基于“深度学习”的化学教学必须掌握“五度”_深度学习论文

基于“深度学习”的化学教学须把握好“五个度”,本文主要内容关键词为:把握好论文,深度论文,化学论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。

      2005年上海师范大学黎加厚教授倡导国内的基础教育应促进学生深度学习,指出深度学习是在理解学习的基础上,学习者能够批判地学习新的思想和事实,并将它们融入原有的认知结构中,能够在众多思想间进行联系,并能够将已有的知识迁移到新的情境中,做出决策和解决问题的学习。[1]近年来,深度学习也逐渐引起了广大一线教师的关注,笔者认为在化学教学中促进学生深度学习须把握好“五个度”。

      一、目标的适切度

      “度”含有标准和尺度之意,教学目标设计是教学设计的第一步,深度学习的目标水平如何把握?

      布卢姆等人在认知学习领域中把教学目标分成六大层次,从低级到高级依次为:识记、理解、应用、分析、综合和评价。深度学习理论认为,认知水平停留在第一、第二层次的属于浅层学习,所涉及的是机械记忆、简单提取、浅层理解等低阶思维活动,而认知水平处于较高的“应用、分析、综合和评价”层次的属于深度学习。深度学习意味着对知识的理解与批判、联系与建构、迁移与应用,所涉及的大都是劣构问题解决、元认知、创造性思维等高阶思维活动,所获得的是高阶认知技能。

      《普通高中化学课程标准(实验)》将学生的学习目标分为认知性学习目标、技能性学习目标和体验性学习目标,并且按照学习目标的要求分为不同的水平,对同一水平的学习要求可用多个行为动词进行描述。如认知性学习目标水平从低到高为知道、了解、理解和应用,技能性学习目标水平分为初步学习、初步学会和学会,体验性学习目标水平分为感受、认同、形成等层次。显然,我国普通高中化学课程学习目标的分类与布卢姆的目标分类法既有联系又有较大的区别,其内涵更为丰富和具体,化学深度学习对应的学习目标应该为理解、应用、学会和形成等较高层次的要求。

      化学教学中促进学生的深度学习,其教学目标的设定必须适度,须以化学课程标准的目标要求为依据,将化学课程目标与教科书内容、学生已有的知识经验以及学生学习的阶段性结合起来,将知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的三维目标整合起来,将高考应试能力与学生核心素养的培养结合起来。在具体的课堂教学中,教师应创造性地设定适合自己学生的具体的学习目标。

      例如,关于“乙醇与钠的反应”,其学习目标可设定为:能运用已有的知识理解乙醇与钠的反应,学会书写乙醇与钠反应的化学方程式,增强“结构决定性质”的化学观念等。为此,可在实验的基础上,引导学生联想到钠的保存方法以及钠与水的反应,从而理解为什么是乙醇的羟基氢而不是烃基氢与钠发生了反应,至于反应为什么比较慢以及反应类型不称为取代反应,则不必深究,其他醇类与钠的反应此处也不必拓展。

      基于深度学习的化学教学,首先必须对各模块知识点的目标要求进行认真的梳理,把握其层次要求。深度学习不是过度学习,肆意拔高学习目标,追求一步到位,否则只能加重学生的学习负担。而该深度学习的地方却浅尝辄止、降低要求,代替以大量的低层次的重复训练同样也会增加学生的学习负担。这两种现象在化学教学中均普遍存在,所以化学教学有必要提倡深度学习。设计合理恰当的学习目标对于促进学生深度学习起着至关重要的作用。

      二、知识的关联度

      深度学习的基础是理解,核心是建构,价值在于迁移与应用。所谓建构就是学生根据已有的知识经验,以融会贯通的方式对学习内容进行组织,建构出自己的知识结构。建构主义认为,学习者在已有的知识、经验的基础上,对新知识进行加工、理解,由此建构起新知识的意义,同时原有的知识经验又因为新知识的进入而发生调整和改变。从这个意义上讲,新知识就是原有知识的拔节生长,原有知识因新知识的融入而更加厚实。新知识与原有知识的关联性是学生构建新的知识结构的桥梁,关联度越大,越有利于学生的知识建构。

      例如,学习“化学能转化为电能”时,笔者首先让学生观看火力发电的相关视频,了解其工业流程和工作原理,发现其存在流程多、能耗大、污染严重等诸多不足,从而激发起“化学能可不可以直接转化为电能”的学习需求,为后续认识原电池的价值意义埋下伏笔;紧接着,以锌与稀硫酸的反应为认知起点,激活学生已有的知识经验。

      学生分组实验:在一试管中盛有少量稀硫酸,向其中投入一粒锌,观察到锌粒表面有大量气泡产生。再将一根光亮的铜丝插入其中,当铜丝不与锌粒接触时,铜丝表面无任何现象;当铜丝与锌粒接触时,铜丝表面也有大量气泡产生。铜与稀硫酸不反应,初三化学早有定论,问题自然产生:铜丝表面的气泡是什么气体?学生经过讨论认为还是氢气,甚至还提出了检验氢气的方案。教师顺势追问:氢离子要得到电子才会产生氢气,铜丝上的电子是从哪儿来的?怎么检验电子的定向流动?学生小组讨论,提出假设,并根据提供的锌片、铜片、稀硫酸和电流计等实验用品验证假设,最终获得结论。

      化学能转化为电能必须基于氧化还原反应,并且要借助一种特殊的装置,该装置的特定要求就是原电池的形成条件。经过这样的探究体验,学生获得的原电池知识就是根植于“锌与稀硫酸反应”“氧化还原反应”“金属活动性顺序”“能量相互转化”这些认知基础之上的鲜活的知识,是原有知识的自然生长。有了这样的深度学习,学生还需要对原电池的形成条件、电池正负极的判断、电极反应的类型等知识死记硬背吗?

      从上述案例可以看出,增强知识的关联度,还需要把握新知识的来龙去脉,只有把握了新知识的发生、发展及衍变规律,才能“发掘知识这一伟大事物内在的魅力”,才更有利于学生将新知识融入原有的认知结构。

      三、问题的开放度

      深度学习重视学习者对学习的迁移运用和问题解决,现实的问题不是那种套用规则和方法就能够解决的良构领域的问题,而是结构分散、规则冗长的劣构领域的问题,要解决这种劣构领域的问题不仅需要我们掌握原理及其适切的场域,还要求我们能运用原理分析问题并创造性地解决问题。[2]通俗地说,就是深度学习要求问题有一定的开放度,开放的问题不是那种学生“坐在地上都能摘到桃”的简单问题,也不是那种学生“搭上梯子也摘不到桃”的高难度问题,而是学生凭借自己的努力能够“跳一跳摘得桃”的适切性问题。这样的问题最有利于激发学生的认知冲突,发展学生的批判性思维,促进学生深度学习。

      例如,学习“镁的提取与应用”时,先让学生列举镁的广泛应用,呈现镁的需求量逐步上升的图片介绍以及讨论镁在自然界中的存在,教师趁机提出问题:现在镁的需求量这么大,我们怎么从镁的化合物中提取金属镁?这是一个开放性的问题,学生必须调动已有的知识经验进行分析、判断、综合与评价。镁在化合物中呈现+2价,要使其变为单质镁,必须采用还原法。有些学生借鉴铁的冶炼方法,提出用C或

或CO还原MgO,有些学生借鉴湿法炼铜的方法,提出用更活泼的金属置换,也有些学生借鉴金属钠的制取方法,提出电解熔融的氯化镁。究竟选用哪种方法?教师结合镁的冶炼史进行点拨,得出熔融盐电解法是现在较为普遍的冶炼镁的方法。那么,电解所需的氯化镁怎么提取?选择氢氧化镁沉淀法还是碳酸镁沉淀法?采用什么方法分离?怎么收集镁蒸气?电解产生的尾气如何处理?等等。整节课以“镁的提取”这一条明线贯穿始终,每一个教学拐弯点的推进都源于问题,这些问题产生于学生已有的知识和即将要学习的知识的“节点”上,需要学生分析、比较和决策,将学科知识镶嵌于问题解决的过程中。这样的学习显然属于深度学习。

      深度学习的问题设计要有一定的开放性,但又要有明确的指向性,有时甚至还需将一个比较大的问题分解为由若干个小问题组成的问题链,层层递进,收放有度。问题的解决离不开教师的适时介入和循循善诱,否则,深度学习有可能沦为糊涂学习。

      四、思维的深度

      深度学习需要深度思维。化学是一门从分子、原子水平上研究物质的组成、结构、性质及其变化的科学,尤其需要培养学生丰富的想象力和深刻的思维品质。“宏观—微观—符号”三重表征是体现化学学科特征的思维方式,物质的性质体现在宏观变化上,物质的组成、结构等微观理论则是理解性质、把握变化本质的依据,而化学符号则从微观层次上科学、简明地表达了宏观物质及其变化规律,成为连接宏观与微观的中介。[3]基于深度学习的化学教学,应将宏观现象、微观分析与符号表征有机结合起来,将思维的触角深入物质内部,从微观的组成和结构上探寻宏观的性质、现象呈现的本质原因以及符号表征的内在意义,从而深化学生的思维,增进学生对化学知识的理解,提高学生分析和解决化学问题的能力。

      例如,学习“盐类的水解”时,探讨的是溶液中学生看不见、摸不着的微观粒子的电离与结合的问题,可以通过对宏观实验现象的观察,从微观结构上分析、理解盐类水解的原因,从而深化学生对盐类水解本质的认识。

      首先,设计三个支撑性的问题,激活学生已有的知识经验。醋酸溶液为什么呈酸性?氨水为什么呈碱性?纯水为什么呈中性?当学生顺利回答后,教师出其不意地提出问题:盐溶液一定呈中性吗?激发学生的认知冲突。

      宏观表征:学生实验,用酚酞试液或pH试纸测定醋酸钠溶液的酸碱性。

      微观表征:引导学生分析,醋酸钠固体和纯水中分别存在哪些离子,醋酸钠溶于水后,离子之间能否大量共存?水的电离平衡有没有受到影响?

      

      建立盐类的水解概念。

      迁移应用:碳酸钠俗称纯碱,这种盐为什么与碱扯上关系?如何用离子方程式表示?

      经过这样多次“宏观—微观—符号”三重表征的教学,促进了学生对盐类的水解概念和水解平衡知识的深度理解,揭示了“谁弱谁水解,谁强显谁性”规律的本质原因,有利于学生在利用盐类水解知识解决相似问题时能够举一反三、灵活运用。

      五、认识的高度

      高度决定视野,“会当凌绝顶,一览众山小”,“不畏浮云遮望眼,只缘身在最高层”。促进学生深度学习,不能局限于关注学生对具体化学知识的获得与掌握,还要思考怎样将知识上升到化学学科观念的认识高度,开阔学生的视野,实现知识由“学会”到“学活”的转变,从而达到能够在众多思想间进行联系并创造性地解决问题的目的。

      

      “深度学习”虽是新理念新名词,却与传统的循序渐进、融会贯通、举一反三、学以致用等教学要求相吻合,加强它们之间的联系与融合,把握好“五个度”,有利于我们更好地改进化学教学,促进学生深度学习,提高学生化学学习的质量,形成化学学科必备的核心素养。

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