郭為 盧偉

摘要： 深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的高階思維。針對(duì)目前高中化學(xué)事實(shí)性知識(shí)學(xué)習(xí)主要停留于淺層學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀，分析事實(shí)性知識(shí)的內(nèi)涵與外延。以“鈉及其化合物”主題為例，說明典型的化學(xué)事實(shí)性知識(shí)內(nèi)涵深究的具體步驟和相關(guān)主題的教學(xué)建議，強(qiáng)調(diào)教師應(yīng)當(dāng)基于學(xué)生認(rèn)知水平在教學(xué)中滲透知識(shí)內(nèi)涵，期望藉此為深度學(xué)習(xí)理念下教師的專業(yè)發(fā)展提供一些思考和幫助。

關(guān)鍵詞： 深度學(xué)習(xí); 化學(xué)事實(shí)性知識(shí); 知識(shí)內(nèi)涵; 教學(xué)建議

文章編號(hào)： 1005-6629（2019）8-0052-06 ? ? ? ? ? ?中圖分類號(hào)： G633.8 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

化學(xué)事實(shí)性知識(shí)是“反映物質(zhì)的性質(zhì)、存在、制法和用途等多方面內(nèi)容的元素化合物知識(shí)以及化學(xué)與社會(huì)、生產(chǎn)和生活實(shí)際相聯(lián)系的知識(shí)”[1]。學(xué)生對(duì)事實(shí)性知識(shí)的學(xué)習(xí)往往停留于簡單描述、記憶或復(fù)制的低階水平，學(xué)習(xí)過程中思維深度不夠，運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力偏弱[2， 3]。這就要求教師不拘泥于宏觀的事實(shí)性知識(shí)，而應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生高階思維為目標(biāo)，有意識(shí)地分析事實(shí)性知識(shí)的多元內(nèi)涵并基于學(xué)生認(rèn)知水平在課堂教學(xué)中滲透知識(shí)內(nèi)涵。本文以“鈉及其化合物”主題為例，說明化學(xué)事實(shí)性知識(shí)的內(nèi)涵及深究步驟，并以其中的個(gè)別知識(shí)內(nèi)涵為例提出相關(guān)主題的教學(xué)建議。

1 ?深度學(xué)習(xí)

國內(nèi)最早有學(xué)者指出，深度學(xué)習(xí)是指在理解的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者能夠批判地學(xué)習(xí)新思想和事實(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，做出決策和解決問題的學(xué)習(xí)[4]。盡管不同學(xué)者對(duì)深度學(xué)習(xí)的理解有所區(qū)別，但其中的要素基本一致： 深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)是培養(yǎng)高階思維（主要表現(xiàn)為問題求解能力、創(chuàng)新思維能力、決策力和批判性思維能力[5]），重點(diǎn)是知識(shí)的結(jié)構(gòu)化，測評(píng)手段是檢測能否在新情境中實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移。

2 ?化學(xué)事實(shí)性知識(shí)的外延與內(nèi)涵

“外延”是指某個(gè)概念包含的所有事物，而“內(nèi)涵”則是概念本質(zhì)屬性的高度概括[6]?！盎瘜W(xué)事實(shí)性知識(shí)”本身作為一個(gè)概念，具有其特有的外延與內(nèi)涵。盡管目前尚未有學(xué)者明確區(qū)分化學(xué)事實(shí)性知識(shí)的外延和內(nèi)涵，但借鑒其他類似研究可知，由于化學(xué)基本概念和基礎(chǔ)理論是對(duì)物質(zhì)及其變化的本質(zhì)屬性的抽象概括，可以將“基本概念和基礎(chǔ)理論”界定為化學(xué)事實(shí)性知識(shí)的內(nèi)涵，而“物質(zhì)及其變化”的宏觀事實(shí)則是事實(shí)性知識(shí)的外延[7～9]。另外，化學(xué)是研究分子層次以及超分子為代表的分子以上層次的化學(xué)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化的科學(xué)。筆者參考北京師范大學(xué)等校編的無機(jī)化學(xué)教材，綜合相關(guān)內(nèi)容后將化學(xué)學(xué)科按研究對(duì)象分為“物質(zhì)的組成”與“物質(zhì)的變化”，按研究層次分為“宏觀事實(shí)”與“微觀本質(zhì)”，歸納出化學(xué)事實(shí)性知識(shí)的外延與內(nèi)涵（如圖1所示）[10]。

3 ?化學(xué)事實(shí)性知識(shí)內(nèi)涵的深究步驟

考慮到學(xué)生認(rèn)知水平，專家在編寫化學(xué)事實(shí)性知識(shí)主題的教材內(nèi)容時(shí)，往往會(huì)選擇性地略去事實(shí)性知識(shí)的內(nèi)涵。這就要求教師需對(duì)教材進(jìn)行深刻的文本解讀，發(fā)現(xiàn)教學(xué)主題的知識(shí)內(nèi)涵并通過多渠道深究事實(shí)性知識(shí)的內(nèi)涵。這不僅是促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的必要前提，也是教師專業(yè)發(fā)展的重要途徑?，F(xiàn)以“鈉及其化合物”教學(xué)主題為例對(duì)知識(shí)內(nèi)涵的深究步驟進(jìn)行簡要說明。

3.1 ?參考課程標(biāo)準(zhǔn)，分析教學(xué)主題價(jià)值

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》相比于實(shí)驗(yàn)版課程標(biāo)準(zhǔn)，提出了五大化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。其中“宏觀辨識(shí)與微觀探析”要求學(xué)生形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的核心觀念，具體要求是：“能根據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)預(yù)測物質(zhì)在特定條件下可能具有的性質(zhì)和發(fā)生的變化，并能解釋其原因”[11]。這些能力的提高離不開事實(shí)性知識(shí)外延和內(nèi)涵的教學(xué)滲透。新課標(biāo)還減少了必修模塊的元素化合物知識(shí)內(nèi)容，僅強(qiáng)調(diào)了“鈉、鐵、氯、硫、氮”五種元素及其化合物的教學(xué)要求。因此，這五種元素的教學(xué)應(yīng)當(dāng)更具有代表性，承載更多的教育功能。其中對(duì)“鈉及其化合物”的教學(xué)目標(biāo)包括：“了解鈉及其重要化合物的主要性質(zhì)，了解這些物質(zhì)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。”綜上所述，新課標(biāo)背景下“鈉及其化合物”的主題教學(xué)雖然在事實(shí)性知識(shí)外延上的要求較低，但卻更注重事實(shí)性知識(shí)內(nèi)涵所體現(xiàn)的化學(xué)微粒觀、變化觀，提倡通過知識(shí)外延和內(nèi)涵的滲透教學(xué)，提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)[12]。

3.2 ?剖析教學(xué)主題，確定具體知識(shí)的外延與內(nèi)涵

根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)分析某教學(xué)主題在高中化學(xué)學(xué)科體系中的教育價(jià)值后，教師還需要具體地把課題所涉及的具體知識(shí)進(jìn)行整理。以“鈉及其化合物”為例，盡管不同教材中的編排方式不同，但其所包含的具體知識(shí)是類似的。其中鈉單質(zhì)、鈉的氧化物，部分鈉鹽的制備、性質(zhì)與應(yīng)用都屬于事實(shí)性知識(shí)的外延，而鈉的原子結(jié)構(gòu)排布屬于事實(shí)性知識(shí)的內(nèi)涵。

3.3 ?思考可能存在的知識(shí)疑點(diǎn)，多渠道深究知識(shí)內(nèi)涵

內(nèi)涵深究的著重點(diǎn)在“深究”二字。在確定教學(xué)具體知識(shí)之后，教師應(yīng)當(dāng)有意識(shí)地思考并分析知識(shí)中存在的疑點(diǎn)，深究知識(shí)內(nèi)涵。這些疑點(diǎn)既包括學(xué)生在學(xué)習(xí)中可能產(chǎn)生的疑問，也包括教師自身可能存在的認(rèn)知障礙。如為什么“NaHCO3的溶解度小于Na2CO3， Na2CO3的熱穩(wěn)定性大于NaHCO3”，為什么“Ca的金屬活動(dòng)性大于Na，和水的反應(yīng)卻不如Na劇烈”。發(fā)現(xiàn)知識(shí)疑點(diǎn)后，教師應(yīng)當(dāng)通過多渠道掃清知識(shí)疑點(diǎn)（如查閱專業(yè)書籍、相關(guān)文獻(xiàn)，請教專家等）。以下就“鈉及其化合物”中的某些知識(shí)的多元內(nèi)涵進(jìn)行分析，如表1所示。

鈉單質(zhì)屬于活潑金屬1. 堿金屬原子最外層有1電子，次外層都為8電子（除Li外），對(duì)核電荷的屏蔽效應(yīng)（由于其他電子對(duì)某一電子的排斥作用而抵消了一部分核電荷對(duì)該電子的吸引力）較強(qiáng)，所以最外層電子特別容易失去，形成離子型化合物。具體表現(xiàn)為Na的第一電離能為496kJ·mol-1，第二電離能為4562kJ·mol-1，遠(yuǎn)大于第一電離能[13]。（涉及主要理論為： 原子結(jié)構(gòu)理論;晶體結(jié)構(gòu)理論）

2. 元素的金屬性與單質(zhì)的金屬活動(dòng)性是兩個(gè)不同概念。元素的金屬性指的是元素氣態(tài)原子失去電子變成氣態(tài)陽離子趨勢的大小，判斷元素金屬性強(qiáng)弱的定量標(biāo)度是電離能;單質(zhì)金屬活動(dòng)性是元素原子在水中形成水合陽離子趨勢（就是電極反應(yīng)過程）的大小，是根據(jù)金屬單質(zhì)與其氧化態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢大小Eθ來排序的[14]。（涉及主要理論為： 原子結(jié)構(gòu)理論;電化學(xué)原理;化學(xué)熱力學(xué)原理）

3. 金屬活動(dòng)性順序表最早是由俄國化學(xué)家貝開托夫于1865年整理得出的，依據(jù)是單質(zhì)的置換能力（Na排在Ca的前面），這種依據(jù)的順序表反映不同金屬與其他物質(zhì)作用時(shí)反應(yīng)的劇烈程度，稱為動(dòng)力學(xué)金屬活動(dòng)性順序表;后來科學(xué)家提出根據(jù)電極電勢的大小進(jìn)行排序，這種用以判斷反應(yīng)趨勢而非劇烈程度的順序表稱為熱力學(xué)金屬活動(dòng)性順序表。我國現(xiàn)行的中學(xué)化學(xué)教材均采用熱力學(xué)金屬活動(dòng)性順序表，依據(jù)的是標(biāo)準(zhǔn)電極電勢大小[15]。動(dòng)力學(xué)活動(dòng)性順序表中，將K、 Ca、 Na這些排在前三位的金屬（可以和水迅速反應(yīng)）稱為極活潑金屬;從Mg到Pb（一定條件下能和水反應(yīng)）稱為較活潑金屬;排在氫元素后的金屬稱為不活潑金屬[16]。（涉及主要理論為： 化學(xué)熱力學(xué)原理;化學(xué)動(dòng)力學(xué)原理）

在金屬活動(dòng)性順序表中，Na排在Ca后面;但Na和水反應(yīng)更劇烈EθCa2+/Ca=-2.866V， EθNa+/Na=-2.713V。主要因?yàn)镃a的水合能（-1615kJ·mol-1）遠(yuǎn)大于Na的水合能（-420kJ·mol-1），所以在熱力學(xué)金屬活動(dòng)性順序中Ca排在Na前面。但動(dòng)力學(xué)金屬活動(dòng)性反而是Na更強(qiáng)，因?yàn)樵谒芤褐蠧a與水反應(yīng)生成的Ca（OH）2會(huì)附著在表面，阻礙反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行[17]。除此之外，Li標(biāo)準(zhǔn)電極電位也小于Na、 K，金屬活潑性更強(qiáng)，但分別投入水中反應(yīng)速率較Na、 K慢，電極電勢是熱力學(xué)范疇的問題，速率快慢是反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的問題，不能混為一談[18]。（涉及主要理論為： 化學(xué)熱力學(xué)原理;化學(xué)動(dòng)力學(xué)原理）

工業(yè)上通常采用電解氯化鹽的方法制備鈉、鎂等單質(zhì)電解熔融鹽法制鈉裝置如圖2所示[19]：

4 ?內(nèi)涵滲透教學(xué)建議

事實(shí)性知識(shí)的教學(xué)應(yīng)當(dāng)以化學(xué)概念和理論為指導(dǎo)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)概念和理論的深度理解[28]。因此，教師應(yīng)對(duì)知識(shí)內(nèi)涵進(jìn)行深度解讀，確定適用的教學(xué)主題并在教學(xué)中進(jìn)行滲透。值得注意的是，深度學(xué)習(xí)并不是“高難度、高速度”學(xué)習(xí)，教師在進(jìn)行內(nèi)涵滲透時(shí)應(yīng)當(dāng)針對(duì)不同學(xué)段的學(xué)生提出

不同的學(xué)業(yè)要求。通常來說，高一學(xué)生的認(rèn)知水平有限，學(xué)業(yè)要求較低，而對(duì)高二、高三的學(xué)生則應(yīng)提出更高要求。現(xiàn)以“鈉屬于活潑金屬”、“工業(yè)上利用金屬鈉可制備其他金屬單質(zhì)”、“鈉在常溫下與O2反應(yīng)生成Na2O，而在O2中燃燒生成Na2O2”為例，參考課程標(biāo)準(zhǔn)提出相關(guān)教學(xué)建議和學(xué)業(yè)要求，如表2、表3、表4所示[29]。

必修1“鈉及其化合物”在探究“鈉的強(qiáng)金屬活動(dòng)性”前補(bǔ)充介紹“金屬活動(dòng)性”的定義。在初中已有的知識(shí)基礎(chǔ)上，了解金屬活動(dòng)性的定義，知道鈉屬于極活潑金屬，理解金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱比較方法。

必修2“元素周期律”以“鈉的強(qiáng)金屬活動(dòng)性”為真實(shí)情境，引導(dǎo)學(xué)生比較ⅠA族結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并嘗試預(yù)測ⅠA族的通性。結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)事實(shí)認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)、元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律，建構(gòu)ⅠA族的元素通性，體會(huì)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學(xué)觀念。

選修模塊2“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”中的“電離能”呈現(xiàn)鈉的電離能數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生交流為什么“鈉易失去1個(gè)電子，在化合物中顯+1價(jià)”，結(jié)合ⅠA族結(jié)構(gòu)特點(diǎn)嘗試預(yù)測ⅠA族元素在化學(xué)反應(yīng)中得失電子的情況。在理解電離能內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，能說明電離能大小與元素失去電子難易程度的關(guān)系，并通過原子結(jié)構(gòu)的類比，描述ⅠA族元素原子電離能的一般規(guī)律。

必修1“鈉及其化合物”以“金屬鈉置換出其他金屬單質(zhì)的工業(yè)流程”為真實(shí)情境，引導(dǎo)學(xué)生分析“該反應(yīng)是否能在水中進(jìn)行”，強(qiáng)調(diào)鈉的強(qiáng)金屬活動(dòng)性。了解無水條件下的置換反應(yīng)，體會(huì)鈉的強(qiáng)金屬活動(dòng)性。

選修模塊1“化學(xué)反應(yīng)原理”中的“化學(xué)反應(yīng)的方向”以“金屬鈉置換出其他金屬單質(zhì)的工業(yè)流程”為真實(shí)情境，呈現(xiàn)金屬的物化性質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生從焓變、熵變的正負(fù)性角度分析該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行的原因。利用焓變、熵變及吉布斯自由能的知識(shí)分析具體化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性問題，理解影響化學(xué)反應(yīng)方向的相關(guān)因素。

選修模塊1“化學(xué)反應(yīng)原理”中的“化學(xué)平衡”以“金屬鈉置換出其他金屬單質(zhì)的工業(yè)流程”為真實(shí)情境，引導(dǎo)學(xué)生分析工業(yè)生產(chǎn)中“移去產(chǎn)物”的目的。理解勒夏特列原理并推測該反應(yīng)的平衡移動(dòng)方向，從平衡移動(dòng)角度討論化學(xué)反應(yīng)條件的選擇和優(yōu)化，體會(huì)平衡移動(dòng)原理在工業(yè)生產(chǎn)中的功能價(jià)值。

必修1“鈉及其化合物”以學(xué)生易懂的方式對(duì)“鍵能”、“晶格能”的概念進(jìn)行模糊表達(dá)。了解鍵能、晶格能對(duì)物質(zhì)穩(wěn)定性的影響，體會(huì)化學(xué)微粒觀與能量觀。

必修2“元素周期律”呈現(xiàn)堿金屬穩(wěn)定氧化物的組成變化，引導(dǎo)學(xué)生了解同族元素氧化物的穩(wěn)定性變化趨勢。結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)事實(shí)認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)、元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律，了解原子半徑大小對(duì)同族元素原子性質(zhì)的影響。

選修模塊1“化學(xué)反應(yīng)原理”中的“化學(xué)反應(yīng)的方向”以該實(shí)驗(yàn)事實(shí)為真實(shí)情境，呈現(xiàn)吉布斯自由能數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生從吉布斯自由能的角度預(yù)測不同條件下生成不同產(chǎn)物的原因。能夠利用化學(xué)熱力學(xué)知識(shí)預(yù)測分析具體實(shí)例中不同產(chǎn)物的成因，體會(huì)吉布斯自由能對(duì)反應(yīng)方向的決定作用。

選修模塊2“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”中的“離子鍵離子晶體”以該實(shí)驗(yàn)事實(shí)為真實(shí)情境，呈現(xiàn)晶格能數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生從晶格能的角度預(yù)測并解釋鈉的氧化物與過氧化物的穩(wěn)定性。能夠利用晶格能的知識(shí)預(yù)測并解釋氧化物與過氧化物的熱穩(wěn)定性，體會(huì)晶格能對(duì)離子晶體穩(wěn)定性的影響和作用。

5 ?結(jié)語

高中化學(xué)事實(shí)性知識(shí)在新課標(biāo)中的內(nèi)容縮減，卻要承載更多的教育功能，如知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀、化學(xué)思想與化學(xué)觀念等。深度學(xué)習(xí)旨在改變課堂對(duì)話的膚淺化、課堂活動(dòng)的單一化以及課堂理解的淺層化[30]。因此，新課標(biāo)背景下強(qiáng)調(diào)深度學(xué)習(xí)要求教師在事實(shí)性知識(shí)的教學(xué)中注重知識(shí)內(nèi)涵的滲透，并基于學(xué)生認(rèn)知水平提出不同的學(xué)業(yè)要求，采取不同的教學(xué)策略。盡管深究知識(shí)內(nèi)涵需耗時(shí)較長，但這正是新課標(biāo)背景下對(duì)教師的教研能力提出更高的要求，同時(shí)也督促教師的專業(yè)水平進(jìn)一步發(fā)展。

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