錢研士

摘要：以2016年無錫市中考化學試題中一個有關膠頭滴管使用的基本操作為例，詳細介紹了初中化學教學中深度學習的引導與體現(xiàn)，并與淺層學習的效果進行比較，從而凸顯深度學習教學對學生化學核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，有一定的推進作用，是學生可持續(xù)學習的一個有力保障。

關鍵詞：深度學習淺層學習邏輯推理模型構建

文章編號：1008-0546（2020）03-0084-03

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2020.03.023

深度學習（ Deeper Learning）是指通過應用批判性思維與問題解決能力、溝通與合作能力、創(chuàng)造與創(chuàng)新能力等高級技能以及積極的學習態(tài)度來掌握嚴密的學術內容知識并學會如何學習。深度學習的實質是運用學術知識和高階能力在復雜情境中解決問題，因此，需在真實的問題情境中、具有挑戰(zhàn)性的任務中借助問題解決的實踐進行，學生積極、深入地參與是深度學習的關鍵。深度學習并非功利學習，更不是所謂的高效應試學習;深度學習不是知識深挖的學習，不排斥淺層學習;深度學習的深度，遵循神經(jīng)認知科學、人類社群學、心理學等;深度學習以學習為中心，注重主動學習，理性實踐。

筆者在多年的一線教學中深深地感受到：邏輯推理模型的構建對深度學習的推進有著至關重要的指導意義。所謂模型構建，是指人的思維構成的某種意識形態(tài)，通過具象表達從而形成的物件，而邏輯推理模型不是一個具體的物件，而是將一種思考問題的思維方式進行模式化處理。對教師而言，模型構建實質是一種“轉化”的智能，是教師將學科知識轉化成學生能夠有效獲得的一種學科教學智能…。對于學生而言，化學是一門新學科，同時也是一門升學考試科目，短短一學年的學習，只有潛移默化地將深度學習理念貫徹落實下去，才能更好地達到教學目標和要求。下面筆者就平時在化學實驗教學中常用的一種引導學生深度學習的方式一邏輯推理模型談一些拙見。

一、深度學習的一種常用思維模式——邏輯推理模型的建立

初中化學實驗有關膠頭滴管的使用操作要求中，對于用膠頭滴管向試管中滴加試劑有明確要求。一般要求學生如圖1所示，將膠頭滴管豎直懸空于試管的正上方。但高中化學中FeS04溶液與NaOH溶液的反應明確要求將煮沸的NaOH溶液滴人新制的FeS04溶液中，要用較長的膠頭滴管伸人液面以下滴加，其目的是盡可能地減少氧氣對整個實驗的干擾。但不少初上講臺的老師，在平時教學的過程中只是告訴學生若滴管頭碰到試管壁或伸到液體中滴加會污染試劑，至于怎么會污染的則一帶而過。這就導致一些平時學習僅憑機械式記憶而沒有深入理解的學生，最后就記住了老師“金科玉律”式的“結論”，可能正因為如此，當遇到下列所示2016年無錫市中考化學中的問題時，很多考生不假思索，錯選了D，而且在考場相對緊張的氛圍中，別指望考生能通過檢查發(fā)現(xiàn)并改正這類錯誤。

筆者在不同學校的初三學生中做過統(tǒng)計，教完膠頭滴管的使用方法后，約51%的學生能準確表述：潔凈干燥的膠頭滴管滴加試劑時要求不接觸試管內壁，滴管頭不伸人試管中是為了防止沾污膠頭滴管下端玻璃管口，進而將滴管放回原試劑瓶時污染原試劑瓶中的試劑。40%左右的學生知道會污染試劑，但無法說出具體怎么污染試劑。但以下題目的正確率卻不足10%。

（2016.無錫卷）某同學模擬生產(chǎn)復印用Fe，O。粉的實驗流程如下：

FeSO4溶液中加入NaOH溶液，反應方程式依次為：

①FeS04+2NaOH=Fe（OH）2↓ +Na2S04

②4Fe（OH）2+02+2H20=4Fe（ OH）3

若制取Fe（OH）2采用的實驗操作是：向盛有SmL新制FeS04溶液的試管中加入10滴植物油，然后用膠頭滴管加煮沸的氫氧化鈉溶液，膠頭滴管的正確使用方法是___（填字母）。

統(tǒng)計表明，能熟練表述該操作一般要求，即膠頭滴管滴液時應豎直懸空于容器正上方這一真正原因的同學超過一半，但正確率卻只有十分之一，歸根結底是學生遇到陌生問題時沒有深度學習的積累，沒有邏輯推理的習慣，很多時候僅憑一些隱約的似是而非的淺層記憶去解決問題，這當然是不可取的。于是，筆者在接下來2018學年度的教學中嘗試引導學生深度學習，構建如圖2邏輯推理模型。

二、基于深度學習基礎之上的學習效果及其體現(xiàn)

對照此模型，引導學生如圖3對應作答。事實證明，經(jīng)過這番邏輯推理模型的構建，再讓學生選擇滴加方案時，此題的正確率約為50%，也就是說只要知道膠頭滴管碰到試管壁或伸到液體中滴加會污染試劑，且明白真正原因是由于滴管放回原瓶時污染原試劑瓶中試劑的學生，基本上都能作出正確的選擇。借助這一學習模型，筆者在實際教學過程中還順利解決了如下兩個問題：

問題1：實驗室中對固體藥品加熱，試管口是略向下傾斜還是朝上的問題

學過實驗室中用加熱方式分解高錳酸鉀制氧氣的學生都知道，對試管中的固體藥品加熱時，為了防止冷凝水回流到熱的試管底部導致試管驟冷炸裂，我們一般采用試管口略向下傾斜的方式進行加熱。作為老師也應該講清冷凝水的來源一般情況下有兩個方面：第一，久置藥品中的濕存水;第二，有些含有結晶水的固體或難溶性的堿等固體加熱時會分解產(chǎn)生的水。

所以，若條件告知某種固體中不含濕存水，或者濕存水的含量很低完全可以忽略不計（即是干燥的藥品），且加熱條件下反應時也不會產(chǎn)生水等等很明確的信息。學生借助上述邏輯推理模型，深度學習思考就可以作出分析：實驗過程中若不可能產(chǎn)生所謂的冷凝水，即使試管口不略向下傾斜也不會導致倒流情況的出現(xiàn)，加熱這種固體時就沒必要將試管口略向下傾斜，試管口朝上不僅不用擔憂試管炸裂的問題，反而藥品受熱更集中，藥品不會被沖到試管口從而其受熱量會更大，會使加熱效果更好。而當學生以后接觸實驗室中加熱分解草酸晶體實驗的時候.根據(jù)草酸晶體的熔點為101℃，遠低于其分解溫度175℃這一特殊條件，可分析出，即使草酸晶體分解會產(chǎn)生水，當溫度達到分解溫度的時候，試管內的草酸早已熔成液態(tài)，即使有冷凝水倒流也不必擔心試管會炸裂。借助此模型的推理，就不會詫異為什么做此實驗時，反而要求將試管口朝上傾斜，而不用考慮常規(guī)的冷凝水倒流導致試管炸裂這一因素了。

問題2：實驗室中能否用大理石粉末與稀硫酸制取二氧化碳氣體

實驗室中制取C02氣體的藥品選擇，幾乎所有的初中生都能“背出”要選擇塊狀大理石與稀鹽酸。在講授新課時筆者和很多老師一樣會提到不用稀硫酸代替稀鹽酸的原因是：塊狀大理石與稀硫酸開始會發(fā)生復分解反應產(chǎn)生目標氣體二氧化碳，但由于生成的硫酸鈣微溶于水會覆蓋在大理石表面從而終止反應的進行。但如果某實驗所用大理石是特殊的粉末狀而不是一般用的塊狀的話，套用上述推理模型，我們會發(fā)現(xiàn)，其實原來由于生成微溶物覆蓋阻止反應進行這種現(xiàn)象就不會出現(xiàn)，反應就可以進行到底，也就是說選擇粉末狀的大理石和稀硫酸在實驗室中可順利制取C02。

諸如此類的案例還有很多，比如只要解決好反應速率的問題，實驗室中完全可以通過利用分液漏斗或注射器控制稀鹽酸的滴加速率，使其與碳酸鈉粉末接觸來平穩(wěn)地制取C02;只要意識到在20℃，標準大氣壓下，一體積水中僅能溶解約0.9體積CO2，且其從水中逸出的速率大于其溶于水或與水反應的速率等這些事實，實驗室中就可以用排水法來收集更純凈的C02，在有些版本的教材，包括日本的教材中，明確提出收集C02的方法既有瓶口向上排空氣法又有排水集氣法[2]。

三、深度學習和淺層學習的比較

縱觀種種案例，筆者對深度學習和淺層學習從學習動機、記憶方式、知識體系、關注焦點、遷移能力、反思狀態(tài)等方面作出如表1對比：

正所謂授之與魚不如授之與漁，而對于很多知識點而言，若能構建一種行之有效的邏輯推理模型，對初學者來講正是以后求學生涯中一種可持續(xù)發(fā)展的“漁”，掌握這種能力，并在恰當條件下加以實施，定能讓學生深度學習知其然并知其所以然，不至于一味淺層苦學，從而將一些知識學死?！痘瘜W課程標準》明確提出：要培養(yǎng)學生終身學習的意識和能力[3]。初中生在初中生涯的最后一年，在掌握了有限的數(shù)學、物理等知識的背景下，初步接觸化學這一自然科學，再加上教學時間的限制，對于廣大教師而言，就需從自身做起，不僅要基于教材，更要敢于吃透教材，跳出教材，拓寬知識的廣度和深度，并結合適當?shù)慕谭?，在潛移默化中擴大學生的知識面。筆者認為廣大一線教師如果平時在教學中能意識到并突破這些局限點，抓住一切機會讓學生主動接受深度學習這一學習模式，摒棄浮于表面的機械式的淺層學習，才能為學生將來更深層次的學習提供可持續(xù)發(fā)展的保障。而作為初高中銜接階段的初三學生，淺嘗高中化學核心素養(yǎng)提倡的“證據(jù)推理與模型認知”“科學探究與創(chuàng)新意識”的高階思維，對學生進入高中階段的學習，也一定會有意想不到的推動作用。

參考文獻

[1] 梁永平，論化學教師的PCK結構及其構建[J].課程·教材·教法，2012（6）

[2]祝瑞榮.對九年級化學教材中幾個實驗內容的商榷[J].實驗教學與儀器，2016（5）：18-19

[3] 中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準（2011年版）[M].北京：北京師范大學出版社，2012