深度学习视域下高中化学主题式情境教学探析

摘要：深度学习视域下的主题式情境教学，注重情境的整体性、关联性、发展性，能有效解决当前情境教学存在的碎片化、无序化、过载化等问题。实施深度学习视域下的主题式情境教学，教师可以引导学生在主题情境中进行具有挑战性的主题学习，通过理论建模、实验探究、文献查阅等多种方式，在不断的学习中获得结构化的化学核心知识，在批判性思考中形成解决问题的思路，在理论与实践的结合中促使核心素养不断发展。关键词：深度学习；主题式情境教学；苯酚的结构和性质《关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》指出，要积极探索基于情境、问题导向的课堂教学。《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课程标准》）明确提出：重视开展“素养为本”的教学——倡导真实问题情境的创设，开展以化学实验为主的多种探究活动，重视教学内容的结构化设计，激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变，培养他们的创新精神和实践能力；并针对必修课程和选择性必修课程等14个课程主题提供了“情境素材建议”［1］。“情境教学是学生知识建构、思维发展、素养提升的有效方法”这一认识已经得到一线教师的广泛认可。但近年来，情境教学也出现了一系列问题，如情境碎片化、无序化、过载化，或情境只作为导入阶段中博人眼球的噱头。这样的情境教学，不仅不能促进学生知识建构、能力发展、素养提升，而且会造成信息冗余、学习无序、学习疲乏的情况。本文结合“苯酚的结构和性质”教学实践，探究深度学习视域下的主题式情境教学，旨在优化情境教学。一、深度学习视域下的主题式情境教学内涵深度学习注重批判理解、强调信息整合、促进知识建构、着意迁移运用、面向问题解决［2］。这些高阶思维的形成需要经历进阶式的知识理解与内化、迁移与运用、实践与创新，而知识的自主建构、能力的有效提升、素养的连续性发展，很难在僵化机械的课堂中生成，只能在个体与情境互动过程中碰撞产生。深度学习视域下的主题式情境教学，注重情境的整体性、关联性、发展性，其中包含的“情境—知识”组成结构一般如图1所示。深度学习视域下的主题式情境教学有以下三大特点。一是突出了主题情境的整体性。主题情境的特点之一是它能贯穿教学始终，学生将在探索情境的过程中不断寻找证据，重新认识事物，最终得到深刻的沉浸式学习体验。二是注重分情境之间的关联性。主题情境起到统摄作用，但如果一开始即对主题大情境进行全方位分析，容易导致任务过于复杂，难以完成。此时，从主题情境中拆分出几个具有内在逻辑关系的分情境能有效解决这一问题。分情境从主题情境中拆分而来，又能重新组合用于解析主题情境中的总的问题，可见分情境与主题情境构成了“总—分—总”的结构，分情境的出现既降低了学习的起点，又保持了学习的连贯性。三是情境与学科知识有较好的映射关系。情境是知识的载体，情境的存在是为了让学生在生动的活动中自主建构知识。因此，教师除了需要创设情境，更需要筛选情境，只有蕴含学科问题、包含学科知识的结构化情境才应该被选取，才值得师生进行深入的学习和探索。由此，深度学习视域下的主题式情境教学，能让学生在主题情境中进行具有挑战性的主题学习，学生将通过理论建模、实验探究、文献查阅等多种方式，在不断学习中获得结构化的化学核心知识，在批判性思考中形成解决问题的思路，在理论与实践的结合中促使核心素养不断发展。二、深度学习视域下的主题式情境教学设计（一）教材分析在人教版化学教材中，苯酚的学习编排在与之有一定相似性的烃类苯及烃的衍生物醇的学习后；在学习要求方面，除要求学生掌握酚类的性质外，更重要的是要求学生建构结构化的“结构决定性质”的思维模型，对陌生有机物的认识有角度、有方法、有思路。（二）情境创设基于上述学习要求，笔者选取了一个生活化的主题情境展开教学：小暑食藕觅清凉（具体内容如表1所示）。该情境贴近生活，但包含不易察觉的化学知识，选取炎炎夏日里烹饪莲藕时出现的问题，和学生一起重新认识生活中的化学知识，在逐层了解莲藕中的酚类的结构与性质的同时，将“化学就在身边”这一理念传递给学生。（三）教学目标基于教材内容和学生的认知发展水平，结合选取的教学情境，本课的教学目标确定如下。（1）通过观察分析莲藕中酚类物质的结构特征，归纳得到酚的定义。（2）通过分析莲藕中的酚类物质易氧化这一情境，深入分析苯酚的结构，强化从官能团、化学键等角度认识有机物的方法，发展宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。（3）利用分组讨论、理论建模，通过分析苯酚反应活性部位的产生原因，发展从断成键、官能团相互影响等角度认识有机物的方法，发展证据推理与模型认知的化学学科核心素养。（4）设计实验，验证猜想，并对莲藕中的酚类物质遇铁易变紫这一情境进行再实验，探究影响紫色深浅的因素，提升实验探究与创新意识的化学学科核心素养。（5）回归主题情境，给“烹饪一碗色香味俱全的莲藕汤”提出合理建议，感受化学知识对美好生活的重要价值。（四）设计活动方案与评估任务深度学习视域下的教学活动需要具备一定的挑战性，但为了避免出现不顾学生实际水平盲目拔高的现象，需要在教学中关注学生的发展水平。因此，笔者采取“教—学—评”一体化设计，即每一个情境的学习，都选取适合的活动方案促进学生深度思考，设计多种评估任务诊断学生的学习水平，以便及时进行疑点解析和教学调整（如下页表2所示）。三、深度学习视域下的主题式情境教学实施（一）主题情境引入——小暑食藕觅清凉主题情境创设：小暑至，盛夏始，地上热浪袭人。《本草纲目·果部·莲藕》记载，“六七月采嫩者，生食脆美”。新鲜的莲藕颜色洁白或微黄，清亮带着珠光，但在烹饪的过程中莲藕会逐渐变粉，甚至有时还会变紫变黑。这究竟是为什么呢？学生活动：学生阅读情境素材，自主抽提素材中与化学有关的问题。个别回答，个别补充，形成本节课的学习线索。概括关联任务：（1）莲藕中变色的物质是什么？（2）莲藕变红的原因是什么？这个变色的物质具有怎样的化学性质？（3）莲藕变紫的原因是什么？【设计意图】借助日常情境开展教学，让学生阅读素材，学会从化学角度看待身边的问题。在此过程中，培养学生的阅读能力和提取信息能力，强化学生发现问题的意识。（二）莲藕中的变色物质——什么是酚？分情境解析：莲藕含多酚类物质，有儿茶酚、没食子酸，其典型结构如图3所示。学生活动：学生结合给出的莲藕含多酚类物质的结构，归纳概括出酚的结构。以小组为单位对苯酚进行分析，归纳整合形成有机物结构分析模型。概括关联任务：（1）酚的定义是什么？官能团是什么？（2）最简单的酚是什么？可以从哪些角度分析它的性质？【设计意图】分析多酚类物质的结构特点，从个性到共性，概括出酚类物质的定义，再由共性到个性，找出最简单的酚类物质——苯酚；接着从苯酚切入，引导学生分析结构，利用学习小组的合力，从不同角度，如官能团、化学键等角度认识苯酚。（三）莲藕变色之谜1：酚类为什么易氧化变红？分情境解析：在烹饪藕汤的过程中，常常会出现莲藕被氧化变红的现象。类似地，苯酚在空气中，会有部分被氧化为苯醌，还有一部分被氧化为对苯二酚。苯醌与对苯二酚能形成复合物——醌氢醌。在该体系中，苯醌为黄色，醌氢醌为深绿色。物质间存在较为复杂的关系，使得最后溶液呈现粉红色（如图4所示）。学生活动：结合事实自主深度思考苯酚的性质，尝试从新的角度认识苯酚，丰富对苯酚的结构分析。学生分析，教师引导，共同探索分析有机物结构的新角度。概括关联任务：（1）酚羟基中的O—H键活性很大，容易断裂，如何从结构上进行理解？（2）酚羟基对位苯环上的C—H键活性也很大，容易断裂，如何从结构上进行理解？【设计意图】结合生活事实、现场实验以及给出的物质变化，让学生通过观察，再次分析结构，并利用学习小组的力量，尝试从新角度，如断成键位置、官能团的相互影响等角度认识苯酚。由此总结得到分析有机物的“四位一体”模型：从官能团、化学键、断成键位置、官能团的相互影响等角度进行分析，从而提升学生的证据推理与模型认知化学学科核心素养。（四）苯酚性质探究：探究苯酚的化学性质学生活动：设计实验探究苯酚的化学性质。学生设计的实验方案如表3所示。概括关联任务：（1）酚羟基中的O—H键活性很大，容易断裂，能否设计实验进行探究？（2）酚羟基对位以及邻位苯环上的C—H键活性也很大，容易断裂，能否设计实验进行探究？【设计意图】引导学生通过实验设计、实证收集、分析解释等环节验证猜想，让学生深刻感受有机物官能团之间的相互影响，提升实验探究与创新意识化学学科核心素养。（五）莲藕变色之谜2：酚类为什么遇铁变黑？分情境解析：在烹饪藕汤的过程中，如果使用了铁器，如铁锅、铁刀等，那么常常会导致莲藕变黑。而这一现象的出现，常常又会被加入的少量食醋抑制。学生活动：设计实验探究苯酚与FeCl3的显色反应影响因素（如图5所示）。学生设计的实验方案如表4所示。概括关联任务：（1）在该显色反应中，真正发生反应的粒子是哪些？（2）该反应的显色程度会受到什么因素的影响？【设计意图】该环节为模型运用环节，借助解开酚类物质变紫之谜，让学生大胆猜测苯酚显色反应的断键、成键部位，从而写出显色方程，并分析显色的影响因素。这一环节，让学生深刻感受有机物断键、成键的影响，进一步提升证据推理与模型认知的化学学科核心素养。（六）一碗藕汤暖人心总情境回归：在烹饪藕汤的过程中，你会采取哪些方法让这样一道传统好菜色香味俱全？学生活动：学生个别回答，个别补充，并由此总结酚类的化学性质。【设计意图】将学科知识回归生活情境，学生在回答实际问题时重新梳理知识，建构知识网络，感受化学让生活更美好，形成崇尚真理的意识。四、深度学习视域下主题式情境教学的课堂效果与思考笔者通过日常教学实践，发现主题式情境教学是开展深度学习的行之有效的方法。整体性情境贯穿教学的始末，有利于促进教学内容的一致性、教学体验的连续性、核心知识的结构性［3］。这种“总—分—总”式的动态情境，有助于提升学生在实践活动中发现问题、分析问题、解决问题的能力，使学生在课堂上不仅习得知识，而且强化能力，更促进学科核心素养的提升。但在实施教学的过程要注意以下三个方面。（一）情境选取要注重意义性奥苏贝尔的“有意义的学习”理论中提到：真实、有意义的情境，才能促使学生对化学知识产生兴趣，激发学习的动机，进而产生认知的需要［4］。因此，教师在筛选情境时，不仅要从教师的视角选择，而且要从学生的视角审视，选择贴近学生生活的、能激发学生兴趣的情境，这样的情境往往能使课堂学习到达“知、情、意、行”的统一。（二）情境创设要注重匹配性真实的情境中常常包含着错综复杂的作用、影响，化学知识只是冰山一角。因此，教师需要对情境进行二次创作，删除会分散学生关注点的干扰信息，隐匿与学生现阶段认识发展水平不匹配的信息，增补能促进学生认识的关键信息。最终，使得情境在保留真实性的同时，又匹配学生的认知水平，指向本节内容的学习关键，