洪生鋒 雷范軍

摘? ? 要：簡單有機化合物及其應用和常見的無機物及其應用是高中化學必修課程的兩大主題。以乙醇的催化氧化教學為例，通過利用思維導圖，提出從主動建構、理解學習和有效遷移三環(huán)節(jié)出發(fā)，優(yōu)化學生知識建構，進行深度學習，提升宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)。以鋁的氧化物教學為例，通過利用思維導圖，提出從創(chuàng)設問題情境、科學探究、遷移應用三環(huán)節(jié)出發(fā)，引導學生進行批判性高階思維、有效遷移知識解決真實問題，提升科學探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)。

關鍵詞：思維導圖;深度學習;化學學科核心素養(yǎng)

20世紀70年代初，英國的托尼·博贊（Tony Buzan）最早提出了思維導圖。思維導圖是一種有效的、能夠促進知識聯(lián)系、加強知識網絡構建的可視化教學工具，可以在很大程度上幫助學生高效地構建一種清晰的、整體性的知識框架，并且能夠幫助學生表征化學知識，提高左右大腦運作效率，更有效地進行深度學習，進行高階思維[1]，最終提升學生的化學學科核心素養(yǎng)。

深度學習“是一種主動的、批判性的學習方式”，“要求學習者進行理解性的學習、批判性的高階思維、主動的知識建構、有效的知識遷移及真實問題的解決”。從縱向看，深度學習是指對某知識點進行深入的探究以達到透徹的理解和深刻的認知;從橫向看，深度學習是指綜合利用所學過的本學科知識和相關學科知識探究解決學習中遇到的各種具體問題。理解是深度學習的基礎，建構是深度學習的核心，而遷移與應用是深度學習的價值所在。[2]

在一線化學教學中，我們發(fā)現(xiàn)，由于學生沒有將瑣碎的化學知識系統(tǒng)化地存儲在認知結構中，就使得他們遇到實際問題時找不到切入點，無法形成有效的解題思路。為此，筆者嘗試使用思維導圖，在乙醇的催化氧化、鋁的氧化物的教學中，優(yōu)化學生的知識建構，促進學生更有效地進行深度學習，進而提高學生宏觀辨識與微觀探析和科學探究與創(chuàng)新意識。

一、利用思維導圖從主動建構到有效遷移

“宏觀辨識與微觀探析”體現(xiàn)了化學學科的學科思維和核心觀念，宏觀、微觀、符號這三重表征是化學學科的思維特征，見圖1。通過觀察實驗現(xiàn)象了解宏觀物質的性質，運用化學基本原理、基本觀念從微觀角度分析變化的原因和實質，最后利用化學方程式等化學符號解釋物質及其變化的本質規(guī)律。

以《普通高中化學課程標準（2017年版）》必修課程之主題4：“簡單的有機化合物及其應用”中的乙醇的催化氧化的教學為例，利用思維導圖進行深度學習，提高學生宏觀辨識與微觀探析的化學學科核心素養(yǎng)，見圖 2。

環(huán)節(jié)一：主動建構

通過引導學生進行小組實驗、歸納實驗現(xiàn)象，讓學生初步了解乙醇催化氧化反應的宏觀現(xiàn)象，培養(yǎng)學生動手能力和觀察能力，實現(xiàn)知識的主動建構。

環(huán)節(jié)二：理解學習

通過分析實驗中銅絲先變黑后變回紅色的原因，學生可知銅參與了反應，并且作為催化劑。培養(yǎng)學生辨析宏觀實驗現(xiàn)象的能力。緊接著教師利用Flash動畫向學生展示乙醇催化氧化的斷鍵機理：CH3CH2OH官能團—OH上的H和α-C上的H與CuO中的O結合成H2O。利用信息技術手段，將微觀世界的變化過程可視化，以直觀形象的方式呈現(xiàn)給學生，從而提高學生的微觀探析的能力。最后讓學生結合實驗現(xiàn)象和斷鍵方式，用化學方程式表示乙醇在Cu的催化下與氧氣的反應。

環(huán)節(jié)三：有效遷移

問題：丙醇、異丙醇、叔丁醇都能發(fā)生催化氧化嗎？是不是所有的醇都能發(fā)生催化氧化呢？

學生分析：丙醇α-C上有2個H，可以發(fā)生催化氧化;丙醇α-C上有1個H，可以發(fā)生催化氧化;叔丁醇α-C上沒有氫，不可以發(fā)生催化氧化。

結論：不是所有的醇都能發(fā)生催化氧化，醇的α-C上至少有一個H才能發(fā)生催化氧化反應。學生的思維導圖筆記見圖3。

通過思維導圖的引導，從主動建構、理解學習和有效遷移三環(huán)節(jié)出發(fā)，幷利用信息技術的手段，研究了乙醇催化氧化的宏觀實驗現(xiàn)象、微觀斷鍵機理和醇發(fā)生催化氧化的條件，培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析相融合的化學學科素養(yǎng)。

二、利用思維導圖從主動質疑到遷移應用

科學探究的一般操作流程見圖4。創(chuàng)新能力的提升是建立在創(chuàng)新意識培養(yǎng)的基礎上。在進行科學探究的過程中，要求學生能對實驗過程中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象提出質疑，然后提出新的假設和實驗方案來證實。因此，學生必須有問題意識和批判精神，敢于提出疑問，利用一定的理論知識，多角度地分析問題。

科學探究是培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識的一種有效的方式，而培養(yǎng)創(chuàng)新意識是開展科學探究的目的。在元素及其化合物的教學中，基于科學探究的實驗教學模式比對傳統(tǒng)實驗教學更符合學生的認知規(guī)律，更有利于提高學生的化學學科核心素養(yǎng)。因此，我們可以利用思維導圖的直觀引導，通過科學探究活動來提高學生的探究意識和問題意識，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

以《普通高中化學課程標準（2017年版）》必修課程之主題3：物質結構基礎與化學反應規(guī)律中的鋁的氧化物的教學為例，利用思維導圖進行深度學習，提高科學探究與創(chuàng)新意識能力，見圖5。

環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設問題情境

工業(yè)上利用鋁土礦（含Al2O3、Fe2O3和SiO2）冶煉鋁的流程，見圖6，此過程可以簡化為兩個過程：1.從鋁土礦中分離得到Al2O3;2.電解Al2O3 得到金屬鋁。

環(huán)節(jié)二：科學探究

首先教師提出問題：圖中①是氫氧化鈉溶液，為什么可以用它來溶解鋁土礦？再引導學生進行猜想假設、制定方案，學生通過自主實驗檢驗假設。大部分學生得出氧化鋁可以與酸和堿反應的結論。教師再引導學生進行反思，提出新的問題：氧化鋁是否能與所有的堿反應？學生通過探究氧化鋁與氨水的反應，進一步完善實驗結論：氧化鋁能與酸和強堿反應。

環(huán)節(jié)三：遷移應用——培養(yǎng)創(chuàng)新意識

問題：既然氧化鋁能與酸和強堿反應，那能否將圖中①改為稀鹽酸？如果可以，請你結合圖6，畫出新的流程圖。通過小組合作、討論得出新的流程，見圖7。

最后利用思維導圖總結制備金屬鋁的兩種流程，見圖8。

化學是一門以實驗為基礎的學科，實驗探究是學習元素及其化合物內容的重要方法。在元素及其化合物的教學中，借助思維導圖，清晰地引導學生通過實驗探究，通過具有啟發(fā)性的引導而不是灌輸性的語言，讓學生積極思考、進行理解性的學習、自主提出疑問、批判性的高階思維、主動建構知識、進行深入學習，在實驗中理解，在理解后遷移，進而培養(yǎng)學生“科學探究與創(chuàng)新意識”的化學學科核心素養(yǎng)。

在教師引領下，學生圍繞核心知識，借用思維導圖，通過化學實驗進行有效地探究活動，從宏微觀結合的視角，運用批判性的高階思維、主動的知識建構、進行深入學習，解決綜合復雜問題，獲得結構化的化學核心知識，建立運用化學學科思想解決問題的思路方法，促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。讓我們乘上驅動深度學習之舟，成功抵達核心素養(yǎng)的彼岸。

參考文獻：

[1] 白靜珠. 用思維導圖改進學案導學的實踐案例[J]. 化學教學，2016（11）：19-23.

[2]王寶斌. 深度學習：化學學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的關鍵[J]. 教育研究與評論（中學教育教學），2016（7）：47-51.