馮杰亮

摘? ? 要：初中化學教學中，教師常采用知識告知的方法組織教學。從布盧姆教育目標分類看，識記是低水平認知維度，不能促進學生的深度學習。化學模型建構的教學從暴露學生的前概念開始，幫助學生經歷圖式同化的過程，最終利用積極的模型建構教學促進學生的深度學習。

關鍵詞：模型建構;深度學習;初中化學

一、教學背景

教學是教育者為促進學生學習而對學習環(huán)境加以操控的過程。這個定義有兩層含義：其一，教學是教育者發(fā)出的行為;其二，它的目的是幫助學生進行學習。[1]教師教學在創(chuàng)設一種能引發(fā)學習者經驗的教學環(huán)境，這種經驗反過來會促進學習者的知識產生變化。這種由經驗而引發(fā)的知識變化是在學生對知識進行分析、歸納、分類、解釋、應用等基礎之上，這需要學生對知識進行深度學習。

什么是深度學習？教育部基礎教育課程教材發(fā)展中心負責的深度學習總項目組將其界定為：“在教師引領下，學生圍繞著具有挑戰(zhàn)性的學習主題，全身心積極參與、體驗成功、獲得發(fā)展的有意義的學習過程。”[2]

因此，教師可以根據(jù)學生經驗選擇挑戰(zhàn)性的情景，通過學生間的參與、探究、分析、交流與評價等活動，幫助學生將經驗轉化為知識的變化，體驗成功。最后，教師通過對學生的學習表現(xiàn)判斷其知識是否真正發(fā)生了變化，以獲得發(fā)展的有意義的學習過程。

二、教學設計和教學過程

初中化學中的圖表、圖像作為模型可以是最直接、直觀反映客觀事物變化規(guī)律的語言，包含著豐富的信息資源，模型與文字相比起到更簡單、更明了的作用。在化學反應中，物質間反應過程及物質質量變化都可以用圖像變化來表示，學生也可通過對模型的建立和分析促進對物質反應實質的深度理解。

例如：學生在學習了酸、堿和鹽物質的相關知識后，學生已知曉酸與堿反應生成鹽和水、鹽與堿反應生成新鹽和新堿，但在酸與鹽的混合溶液中加入一種堿溶液后，是酸先與堿反應還是鹽先與堿反應呢？為什么？反應的實質是什么？學生或許不是很清晰，甚至有時是依靠著機械性記憶進行解答，部分學生還會死記硬背“堿先與酸反應，再與鹽反應”等內容。這些學生的模糊概念阻礙了學生對化學反應本質的理解。為此，筆者以“化學反應中物質質量變化的圖像教學”為例，通過模型建構來促進學生深度學習，形成初中化學課堂教學的一種策略，供同行參考。

（一）根據(jù)學生經驗選擇情景

教師從學生熟悉的混合物反應切入主題，引發(fā)學生的經驗。

師：這是氯化銅和鹽酸混合溶液，如果往該混合溶液中不斷滴入氫氧化鋇溶液會有什么現(xiàn)象發(fā)生？試分析其原因。

生：藍綠色溶液中會產生藍色絮狀沉淀。

師：氫氧化鋇溶液一滴入就有沉淀嗎？為什么？

生：開始沒有沉淀，后來有沉淀。因為藍綠色溶液中有鹽酸，氫氧化鋇先與鹽酸反應，鹽酸反應完后再與氯化銅反應。

師：藍色絮狀沉淀會不會一直增加？能否用坐標圖像來表示這反應過程？

生：……

教師通過上述對話式交流，引導學生回顧舊知，同時為化學反應這模型建構作好鋪墊，更為重要的是還引發(fā)了學生的經驗。在解釋物質反應先后順序的對話中，學生暴露了一個前概念，即堿與酸先反應生成鹽和水，酸反應完后，堿再與鹽發(fā)生化學反應。奧蘇伯爾說，影響學生最重要的一個因素是學生已經知道的東西。已經知道的東西就是學生的前概念，有時，知道的東西還可能是一些錯誤經驗。作為教師，這是重要的教學資源，我們必須十分關注學生頭腦中的東西，并據(jù)此教學。

因此，“堿是否先與酸反應，再與鹽反應？”這個學生經驗，它將作為學生下階段深度學習的挑戰(zhàn)性主題。

師：這是硫酸鈉和鹽酸混合溶液，如果往溶液中滴入氫氧化鋇溶液會有什么現(xiàn)象發(fā)生？請用生成沉淀與加入溶液的質量關系曲線圖像來表示。

（二）將經驗轉化為知識的變化

學生前概念充分暴露后，如何將學生的經驗轉化為知識，這就要通過認知沖突讓學生對已有經驗進行重新分析和評價，進而建構正確的知識概念。

1.前概念暴露分析

學生繪制生成沉淀與加入氫氧化鋇溶液之間的質量關系曲線，會有三種不同的圖像模型（如圖1）。不同圖像模型的原因與學生腦海中已有的酸和堿溶液先反應這一錯誤經驗密不可分。這樣的錯誤前概念不僅比較牢固，而且在學生腦海中還會最快呈現(xiàn)。

生1：堿與酸先反應，再與鹽發(fā)生反應。滴入的氫氧化鋇溶液先與鹽酸反應生成氯化鋇和水，開始沒有沉淀。氫氧化鋇溶液與鹽酸反應完后，再與硫酸鈉反應生成硫酸鋇沉淀。因此，曲線圖像為滴入一定質量氫氧化鋇溶液后才開始上升，硫酸鈉反應完后，曲線變平，如圖1（a）。

生2：堿與酸和鹽同時發(fā)生反應。由于氫氧化鋇開始會與鹽酸發(fā)生反應，所以氫氧化鋇與硫酸鈉開始反應的量少，產生沉淀也比較少。鹽酸反應完后，滴入的氫氧化鋇全部與硫酸鈉反應，此時產生的沉淀變多。所以，曲線圖像開始平緩些，一段時間后，曲線變陡，反應完后，曲線變水平，如圖1（b）。

生3：堿與鹽先反應，再與酸發(fā)生反應。因為，這次沉淀和上次沉淀物質性質不同。上次沉淀物質是氫氧化銅，而這次物質是硫酸鋇。硫酸鋇的性質與氫氧化銅不同，它是一種不溶于酸的物質。所以，曲線圖像一開始上升，與鹽反應完后，溶液不再有沉淀生成，曲線變水平，如圖1（c）。

在教學組織過程中，學生將自己對反應過程的理解用圖像模型形式呈現(xiàn)。圖像模型有助于將學生心中隱性的思考充分外顯。在此基礎上，教師可結合生生間的評價交流，通過分析比較學習促使學生反思自己的理解。

2.知識概念的建構

師：上面三種曲線到底哪種正確呢？化學是注重實證的學科，實驗是最好的檢驗辦法。

小組活動：學生分組實驗，并繪制沉淀質量的變化曲線，繪制后分組匯報。

……

生：圖1（c）曲線正確。

師：這實驗中，堿是與鹽先反應，再與酸發(fā)生反應嗎？

深度學習的內涵：在教師引領下，學生圍繞這具有挑戰(zhàn)性的學習主題，開展以實驗為主的多種探究活動，從宏微結合，變化守恒的視角，運用證據(jù)推理與模型認知的思維方式，解決綜合復雜問題，實現(xiàn)學生的積極參與，促進化學學科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

酸、堿和鹽之間發(fā)生的復分解反應先后順序學生并不能簡單記憶，學生學習過程中要從宏觀走向微觀，學生從微觀層面理解反應的本質。實質上是溶液中離子間互換反應，兩種離子之間如果能結合成難溶性的堿或鹽、不穩(wěn)定的酸或堿（分解放出氣體）、或難電離的水，反應就能發(fā)生，反之，反應就不能發(fā)生。

師：如圖2，物質的微觀模型可以解釋化學反應的本質。氫氧化鋇溶液一滴入，溶液中存在6種離子，其中，H+和OH-結合生成難電離的H2O，SO42-和Ba2+結合生成難溶的BaSO4沉淀。隨著氫氧化鋇溶液的繼續(xù)加入，BaSO4沉淀也隨之增加。到恰好完全反應時，溶液中只剩余Na+和Cl-兩種離子。繼續(xù)滴加氫氧化鋇溶液，沉淀不再增加，溶液中應有Na+、Cl-、OH-和Ba2+4種離子。

生：反應生成沉淀為硫酸鋇，它不溶于酸和水。所以，堿與酸反應的同時與鹽也發(fā)生反應。沉淀硫酸鋇質量的多少與硫酸鈉溶液和氫氧化鋇溶液的質量有關。因此，反應沉淀曲線先隨氫氧化鋇溶液質量的增加而升高，硫酸鈉反應完后，曲線變平。

3.對學習表現(xiàn)進行評價

學生的知識重構是否真正發(fā)生了呢？這就需要教師對學習表現(xiàn)進行評價。通過評價教師可以判斷學生對知識轉變的情況。為了評價的客觀真實，教師應創(chuàng)設真實而又新穎的問題情景，盡可能避開學生已有的經驗，不然學生的學習表現(xiàn)具有的片面性，不能完全反應出學生的真實能力，也不能有效促進學生對于整個反應過程的整體把握和本質理解。

師：進一步研究，硫酸鈉和鹽酸混合溶液不斷滴入氫氧化鋇溶液，其中滴入的氫氧化鋇溶液質量和溶液生成沉淀質量的關系曲線，如圖3所示。請根據(jù)圖中相關信息分析計算出所滴加氫氧化鋇溶液的質量。

上述分析計算的過程可以評價學生對圖像模型的本質是否真實理解。生成的沉淀物質實質為硫酸鋇，它的質量多少隨氫氧化鋇溶液質量增加而增加。氫氧化鋇溶液與硫酸鈉溶液恰好完全反應時，反應生成沉淀質量最大。如果學生對上述反應模型真正理解了，學生會在學習表現(xiàn)中有良好表現(xiàn)。上述考察學生學習表現(xiàn)時，教師對學生的理解還提出了新的要求，看似相似的圖像模型，進一步需要學生能對模型數(shù)據(jù)進行提取和處理，這對學生也是一個新的挑戰(zhàn)。理解實質的基礎上，學生還要不斷深度思考，不斷提升學習進階。

三、教學設計和過程的反思

（一）初中化學模型建構教學策略遵循學生的學習規(guī)律

教師對教學行為的操控引發(fā)學生的經驗，學生經驗的暴露引起知識的轉變，學生知識的轉變促進了深度的、有意義的學習的發(fā)生，模型建構的教學策略可以用圖4表示。上述課例中，教師并沒有直接將酸、堿、鹽的反應順序告知學生，而是讓學生經歷了模型建構、思維碰撞、實驗驗證、證據(jù)推理和模型重構的過程，促進學生向高階思維發(fā)展。

（二）初中化學模型建構教學過程有利于學生的思維外顯

讓學生繪制反應的變化曲線圖像，教師可以清晰地知曉學生對化學反應實質的理解深度。同時，通過化學反應的圖像模型建構起了宏觀和微觀的橋梁。學生不僅能夠知道宏觀上的反應現(xiàn)象，而且可以理解微觀反應的實質。在此基礎上，教師通過物質質量坐標圖像中的數(shù)據(jù)讓學生進行定量計算，這有利于教師對學生學習表現(xiàn)進行評價分析。

（三）初中化學模型建構教學策略促進學生深度學習

在學習過程中，學生不是被動的接受，而是主動的參與，學生是課堂教學的主體。學生在學習過程中有思維碰撞，小組內有思考與討論、評價與交流，活動中滲透著實證的思想和實事求是的科學態(tài)度。巴特萊特認為學習是一種圖式同化的建構過程，而不是在記憶中增加新呈現(xiàn)的信息的過程?；瘜W模型建構教學策略將學生視為積極的意義建構者，促進深度學習的真正發(fā)生。[□][◢]

參考文獻：

[1]理查德·E.梅耶.應用學習科學[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2018：52-53.

[2]胡久華.深度學習：走向核心素養(yǎng)（學科教學指南·初中化學）[M].北京：教育科學出版社，2018：2.