深度學習視域下高中化學主題式情境教學探析

摘要：深度學習視域下的主題式情境教學，注重情境的整體性、關聯(lián)性、發(fā)展性，能有效解決當前情境教學存在的碎片化、無序化、過載化等問題。實施深度學習視域下的主題式情境教學，教師可以引導學生在主題情境中進行具有挑戰(zhàn)性的主題學習，通過理論建模、實驗探究、文獻查閱等多種方式，在不斷的學習中獲得結構化的化學核心知識，在批判性思考中形成解決問題的思路，在理論與實踐的結合中促使核心素養(yǎng)不斷發(fā)展。關鍵詞：深度學習；主題式情境教學；苯酚的結構和性質《關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》指出，要積極探索基于情境、問題導向的課堂教學?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）明確提出：重視開展“素養(yǎng)為本”的教學——倡導真實問題情境的創(chuàng)設，開展以化學實驗為主的多種探究活動，重視教學內容的結構化設計，激發(fā)學生學習化學的興趣，促進學生學習方式的轉變，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實踐能力；并針對必修課程和選擇性必修課程等14個課程主題提供了“情境素材建議”［1］?！扒榫辰虒W是學生知識建構、思維發(fā)展、素養(yǎng)提升的有效方法”這一認識已經(jīng)得到一線教師的廣泛認可。但近年來，情境教學也出現(xiàn)了一系列問題，如情境碎片化、無序化、過載化，或情境只作為導入階段中博人眼球的噱頭。這樣的情境教學，不僅不能促進學生知識建構、能力發(fā)展、素養(yǎng)提升，而且會造成信息冗余、學習無序、學習疲乏的情況。本文結合“苯酚的結構和性質”教學實踐，探究深度學習視域下的主題式情境教學，旨在優(yōu)化情境教學。一、深度學習視域下的主題式情境教學內涵深度學習注重批判理解、強調信息整合、促進知識建構、著意遷移運用、面向問題解決［2］。這些高階思維的形成需要經(jīng)歷進階式的知識理解與內化、遷移與運用、實踐與創(chuàng)新，而知識的自主建構、能力的有效提升、素養(yǎng)的連續(xù)性發(fā)展，很難在僵化機械的課堂中生成，只能在個體與情境互動過程中碰撞產(chǎn)生。深度學習視域下的主題式情境教學，注重情境的整體性、關聯(lián)性、發(fā)展性，其中包含的“情境—知識”組成結構一般如圖1所示。深度學習視域下的主題式情境教學有以下三大特點。一是突出了主題情境的整體性。主題情境的特點之一是它能貫穿教學始終，學生將在探索情境的過程中不斷尋找證據(jù)，重新認識事物，最終得到深刻的沉浸式學習體驗。二是注重分情境之間的關聯(lián)性。主題情境起到統(tǒng)攝作用，但如果一開始即對主題大情境進行全方位分析，容易導致任務過于復雜，難以完成。此時，從主題情境中拆分出幾個具有內在邏輯關系的分情境能有效解決這一問題。分情境從主題情境中拆分而來，又能重新組合用于解析主題情境中的總的問題，可見分情境與主題情境構成了“總—分—總”的結構，分情境的出現(xiàn)既降低了學習的起點，又保持了學習的連貫性。三是情境與學科知識有較好的映射關系。情境是知識的載體，情境的存在是為了讓學生在生動的活動中自主建構知識。因此，教師除了需要創(chuàng)設情境，更需要篩選情境，只有蘊含學科問題、包含學科知識的結構化情境才應該被選取，才值得師生進行深入的學習和探索。由此，深度學習視域下的主題式情境教學，能讓學生在主題情境中進行具有挑戰(zhàn)性的主題學習，學生將通過理論建模、實驗探究、文獻查閱等多種方式，在不斷學習中獲得結構化的化學核心知識，在批判性思考中形成解決問題的思路，在理論與實踐的結合中促使核心素養(yǎng)不斷發(fā)展。二、深度學習視域下的主題式情境教學設計（一）教材分析在人教版化學教材中，苯酚的學習編排在與之有一定相似性的烴類苯及烴的衍生物醇的學習后；在學習要求方面，除要求學生掌握酚類的性質外，更重要的是要求學生建構結構化的“結構決定性質”的思維模型，對陌生有機物的認識有角度、有方法、有思路。（二）情境創(chuàng)設基于上述學習要求，筆者選取了一個生活化的主題情境展開教學：小暑食藕覓清涼（具體內容如表1所示）。該情境貼近生活，但包含不易察覺的化學知識，選取炎炎夏日里烹飪蓮藕時出現(xiàn)的問題，和學生一起重新認識生活中的化學知識，在逐層了解蓮藕中的酚類的結構與性質的同時，將“化學就在身邊”這一理念傳遞給學生。（三）教學目標基于教材內容和學生的認知發(fā)展水平，結合選取的教學情境，本課的教學目標確定如下。（1）通過觀察分析蓮藕中酚類物質的結構特征，歸納得到酚的定義。（2）通過分析蓮藕中的酚類物質易氧化這一情境，深入分析苯酚的結構，強化從官能團、化學鍵等角度認識有機物的方法，發(fā)展宏觀辨識與微觀探析的化學學科核心素養(yǎng)。（3）利用分組討論、理論建模，通過分析苯酚反應活性部位的產(chǎn)生原因，發(fā)展從斷成鍵、官能團相互影響等角度認識有機物的方法，發(fā)展證據(jù)推理與模型認知的化學學科核心素養(yǎng)。（4）設計實驗，驗證猜想，并對蓮藕中的酚類物質遇鐵易變紫這一情境進行再實驗，探究影響紫色深淺的因素，提升實驗探究與創(chuàng)新意識的化學學科核心素養(yǎng)。（5）回歸主題情境，給“烹飪一碗色香味俱全的蓮藕湯”提出合理建議，感受化學知識對美好生活的重要價值。（四）設計活動方案與評估任務深度學習視域下的教學活動需要具備一定的挑戰(zhàn)性，但為了避免出現(xiàn)不顧學生實際水平盲目拔高的現(xiàn)象，需要在教學中關注學生的發(fā)展水平。因此，筆者采取“教—學—評”一體化設計，即每一個情境的學習，都選取適合的活動方案促進學生深度思考，設計多種評估任務診斷學生的學習水平，以便及時進行疑點解析和教學調整（如下頁表2所示）。三、深度學習視域下的主題式情境教學實施（一）主題情境引入——小暑食藕覓清涼主題情境創(chuàng)設：小暑至，盛夏始，地上熱浪襲人。《本草綱目·果部·蓮藕》記載，“六七月采嫩者，生食脆美”。新鮮的蓮藕顏色潔白或微黃，清亮帶著珠光，但在烹飪的過程中蓮藕會逐漸變粉，甚至有時還會變紫變黑。這究竟是為什么呢？學生活動：學生閱讀情境素材，自主抽提素材中與化學有關的問題。個別回答，個別補充，形成本節(jié)課的學習線索。概括關聯(lián)任務：（1）蓮藕中變色的物質是什么？（2）蓮藕變紅的原因是什么？這個變色的物質具有怎樣的化學性質？（3）蓮藕變紫的原因是什么？【設計意圖】借助日常情境開展教學，讓學生閱讀素材，學會從化學角度看待身邊的問題。在此過程中，培養(yǎng)學生的閱讀能力和提取信息能力，強化學生發(fā)現(xiàn)問題的意識。（二）蓮藕中的變色物質——什么是酚？分情境解析：蓮藕含多酚類物質，有兒茶酚、沒食子酸，其典型結構如圖3所示。學生活動：學生結合給出的蓮藕含多酚類物質的結構，歸納概括出酚的結構。以小組為單位對苯酚進行分析，歸納整合形成有機物結構分析模型。概括關聯(lián)任務：（1）酚的定義是什么？官能團是什么？（2）最簡單的酚是什么？可以從哪些角度分析它的性質？【設計意圖】分析多酚類物質的結構特點，從個性到共性，概括出酚類物質的定義，再由共性到個性，找出最簡單的酚類物質——苯酚；接著從苯酚切入，引導學生分析結構，利用學習小組的合力，從不同角度，如官能團、化學鍵等角度認識苯酚。（三）蓮藕變色之謎1：酚類為什么易氧化變紅？分情境解析：在烹飪藕湯的過程中，常常會出現(xiàn)蓮藕被氧化變紅的現(xiàn)象。類似地，苯酚在空氣中，會有部分被氧化為苯醌，還有一部分被氧化為對苯二酚。苯醌與對苯二酚能形成復合物——醌氫醌。在該體系中，苯醌為黃色，醌氫醌為深綠色。物質間存在較為復雜的關系，使得最后溶液呈現(xiàn)粉紅色（如圖4所示）。學生活動：結合事實自主深度思考苯酚的性質，嘗試從新的角度認識苯酚，豐富對苯酚的結構分析。學生分析，教師引導，共同探索分析有機物結構的新角度。概括關聯(lián)任務：（1）酚羥基中的O—H鍵活性很大，容易斷裂，如何從結構上進行理解？（2）酚羥基對位苯環(huán)上的C—H鍵活性也很大，容易斷裂，如何從結構上進行理解？【設計意圖】結合生活事實、現(xiàn)場實驗以及給出的物質變化，讓學生通過觀察，再次分析結構，并利用學習小組的力量，嘗試從新角度，如斷成鍵位置、官能團的相互影響等角度認識苯酚。由此總結得到分析有機物的“四位一體”模型：從官能團、化學鍵、斷成鍵位置、官能團的相互影響等角度進行分析，從而提升學生的證據(jù)推理與模型認知化學學科核心素養(yǎng)。（四）苯酚性質探究：探究苯酚的化學性質學生活動：設計實驗探究苯酚的化學性質。學生設計的實驗方案如表3所示。概括關聯(lián)任務：（1）酚羥基中的O—H鍵活性很大，容易斷裂，能否設計實驗進行探究？（2）酚羥基對位以及鄰位苯環(huán)上的C—H鍵活性也很大，容易斷裂，能否設計實驗進行探究？【設計意圖】引導學生通過實驗設計、實證收集、分析解釋等環(huán)節(jié)驗證猜想，讓學生深刻感受有機物官能團之間的相互影響，提升實驗探究與創(chuàng)新意識化學學科核心素養(yǎng)。（五）蓮藕變色之謎2：酚類為什么遇鐵變黑？分情境解析：在烹飪藕湯的過程中，如果使用了鐵器，如鐵鍋、鐵刀等，那么常常會導致蓮藕變黑。而這一現(xiàn)象的出現(xiàn)，常常又會被加入的少量食醋抑制。學生活動：設計實驗探究苯酚與FeCl3的顯色反應影響因素（如圖5所示）。學生設計的實驗方案如表4所示。概括關聯(lián)任務：（1）在該顯色反應中，真正發(fā)生反應的粒子是哪些？（2）該反應的顯色程度會受到什么因素的影響？【設計意圖】該環(huán)節(jié)為模型運用環(huán)節(jié)，借助解開酚類物質變紫之謎，讓學生大膽猜測苯酚顯色反應的斷鍵、成鍵部位，從而寫出顯色方程，并分析顯色的影響因素。這一環(huán)節(jié)，讓學生深刻感受有機物斷鍵、成鍵的影響，進一步提升證據(jù)推理與模型認知的化學學科核心素養(yǎng)。（六）一碗藕湯暖人心總情境回歸：在烹飪藕湯的過程中，你會采取哪些方法讓這樣一道傳統(tǒng)好菜色香味俱全？學生活動：學生個別回答，個別補充，并由此總結酚類的化學性質?！驹O計意圖】將學科知識回歸生活情境，學生在回答實際問題時重新梳理知識，建構知識網(wǎng)絡，感受化學讓生活更美好，形成崇尚真理的意識。四、深度學習視域下主題式情境教學的課堂效果與思考筆者通過日常教學實踐，發(fā)現(xiàn)主題式情境教學是開展深度學習的行之有效的方法。整體性情境貫穿教學的始末，有利于促進教學內容的一致性、教學體驗的連續(xù)性、核心知識的結構性［3］。這種“總—分—總”式的動態(tài)情境，有助于提升學生在實踐活動中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，使學生在課堂上不僅習得知識，而且強化能力，更促進學科核心素養(yǎng)的提升。但在實施教學的過程要注意以下三個方面。（一）情境選取要注重意義性奧蘇貝爾的“有意義的學習”理論中提到：真實、有意義的情境，才能促使學生對化學知識產(chǎn)生興趣，激發(fā)學習的動機，進而產(chǎn)生認知的需要［4］。因此，教師在篩選情境時，不僅要從教師的視角選擇，而且要從學生的視角審視，選擇貼近學生生活的、能激發(fā)學生興趣的情境，這樣的情境往往能使課堂學習到達“知、情、意、行”的統(tǒng)一。（二）情境創(chuàng)設要注重匹配性真實的情境中常常包含著錯綜復雜的作用、影響，化學知識只是冰山一角。因此，教師需要對情境進行二次創(chuàng)作，刪除會分散學生關注點的干擾信息，隱匿與學生現(xiàn)階段認識發(fā)展水平不匹配的信息，增補能促進學生認識的關鍵信息。最終，使得情境在保留真實性的同時，又匹配學生的認知水平，指向本節(jié)內容的學習關鍵，