陸衛(wèi)星　吳境柳

摘 ?要 分析課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐提出指向深度學(xué)習(xí)的課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)策略，以期為中學(xué)化學(xué)教學(xué)改革提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞 深度學(xué)習(xí);課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué);化學(xué)思維;核心素養(yǎng);合作學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：G632 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2020）19-0115-04

1 前言

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑。為了培育學(xué)生的核心素養(yǎng)，需要開展原生態(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)實(shí)現(xiàn)同步發(fā)展[1]。

“布魯姆學(xué)習(xí)目標(biāo)分類法2001版”，在認(rèn)知領(lǐng)域?qū)⒔虒W(xué)目標(biāo)從低到高分為記憶、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造六個(gè)層次。其中記憶和理解屬于低階思維，應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造屬高階思維[2]。化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有其獨(dú)特的教學(xué)價(jià)值和功能，承載著化學(xué)學(xué)科的核心思想方法，指向于深度學(xué)習(xí)的課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)才能展現(xiàn)其價(jià)值和功能。

2 課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

當(dāng)前的化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)常常作為知識(shí)傳授的一個(gè)輔助手段，幫助學(xué)生理解和記憶化學(xué)知識(shí)。驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和照方抓藥式的偽探究在課堂上仍比較普遍，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中思維參與程度低，處于簡(jiǎn)單記憶、淺層學(xué)習(xí)的層次。

【案例1】某教師在講授碳與濃硫酸的反應(yīng)時(shí)進(jìn)行了如下設(shè)計(jì)：

[教師]預(yù)測(cè)碳與濃硫酸反應(yīng)的方程式并書寫。

[學(xué)生]完成反應(yīng)方程式。

[教師]展示碳與濃硫酸實(shí)驗(yàn)裝置并與分別裝有無(wú)水硫酸銅、品紅、酸性高錳酸鉀、品紅、澄清石灰水裝置進(jìn)行連接，提問(wèn)各裝置的作用。

[學(xué)生]回答各部分裝置的作用。

[教師]開始演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

[分析]教師在設(shè)計(jì)這個(gè)教學(xué)片段時(shí)，著眼點(diǎn)就是要將碳與濃硫酸反應(yīng)作為知識(shí)點(diǎn)傳授給學(xué)生，先通過(guò)方程式給學(xué)生留下初印象，然后設(shè)計(jì)一個(gè)源自試題中實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)一步掌握碳與濃硫酸的生成物以及各物質(zhì)的檢驗(yàn)方法，通過(guò)不斷地強(qiáng)化記憶，以應(yīng)付將來(lái)的測(cè)試。由于教師在設(shè)計(jì)初始就忽視學(xué)科思想方法的培養(yǎng)，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)僅作為強(qiáng)化知識(shí)記憶的工具，也使得整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程處于淺層學(xué)習(xí)狀態(tài)。本實(shí)驗(yàn)中用第一個(gè)品紅檢驗(yàn)SO2，用高錳酸鉀除去SO2，后用品紅檢驗(yàn)SO2是否被除盡，最后用澄清石灰水檢驗(yàn)CO2，看似完美的方案，但缺乏對(duì)該實(shí)驗(yàn)的深層次思考和挖掘，如“第一個(gè)品紅是否可以省略”“后一個(gè)品紅也褪色了怎么辦”等。本實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以設(shè)計(jì)一些具有一定挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，如可以限定試劑或不限定試劑來(lái)探究碳與濃硫酸的生成物，讓學(xué)生通過(guò)自主探究、小組合作完成實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)學(xué)生用化學(xué)思維解決問(wèn)題的能力。

3 指向于深度學(xué)習(xí)的課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)策略

胡九華等將化學(xué)學(xué)科的深度學(xué)習(xí)界定為：在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，開展以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的探究活動(dòng)，用化學(xué)學(xué)科思想解決問(wèn)題，從而獲得結(jié)構(gòu)化的化學(xué)核心知識(shí)[3]。課堂中實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)應(yīng)立足于培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，通過(guò)教師精心設(shè)計(jì)，讓課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)呈現(xiàn)良好的生態(tài)。

立足于情境的設(shè)計(jì) ?素養(yǎng)是個(gè)體在與各種真實(shí)情境持續(xù)的社會(huì)互動(dòng)中，在不斷解決問(wèn)題和創(chuàng)生意義的過(guò)程中形成的[4]。培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，就是要培養(yǎng)學(xué)生在新的情境中面對(duì)新的、真實(shí)的問(wèn)題，通過(guò)批判性的思考、溝通協(xié)作，在已有概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行問(wèn)題解決和知識(shí)建構(gòu)，從而形成自己應(yīng)對(duì)世界的新方式。新的、真實(shí)性的問(wèn)題源自有意義的情境，有意義的情境應(yīng)具備三個(gè)特征：有一條清晰的活動(dòng)主線、有滲透于其中的知識(shí)構(gòu)建、有明確的學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)。

【案例2】“鐵及其化合物”中兩個(gè)重要的課堂實(shí)驗(yàn)是Fe2+和Fe3+的檢驗(yàn)與Fe2+和Fe3+的轉(zhuǎn)化。某教師以制備磁性氧化鐵（Fe2++2Fe3++8OH-==Fe3O4+4H2O）作為教學(xué)情境，設(shè)計(jì)流程如下：

[情境導(dǎo)入]展示磁性氧化鐵在各行業(yè)中的應(yīng)用，給出磁性氧化鐵制備的方法，根據(jù)已有的條件和要求制備磁性氧化鐵。

[情境問(wèn)題1]實(shí)驗(yàn)室提供的是未貼標(biāo)簽的含鐵鹽溶液和其他必要試劑。

[情境問(wèn)題2]只能從Fe2+或Fe3+中選擇一種為起始原料，完成制備實(shí)驗(yàn)。

[探究實(shí)驗(yàn)1]依據(jù)制備要求，首先要找到制備該物質(zhì)的原料。教師在設(shè)計(jì)時(shí)并沒(méi)有直接提供Fe2+和Fe3+，而是提供了未貼標(biāo)簽的含鐵鹽溶液，學(xué)生必須依據(jù)教師所提供的實(shí)驗(yàn)試劑和資料，通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)出制備磁性氧化鐵所需的原料。

[探究實(shí)驗(yàn)2]在學(xué)生完成檢驗(yàn)后，教師要求從Fe2+或Fe3+中的一種出發(fā)，完成制備實(shí)驗(yàn)。依據(jù)制備磁性氧化鐵的情境，想要獲得產(chǎn)品，學(xué)生需要將以往學(xué)習(xí)的氧化還原反應(yīng)的知識(shí)與磁性氧化鐵的制備原理相結(jié)合，設(shè)計(jì)Fe2+和Fe3+

之間轉(zhuǎn)化的探究實(shí)驗(yàn)來(lái)完成任務(wù)。

[分析]教學(xué)由磁性氧化鐵的應(yīng)用開始，然后圍繞制備磁性氧化鐵的這個(gè)挑戰(zhàn)性主題展開。選擇制備磁性氧化鐵作為教學(xué)情境的理由之一是磁性氧化鐵在生產(chǎn)生活中有著廣泛的用途，能夠激發(fā)學(xué)生探究的興趣;之二是磁性氧化鐵的制備原料就是Fe2+和Fe3+，與本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容吻合度高，容易在活動(dòng)中滲透知識(shí)線。

本節(jié)內(nèi)容涉及Fe2+和Fe3+的檢驗(yàn)與Fe2+和Fe3+的轉(zhuǎn)化兩個(gè)課堂實(shí)驗(yàn)，教師在設(shè)計(jì)時(shí)并沒(méi)有簡(jiǎn)單處理成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，而是圍繞磁性氧化鐵的制備設(shè)計(jì)了兩個(gè)問(wèn)題情境;學(xué)生依據(jù)問(wèn)題情境進(jìn)行探究，讓學(xué)生在以往學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行問(wèn)題解決和概念轉(zhuǎn)變。這種基于有意義的情境的課堂實(shí)驗(yàn)再設(shè)計(jì)，讓教學(xué)過(guò)程的重點(diǎn)定位于學(xué)生知識(shí)的構(gòu)建和學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)，而不是僅局限于知識(shí)的簡(jiǎn)單傳遞，能夠?qū)⒔處煹慕毯蛯W(xué)生的學(xué)都引向更深層次。

立足于問(wèn)題組的設(shè)計(jì) ?低效提問(wèn)一般只涉及知識(shí)性問(wèn)題，如對(duì)教科書所列事實(shí)的解讀、對(duì)概念或定律的理解等[5]。在很多課堂教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)因?yàn)闆](méi)有有價(jià)值的問(wèn)題支撐，實(shí)驗(yàn)僅僅是一種為教學(xué)增加直觀性和為掌握知識(shí)所服務(wù)的工具，并沒(méi)有起到開發(fā)學(xué)生思維的作用。將課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)成問(wèn)題組的形式來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入思考，問(wèn)題組既有明確的目標(biāo)指向，又能為學(xué)生解決問(wèn)題提供支架，讓學(xué)生在解決問(wèn)題過(guò)程中激發(fā)創(chuàng)造性思維。

【案例3】將二氧化硫的還原性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成問(wèn)題組的課堂教學(xué)片段：

[教師]二氧化硫使酸性高錳酸鉀溶液褪色，是否是因?yàn)槎趸虻钠仔裕?/p>

[學(xué)生]高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，可能是被高錳酸鉀氧化了。

[教師]如何證明二氧化硫被高錳酸鉀氧化了，而不是被二氧化硫漂白了？你能不能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案來(lái)證明？

[學(xué)生]聯(lián)想二氧化硫漂白品紅的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了加熱看高錳酸鉀顏色是否會(huì)恢復(fù)的實(shí)驗(yàn)。

[教師]剛才同學(xué)們實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了高錳酸鉀溶液褪色不是因?yàn)槎趸虻钠仔?，但是否能證明二氧化硫在剛才反應(yīng)中就體現(xiàn)了還原性？

[學(xué)生]困惑不解，提出為什么不能證明？

[教師]高錳酸鉀溶液褪色一定是二氧化硫還原性的體現(xiàn)嗎？如果我認(rèn)為是二氧化硫催化了高錳酸鉀分解，高錳酸鉀不也能褪色嗎？

[學(xué)生]覺(jué)得也有道理，反思自己得出結(jié)論的證據(jù)不足。

[教師]二氧化硫如果被氧化，化合價(jià)將會(huì)發(fā)生什么變化？你能不能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案來(lái)證明二氧化硫在反應(yīng)中體現(xiàn)了還原性？

[學(xué)生]頓悟，提出可以驗(yàn)證溶液中硫酸根離子來(lái)證明二氧化硫的還原性。

[分析]教師在整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中，基于宏觀辨識(shí)與微觀探析而設(shè)置了“二氧化硫使高錳酸鉀褪色是否體現(xiàn)漂白性”這個(gè)問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生去探究;接著又提出“高錳酸鉀褪色，不是漂白性，那一定是體現(xiàn)了還原性嗎”這個(gè)問(wèn)題，繼續(xù)引發(fā)學(xué)生思考;然后以氧化還原知識(shí)進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生去探究二氧化硫在反應(yīng)中所起的作用，問(wèn)題設(shè)置過(guò)程充分體現(xiàn)了模型認(rèn)知和證據(jù)推理培養(yǎng)意識(shí)。利用新知與學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)的矛盾和沖突是這個(gè)問(wèn)題組設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，教師在設(shè)計(jì)問(wèn)題組時(shí)充分考慮學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，不斷用問(wèn)題給出支架，讓學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中激活思維，形成新的認(rèn)知。

立足于合作學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì) ?合作學(xué)習(xí)，是指學(xué)生在小組或團(tuán)隊(duì)中為了完成共同的目標(biāo)與任務(wù)，有明確的責(zé)任分工的互助性學(xué)習(xí)[6]。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)局限于觀察和記憶，缺少學(xué)生之間的交流、思維的碰撞，而基于合作學(xué)習(xí)的課堂實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能讓小組的成員優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提升小組成員的學(xué)習(xí)積極性。為了完成教師所布置的任務(wù)，小組成員將共同設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行方案研討、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，全組成員在合作完成任務(wù)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)學(xué)科素養(yǎng)的提升。

【案例4】某教師將亞鐵鹽與過(guò)氧化氫的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下設(shè)計(jì)：

[教師]預(yù)測(cè)硫酸亞鐵與一定濃度過(guò)氧化氫混合將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？原因是什么？

[學(xué)生]依據(jù)已學(xué)知識(shí)得出溶液呈黃色，過(guò)氧化氫能將Fe2+氧化為Fe3+。

[學(xué)生]將亞鐵鹽與過(guò)氧化氫混合后發(fā)現(xiàn)，除了溶液顏色改變以外，一段時(shí)間還有氣泡產(chǎn)生。

[教師]該氣體是什么？氣體從哪里來(lái)？為什么一段時(shí)間后產(chǎn)生氣體？請(qǐng)各組提出猜想，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證猜想？

[學(xué)生]猜想一：生成的Fe3+促進(jìn)過(guò)氧化氫的分解，產(chǎn)生氧氣。猜想二：反應(yīng)溫度的升高促進(jìn)過(guò)氧化氫的分解，產(chǎn)生氧氣。猜想三：反應(yīng)過(guò)程中溶液pH的變化促進(jìn)過(guò)氧化氫的分解，產(chǎn)生氧氣。

[教師]將三個(gè)猜想分配給各小組，要求各小組成員自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)好后進(jìn)行組內(nèi)交流，然后小組進(jìn)行分工，合作完成實(shí)驗(yàn)，并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

[學(xué)生]小組合作學(xué)習(xí)，完成實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行展示。

[教師]小組互評(píng)后教師點(diǎn)評(píng)。

[分析]美國(guó)深度學(xué)習(xí)研究將深度學(xué)習(xí)能力分為認(rèn)知能力、人際能力、個(gè)人能力，小組合作學(xué)習(xí)是提升學(xué)生人際能力和個(gè)人能力的有效途徑。教師在設(shè)計(jì)過(guò)氧化氫和硫酸亞鐵實(shí)驗(yàn)時(shí)，用反應(yīng)的異?，F(xiàn)象來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想，然后將驗(yàn)證猜想作為小組合作的任務(wù)，讓學(xué)生通過(guò)思考、溝通、合作參與到學(xué)習(xí)中來(lái)，在合作學(xué)習(xí)的過(guò)程中完成教學(xué)任務(wù)。

合作學(xué)習(xí)任務(wù)的特征為智力要求高、創(chuàng)造性強(qiáng)、具有開放性[7]。合作學(xué)習(xí)的任務(wù)特征決定了學(xué)習(xí)過(guò)程中需要分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造等高階思維參與，所以立足于合作學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)有利于將教學(xué)引入深度學(xué)習(xí)。中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中會(huì)有很多實(shí)驗(yàn)異?，F(xiàn)象，而這些實(shí)驗(yàn)異?，F(xiàn)象就是很好的素材，經(jīng)過(guò)教師的精心設(shè)計(jì)，就能滿足合作學(xué)習(xí)任務(wù)的要求。

立足評(píng)價(jià)的教學(xué)設(shè)計(jì) ?傳統(tǒng)的課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)并不重視評(píng)價(jià)，往往局限于是否得到了教師想要的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。課堂評(píng)價(jià)是師生處理課堂信息的重要環(huán)節(jié)，不僅能反饋教學(xué)的效果，還有利于學(xué)生監(jiān)控自己的學(xué)習(xí)過(guò)程并進(jìn)行自我反思[8]。

建立持續(xù)性評(píng)價(jià)的目的在于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和探究性，掌握學(xué)習(xí)的方法和思想，這與深度學(xué)習(xí)的要求和內(nèi)涵是一致的。

【案例5】某教師在執(zhí)教探究“過(guò)氧化鈉的水溶液中滴加酚酞先變紅后褪色的原因”時(shí)設(shè)計(jì)了表1所示評(píng)價(jià)量表，表中每一欄優(yōu)秀為10分、良好為8分、一般為5分，自評(píng)占比30%，小組占比30%，教師占比40%。

[分析]教師設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)量表貫穿了探究“過(guò)氧化鈉的水溶液中滴加酚酞先變紅后褪色的原因”整個(gè)教學(xué)過(guò)程，既有對(duì)學(xué)生思維的評(píng)價(jià)，又有對(duì)規(guī)范的評(píng)價(jià)，還關(guān)注了學(xué)生從探究實(shí)驗(yàn)中獲得經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。在實(shí)施教學(xué)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)量化表有利于學(xué)生的自我監(jiān)督，也有利于教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的掌握，方便學(xué)生和教師在教學(xué)過(guò)程中及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。評(píng)價(jià)量表有助于學(xué)生掌握學(xué)習(xí)化學(xué)的一般思路和方法，培養(yǎng)其化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

新課程實(shí)施的目的是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，而化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的一門學(xué)科，所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)以素養(yǎng)為本的教學(xué)定位對(duì)整個(gè)新課程目標(biāo)的達(dá)成有重要意義。指向于深度學(xué)習(xí)的課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)有利于改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)知識(shí)化、簡(jiǎn)單化的傾向，注重學(xué)生高階思維的參與，突出學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的主體性，在解決問(wèn)題的過(guò)程中形成結(jié)構(gòu)化的化學(xué)知識(shí)。

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作者：陸衛(wèi)星，海門市四甲中學(xué)，中學(xué)高級(jí)教師，南通市骨干教師;吳境柳，海門市四甲中學(xué)（226141）。