促进学生化学深度学习的思考与实践

化学组 姜海娟

昨天吴刚教授的讲座让我深受启发，尤其是深度学习方面，今天我代表化学组谈一谈我们在促进学生化学深度学习方面做了些什么，还将怎么做。

不知道大家有没有听过著名化学家阿伏伽德罗的故事：阿伏伽德罗的父亲希望他大学学商之后继承家业，但当他经过大学化学课堂时被深深吸引，转而学了化学，最终成为一名出色的化学家。

我在想象，当时化学课堂上发生着什么对阿伏伽德罗产生这么大的吸引力？也许当时化学课上学生们正在做实验，正在对化学实验进行激烈的深入的探讨。如果我的课堂也能这样，是否也能吸引那些因为各种顾虑不选化学的同学呢？

我又在想象，如果当年课堂上仅仅是因为实验很新奇很热闹，学生的学习是记忆类的，浅层次的，那估计也是不能吸引到阿伏伽德罗的。当时课堂上学生们一定在进行着深度学习。

那什么是深度学习？昨天吴刚教授谈到深度学习包括六个方面：学术心向或钻研精神、核心内容、有效沟通、协同活动、批判性思维与问题解决、自控学习。对照这个标准反思我们化学组最近一段时间的实践，也许暂时做的不够好，但是我们在促进学生的深度学习上已经开始探索。

我们已经做的事：在课外以实践为基础开展学生自主探究活动；在课堂上以实验为基础开展化学教学。

课外以实践为基础的学生自主探究活动：去年我们带学生开展了一系列的实践活动，其中一个是：紫外辐射的影响因素研究。

首先提出了一个驱动性问题：夏天到了，某同学穿了件防晒衣，有同学说，不就穿了一件塑料衣服吗，我不信这衣服有用。针对这个问题你的观点是什么，如何证明你的观点？

然后指导研究小组对驱动性问题分解：要证明防晒衣有用，你需要回答哪些问题？在同学们头脑风暴式地提问并用思维导图整理后，他们将驱动性问题分解：防晒衣防什么？有没有必要防？防晒衣怎么防？怎么知道防晒衣防了？什么时候需要防晒衣防？除了防晒衣还有哪些个人防晒措施？

然后同学们继续头脑风暴，将小问题进一步明确：比如防晒衣防什么？防紫外辐射。什么是紫外辐射？达到地面的紫外辐射有哪些？强度有多大？

从研究意义上引导学生：你的研究目的是什么？仅仅是满足自己的好奇心，还是有一定的社会责任呢？于是大家计划先做问卷调查，了解社会对防晒的认识，在课题完成后有针对性的向社会宣传。

学校为他们的研究提供的保障：紫外A传感器、紫外B传感器，环境科学实验室，中国知网账号密码等。学生进一步将设计方案完善并实施。

在实施的过程中，验证了猜想，如在阳光下紫外A值一万多的情况下，几十块钱的防晒衣就能将其降到一千左右，室内紫外A的值在五十左右。

如果学生的自主探究仅仅停留在科普层面，首先他们觉得这是没意思的，另外科普知识的迁移力是比较弱的，只有深入到化学学科本质的知识才是有生命力的！我们鼓励学生从分子或者原子层面寻根问底。

如，紫外辐射是怎么使皮肤老化的呢？皮肤老化是不是胶原蛋白被破坏了？胶原蛋白的结构是什么？是氢键还是化学键被破坏了？是哪种化学键被破坏了，C-C，C-N，还是C-S？断开化学键是需要能量的，紫外辐射的能量是否大于化学键能？

由此迁移：紫外辐射怎么导致皮肤癌的？DNA结构被破坏了？

防晒霜主要成分是什么？无机活性成份的防晒机理是什么？有机活性成分的机理是吸收紫外辐射，靠什么结构吸收的？紫外辐射是能量，能量怎么被吸收？有机分子中有π键，π电子吸收紫外辐射后被激发变成什么了？什么是π-π*跃迁？

由此迁移：防晒衣材料锦纶和涤纶的结构中是否也有π键？防晒衣涂覆的有机紫外屏蔽剂中是否也有π键？

课堂上以实验为基础的化学教学：如何应对新高考，如何加强学生的深度学习，杨校和季组长早有考虑，决定在学生实验上加强研究，因此我们开始了一些探索，并在高一创新班开始了尝试。如，苯酚的定性检测与定量探究。

首先提出驱动性问题：水中苯酚含量在1mg/L以上时，会引起鱼类中毒死亡。看到这个数字，一个化学人的责任感油然而生。

设计对比实验能促进学生产生问题。于是，我们配制了几种不同浓度的苯酚，发现化学教材上的检测方法都不能检出1mg/L的苯酚。问题产生了？怎么办？于是延伸到大学仪器分析的方法。让学生既看到眼前又看到科学前沿。

用我们教材中的方法如何定量测定苯酚呢？学生设计方案，共同讨论方案的可行性。经过讨论突破了学生的固化思维：学生认为一旦产生沉淀就可以用过滤、洗涤、干燥、称量的方法。我们按照学生的方法做了实验，将沉淀过滤、洗涤，但是在干燥时发现，白色沉淀变成了黄色。颜色变化，物质发生了变化。因此，这条路走不通。

重新审视方程式，一步步分析得到了大学分析化学所采用的测定方法。

今年高考结束后，组长告诉我，我们预测到了2019北京高考题26题。确实这条题目就是定量检测苯酚含量，但是这道题目是有缺陷的，正好让学生们进行赏析。学生分析后发现：题目很严谨，在题干中明确不含干扰测定的物质；但题目有些理想化，一旦向容器中加药品，必然会引起溴的挥发，即使密闭容器也是不可避免的。当然，也有我们没有考虑到的地方，如碘化钾的过量问题。

促进学生化学深度学习尝试后发现：驱动性问题尤其重要，另外课堂教学中对比实验的设计也能让学生自然而然产生问题，产生好奇心，并会调动所有的相关知识和技能去寻找答案，直到满足了好奇心才肯罢休。

我们的目的不是预测高考题，但是经过学生的深度学习后，高考题不管怎样出也是在学生的考虑之内的，因为经过深度学习之后，所有的知识、方法和技能能够得以内化，并升华为素养！

这是我们已经尝试的，今后将怎么做：

课外以实践为基础的学生自主探究活动和课堂上以实验为基础的化学教学我们会继续坚持，而且会深入发掘。另一方面，考察学生将知识运用到真实情境的能力成为新高考的趋势，我们将多研究大学化学教材和化学学科前沿，每个化学老师都将尝试在平时学生作业和考试中进行情境化命题。

我们有信心，学生经过以实践和实验的方式进行化学深度学习后，化学的未来会不一样的，将吸引越来越多的学生进入化学大家庭中来。

谢谢！不当之处请批评指正。

名师点评：

姜海娟，硕士研究生，中小学一级教师。曾获2018年全国中学实验教学能手称号，江苏省高中化学实验说课比赛一等奖，南通市优质课评比一等奖。姜老师是学校环境科学社指导老师，指导同学们开展了很多贴近生活实际的自主探究课题，并开发了能促进学生深度思考的化学创新实验，提高了学生的学习兴趣，培养了学生的创新意识。愿我们所有的化学教师都能担起肩上的重任，带领学生从化学的角度认识世界、解释世界。（江苏省海安高级中学化学教研组长 季真）