Jiangning High School，Nanjing，Jiangsu211100，China）

AbstractThe paper puts forward some core elements of deep learning：the real problem situation，high order thinking using active and critical thinking mode，meaning construction of knowledge.Based on the chemical education′s value raised by Liu Zhixin，the paper put forward the connotation and implementation strategy to achieve these values on the basis of the aim to boost the students′ deep learning.

Key wordsdeep learning；chemical education′s value