黃淑靜
摘要:文章基于深度學(xué)習(xí)理論,以“溶解度”相關(guān)概念為例,通過聯(lián)想與結(jié)構(gòu)、活動(dòng)與體驗(yàn)、本質(zhì)與變式、遷移與應(yīng)用、價(jià)值與評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié),引導(dǎo)學(xué)生從本質(zhì)上掌握化學(xué)概念,深度理解概念內(nèi)涵,實(shí)現(xiàn)化學(xué)概念的靈活遷移和實(shí)際應(yīng)用,促進(jìn)思維和能力的多方面發(fā)展。
關(guān)鍵詞:深度學(xué)習(xí);化學(xué)概念;溶解度
文章編號(hào):1008-0546(2020)10-0031-04
中圖分類號(hào):G632.41
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
doi: 10.3969/j.issn.1008-0546.2020.10.008
一、化學(xué)概念教學(xué)現(xiàn)狀
化學(xué)概念是將化學(xué)現(xiàn)象、化學(xué)事實(shí)經(jīng)過比較、綜合、分析、歸納、類比等方法抽象出來的理性知識(shí),反映著化學(xué)現(xiàn)象及事實(shí)的本質(zhì)屬性[1]。學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的認(rèn)知水平與化學(xué)概念的教學(xué)效果有著極為密切的關(guān)系。在目前的課堂中,化學(xué)概念的教學(xué)大致可以分為兩類。一類是基于傳統(tǒng)的“教育即傳遞”的定位,即教師是傳遞者,學(xué)生是接受者,教師直接將化學(xué)概念全盤托出,并讓學(xué)生通過大量習(xí)題反復(fù)操練,達(dá)到熟記細(xì)節(jié)的目的。在這類學(xué)習(xí)方式中,學(xué)生扮演著被動(dòng)接受、機(jī)械記憶的角色,學(xué)習(xí)主動(dòng)性不高,學(xué)習(xí)興趣缺乏。還有一類是在第一類的基礎(chǔ)上進(jìn)行改革,提出了很多讓學(xué)生積極參與,提高互動(dòng)性的課堂教學(xué)方法,如翻轉(zhuǎn)課堂、合作探究等。但過于重視主動(dòng)為目的的教學(xué)容易舍本逐末,顧此失彼。強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)卻輕視了教師的引導(dǎo),強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的興趣而輕視了概念的嚴(yán)謹(jǐn),強(qiáng)調(diào)化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用卻輕視了概念本質(zhì)的理解。以上兩種類型,或流于機(jī)械學(xué)習(xí)而喪失靈活生動(dòng),或流于主動(dòng)形式而輕視教學(xué)內(nèi)容,均違背了教學(xué)規(guī)律,阻礙了學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。
二、深度學(xué)習(xí)理論分析
1976年,費(fèi)倫斯·馬頓和羅杰·薩爾喬在開展了一系列對(duì)學(xué)習(xí)過程的實(shí)驗(yàn)研究后,聯(lián)名發(fā)表了《學(xué)習(xí)的本質(zhì)區(qū)別:結(jié)果和過程》一文,并在此文中首次提出并闡述了深度學(xué)習(xí)( Deep Learning)和淺層學(xué)習(xí)(SurfaceLeaming)這兩個(gè)相對(duì)的概念[2]。深度學(xué)習(xí)(Deepleaming),也被譯為深層學(xué)習(xí),是指在教師引導(dǎo)下,學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題,親身參與、全心體驗(yàn)、并在此過程中獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程[3]。深度學(xué)習(xí)具有以下特征:聯(lián)想與結(jié)構(gòu)、活動(dòng)與體驗(yàn)、本質(zhì)與變式、遷移與應(yīng)用、價(jià)值與評(píng)價(jià),是一種基于高認(rèn)知水平層次的理解性學(xué)習(xí)方式。它重視批判理解,強(qiáng)調(diào)信息整合,促進(jìn)知識(shí)構(gòu)建,著意遷移應(yīng)用,使教學(xué)最終落到有意義學(xué)習(xí)上來。深度學(xué)習(xí)理論作為一種指導(dǎo)化學(xué)概念教學(xué)的理論,可以高效引導(dǎo)學(xué)生從本質(zhì)上掌握化學(xué)概念,深度理解概念的內(nèi)涵,實(shí)現(xiàn)化學(xué)概念的靈活遷移和實(shí)際應(yīng)用,促進(jìn)思維和能力的多方面發(fā)展。下面筆者將以“溶解度”的相關(guān)概念為例,分析深度學(xué)習(xí)理論如何指導(dǎo)化學(xué)概念教學(xué)。
三、基于深度學(xué)習(xí)理論的化學(xué)概念教學(xué)
1.聯(lián)想與結(jié)構(gòu)——調(diào)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)建構(gòu)化學(xué)概念
“聯(lián)想與結(jié)構(gòu)”是深度學(xué)習(xí)的基本特征。是指通過調(diào)動(dòng)已有的經(jīng)驗(yàn)來參與當(dāng)下的學(xué)習(xí),再將當(dāng)下的學(xué)習(xí)內(nèi)容與以往經(jīng)驗(yàn)建立起結(jié)構(gòu)性的關(guān)聯(lián),從而使知識(shí)轉(zhuǎn)化為與學(xué)生個(gè)體有聯(lián)系的、可操作的、能思考的內(nèi)容。
例如在飽和溶液和不飽和溶液的概念學(xué)習(xí)中,學(xué)生在課堂外已經(jīng)有很多與之相關(guān)的經(jīng)驗(yàn),例如常見的鹽水、糖水,以及炒菜、煮湯等,只是缺少教師去搭建已有經(jīng)驗(yàn)與化學(xué)概念之間的橋梁。因此教師要利用好這一部分潛在知識(shí),將它與課堂上的進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)和提供的信息相結(jié)合,讓學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)出飽和溶液和不飽和溶液的概念[4]。教師通過展示A、B兩杯硝酸鉀溶液(溶液A底部有硝酸鉀固體剩余,溶液B底部沒有),讓學(xué)生猜想若往兩杯溶液當(dāng)中各加入5g的硝酸鉀固體會(huì)出現(xiàn)什么樣的現(xiàn)象。在學(xué)生猜想的基礎(chǔ)上,教師往兩燒杯各加入5g硝酸鉀固體并攪拌,發(fā)現(xiàn)A燒杯中硝酸鉀固體不再溶解,B燒杯中硝酸鉀固體部分溶解后有少量剩余。通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與原有的生活經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合,學(xué)生很容易得出:物質(zhì)不能無限制的溶解在有限的溶劑當(dāng)中,為后面飽和溶液、不飽和溶液的概念形成打下基礎(chǔ)。
教師進(jìn)一步設(shè)疑:那該如何讓A中剩余的固體全部溶解呢?大部分學(xué)生提出“加水”“加熱”兩種方法。讓學(xué)生順著猜想進(jìn)行實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)“加水”和“加熱”兩種方法均可以實(shí)現(xiàn)剩余固體的溶解。教師在此時(shí)再提問:這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明溶劑當(dāng)中溶解溶質(zhì)的質(zhì)量與什么因素有關(guān)?學(xué)生結(jié)合剛剛實(shí)驗(yàn)獲得的感性材料和自身的生活經(jīng)歷,可以快速得出答案:與溫度和溶劑的量有關(guān),一步步建構(gòu)起“飽和溶液和不飽和溶液”的概念,并且明確這兩個(gè)概念有兩個(gè)重要的前提條件:在一定溫度下,在一定量的溶劑中。由于該概念是學(xué)生基于生活經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果自主建構(gòu)得出,無需教師反復(fù)強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)細(xì)節(jié),學(xué)生對(duì)飽和溶液和不飽和溶液的概念已印象深刻,銘記在心。
在課堂剛開始時(shí)展示的A、B兩杯溶液中,A是飽和溶液是顯而易見的(底部有固體剩余),那么B溶液是飽和還是不飽和?我們應(yīng)該如何進(jìn)行判斷?學(xué)生通過剛剛得出的“不飽和溶液”概念可知,可以通過再加入部分溶質(zhì)看是否溶解進(jìn)行判斷,從而得出飽和溶液和不飽和溶液的判斷方法。而通過剛開始的B溶液加入5g硝酸鉀后溶解一部分還有少部分固體剩余這個(gè)現(xiàn)象,同學(xué)們很容易發(fā)現(xiàn)飽和溶液和不飽和溶液并不是絕對(duì)的,是可以相互轉(zhuǎn)化的。在生活中,飽和溶液和不飽和溶液之間轉(zhuǎn)化的事例也有很多,鼓勵(lì)學(xué)生將生活經(jīng)驗(yàn)融入到化學(xué)課堂中,結(jié)合生活實(shí)例來講解飽和溶液與不飽和溶液轉(zhuǎn)化的方法。在這一步教學(xué)重難點(diǎn)中,教師無需再費(fèi)大力氣進(jìn)行講授,可以由學(xué)生自主歸納總結(jié),并結(jié)合理由進(jìn)行匯報(bào),最終由教師完善匯總得出結(jié)論。
在這兩個(gè)的概念學(xué)習(xí)中,學(xué)生通過教師的有序引導(dǎo),聯(lián)結(jié)當(dāng)下的學(xué)習(xí)活動(dòng)去調(diào)動(dòng)、喚醒以往的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn),概念的自我建構(gòu)得出使知識(shí)不再是孤立的、碎片的,而是有條理的、有邏輯的。
2.活動(dòng)與體驗(yàn)——探索發(fā)現(xiàn)親歷概念生成
“活動(dòng)與體驗(yàn)”是深度學(xué)習(xí)的核心特征,要求學(xué)生作為主體參與課堂活動(dòng),并全身心投入活動(dòng)感知內(nèi)在體驗(yàn)。這是學(xué)生主動(dòng)探索、發(fā)現(xiàn)、經(jīng)歷概念形成的過程,是學(xué)生的深度學(xué)習(xí)的機(jī)制。
學(xué)生由飽和溶液的概念可知,溶質(zhì)并不能在一定量的溶劑中無限制的溶解,這種溶解的限度就反映了物質(zhì)溶解能力的強(qiáng)弱。物質(zhì)的溶解能力強(qiáng)弱與什么因素有關(guān)?大部分學(xué)生提出溶質(zhì)的種類,溶劑的種類和溫度。還有一部分同學(xué)會(huì)認(rèn)為與溶劑的多少以及攪拌速度有關(guān)?;谶@些猜想,教師通過提問進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):當(dāng)實(shí)驗(yàn)中有多個(gè)變量時(shí),我們需要使用什么探究方法?最終我們通過比較什么量來比較物質(zhì)的溶解能力?在回答這些問題的基礎(chǔ)上,分小組進(jìn)行不同影響因素的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),由小組代表匯報(bào)實(shí)驗(yàn)方案,并采取同學(xué)們的建議進(jìn)一步完善,形成最終的實(shí)驗(yàn)方案(如表1)。接下來以小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究并記錄數(shù)據(jù)。
學(xué)生通過親身參與該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和探究,能夠推翻溶劑的量、攪拌速度影響物質(zhì)的溶解能力這些假設(shè),為后期的溶解度概念形成掃清障礙。最終總結(jié)得出,物質(zhì)的溶解能力受到溶質(zhì)的性質(zhì)、溶劑的性質(zhì)以及溫度的影響。這一結(jié)論的得出對(duì)后期溶解度概念的歸納生成積累了感性材料。這三個(gè)影響因素與溶解度概念中的要點(diǎn)緊密相連,學(xué)生在提出猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、親自參與、得出結(jié)論這一過程中,除了深度把握知識(shí)內(nèi)涵外,還能學(xué)習(xí)到化學(xué)探究中的思想方法,體會(huì)到科學(xué)探究帶來成就感和豐富的情緒經(jīng)歷[5]。
3.本質(zhì)與變式——深度加工把握概念本質(zhì)
“本質(zhì)與變式”主要針對(duì)于如何處理學(xué)習(xí)內(nèi)容,它要求學(xué)生能夠通過各類主體活動(dòng)去抓住教學(xué)內(nèi)容的本質(zhì)屬性,而不是通過教師的直接傳授、知識(shí)平移。教師可以通過“情景體驗(yàn)”“歸納演繹”或是“反例糾錯(cuò)”等方式,幫助學(xué)生明確概念的內(nèi)涵從而全面把握知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系。
(1)主動(dòng)歸納得出溶解度概念
在得出影響物質(zhì)溶解能力的因素的基礎(chǔ)上,教師設(shè)置情景進(jìn)行提問:那如何比較蔗糖和食鹽的溶解能力強(qiáng)弱呢?學(xué)生根據(jù)探究得出的結(jié)論,明確要在溶劑相同、溫度相同的情況下進(jìn)行比較。通過比較什么量可以說明溶解能力的大小?溶解在lOOg水中食鹽的質(zhì)量和溶解在lOg的水中蔗糖的質(zhì)量進(jìn)行比較這樣公平嗎?溶液在什么狀態(tài)下進(jìn)行比較是最公平的?通過教師一系列螺旋上升的提問,學(xué)生搭建了思維階梯,結(jié)合教師的語言引導(dǎo)最終得出完善的比較方案:在相同溫度下,在相等的溶劑中(lOOg水)中達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)比較溶解的溶質(zhì)的質(zhì)量。教師將同學(xué)們所歸納得出的比較方法修飾完善,最終形成溶解度(S)的概念。此時(shí)溶解度的概念形成,不再是由教師單純闡述得出而失去學(xué)生本位,也不是由學(xué)生在探究的基礎(chǔ)上直接得出而有違概念嚴(yán)謹(jǐn)。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)親身體驗(yàn)得出相關(guān)影響因素,再在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行思維的轉(zhuǎn)化和整合,將所學(xué)知識(shí)串聯(lián)起來,最終把握溶解度概念的本質(zhì)。此時(shí)的溶解度概念不再是孤立的、生硬的,而是有聯(lián)系的、鮮活的。
在學(xué)生歸納得出溶解度概念的基礎(chǔ)上,教師讓學(xué)生針對(duì)溶解度的概念,劃出概念當(dāng)中的要點(diǎn),得出溶解度四要素:①條件:一定溫度——(溫);②狀態(tài):飽和狀態(tài)——(飽);③標(biāo)準(zhǔn):100克水——(百);④單位:克——(“科”一克)。此時(shí)教師將四要素進(jìn)行提煉,歸納成為四個(gè)字“溫飽百‘科”,幫助學(xué)生進(jìn)行高效的課堂記憶,減輕學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。
(2)辨別正誤掌握溶解度要點(diǎn)
為了全面掌握溶解度的概念,抓住概念的本質(zhì)屬性,教師可以設(shè)計(jì)并提供層次分明的而又具有典型意義的正例和反例,幫助學(xué)生深度加工相關(guān)知識(shí),深入掌握溶解度概念的要點(diǎn)。
判斷題:下列關(guān)與溶解度概念的說法是否正確,請(qǐng)你作出判斷并說明理由。
①硝酸鉀的溶解度是31.6g。
②lOOg水中最多溶解31.6g硝酸鉀,因此硝酸鉀在水中的溶解度為31.6g。
③20℃時(shí),lOOg水中溶有15.8g硝酸鉀,因此200C時(shí)硝酸鉀的溶解度為15.8g。
④20℃時(shí),50g水中最多溶解15.8g硝酸鉀,因此硝酸鉀在水中的溶解度為15.8g。
⑤20℃時(shí),lOOg水中最多溶解31.6g硝酸鉀,因此200C時(shí),硝酸鉀的溶解度為31.6。
⑥20℃時(shí),31.6g硝酸鉀溶解在lOOg水中剛好形化學(xué)教與學(xué)2020年第10期成飽和溶液,因此200C時(shí)硝酸鉀的溶解度為31.6g。
⑦t℃時(shí),lOOg飽和硝酸鉀溶液里含有31.6g硝酸鉀,因此t℃時(shí)硝酸鉀的溶解度是31.6g
⑧20℃時(shí),向lOOg硝酸鉀飽和溶液中加入5g硝酸鉀,充分溶解,所得溶液的質(zhì)量為105g。
以上觀點(diǎn)由教師精心設(shè)計(jì),并按照學(xué)生的思維層次設(shè)置順序,為學(xué)生進(jìn)一步鞏固溶解度的相關(guān)要點(diǎn)搭設(shè)臺(tái)階,層層遞進(jìn)。這里既給學(xué)生提供了正例也提供了反例,正確信息有利于學(xué)生鞏固前面所學(xué)習(xí)的概念要點(diǎn),而錯(cuò)誤信息則讓學(xué)生從糾錯(cuò)中辨別與正確概念之間的差異,排除無關(guān)因素的干擾,去除片面認(rèn)識(shí),加深對(duì)概念本質(zhì)的理解。在此過程中,學(xué)生的分析問題、歸納問題的能力、反思和辨析能力都能有所提高[6]。
4.遷移與應(yīng)用——拓展運(yùn)用內(nèi)化概念理解
“遷移與應(yīng)用”不僅是對(duì)學(xué)習(xí)成果的檢驗(yàn)方式,更是重要的學(xué)習(xí)方式。它要求學(xué)生將所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合實(shí)踐能力,是經(jīng)驗(yàn)的拓展與提升,是知識(shí)活化的標(biāo)志。運(yùn)用概念一般包括兩個(gè)方面:一是關(guān)于概念的適當(dāng)練習(xí),一個(gè)概念學(xué)完后要及時(shí)通過題目來鞏固和反饋,題目的設(shè)置要有梯度、多角度全面覆蓋概念的細(xì)節(jié)。二是概念在實(shí)際中應(yīng)用,是學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中對(duì)社會(huì)實(shí)踐的初步嘗試,感受化學(xué)與生活、社會(huì)的息息相關(guān)。
(1)溶解度概念的基本考察
練一練:
①閱讀資料,回答問題。資料:20℃時(shí),氯化鉀的溶解度為34g。
a.這一信息代表什么化學(xué)意義?你能用另一種表達(dá)來描述這一含義嗎?
b.20℃時(shí),氯化鉀的飽和溶液中溶質(zhì)、溶劑、溶液的質(zhì)量比為:_______。
②在一定溫度下,向質(zhì)量均為lOOg的四份水中分別加入一定質(zhì)量的A固體,攪拌至充分溶解,稱量最后得到溶液的質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)中記錄數(shù)據(jù)如下表所示:
根據(jù)上述數(shù)據(jù)分析,該實(shí)驗(yàn)中得到的溶液屬于飽和溶液的是__________(填序號(hào))。該溫度下A物質(zhì)的溶解度是____(g/lOOg水)。
③已知:20℃時(shí),S硝酸鉀=31.6g;60℃時(shí),S硝酸鉀=11Og?,F(xiàn)于60℃時(shí),將llOg硝酸鉀放人到lOOg水中,充分溶解,所得溶液為_____(填“飽和”或“不飽和”)溶液。而后將該溶液降溫至20℃,溶液中出現(xiàn)的現(xiàn)象為_____,剩余溶液為____(填“飽和”或“不飽和”)溶液;剩余溶液的質(zhì)量為。
(2)溶解度概念在實(shí)際生活中的應(yīng)用
溶解度在實(shí)際生活和實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用很多,具體生活中的問題最能考驗(yàn)學(xué)生概念掌握程度,也體現(xiàn)了化學(xué)與生活的緊密聯(lián)系。如下題有關(guān)海水曬鹽的練習(xí)中,涉及到溶解度概念的考查。
練一練:海水中溶有大量的鹽,鹽場(chǎng)利用海水曬鹽獲得粗鹽。已知我國某海域中每lOOg海水里含有3.6g食鹽,假設(shè)在曬鹽過程中溫度為t℃并保持不變,此溫度下氯化鈉的溶解度為36g,請(qǐng)你通過所學(xué)知識(shí)分析,lOOg該海水至少蒸發(fā)多少克水才能析出食鹽?
通過以上兩個(gè)不同層次、變換情境而進(jìn)行的“遷移與應(yīng)用”過程,能使學(xué)生主動(dòng)、及時(shí)地將概念各部分內(nèi)容有效歸納并應(yīng)用,從而內(nèi)化對(duì)概念的理解,在此過程中也體現(xiàn)了教學(xué)具有教育性。
5.價(jià)值與評(píng)價(jià)——促進(jìn)學(xué)生正確價(jià)值形成
“價(jià)值與評(píng)價(jià)”回答的是教學(xué)的終極目的及意義,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)以及學(xué)習(xí)過程本身做出價(jià)值判斷的意識(shí)與能力,促使學(xué)生主動(dòng)思考所學(xué)知識(shí)的價(jià)值與局限,并對(duì)所學(xué)知識(shí)及學(xué)習(xí)過程積極進(jìn)行質(zhì)疑、批判與評(píng)價(jià),在學(xué)習(xí)的過程中完成對(duì)思維、情感的提升,形成正確的價(jià)值體系。
學(xué)生通過學(xué)習(xí)掌握了飽和溶液、不飽和溶液的概念,并且知道他們相互轉(zhuǎn)化的條件,在知識(shí)形成的過程巾可以引導(dǎo)他們逐步建立用辯證的、發(fā)展的思想來看待事物,樹立辯證唯物主義科學(xué)觀。同時(shí)在課程內(nèi)可以插入“飽和溶液”和“溶解度”概念在生活中的應(yīng)用知識(shí)講解,如:電解飽和食鹽水、自制冰糖、排水法收集氧氣、粗鹽提純等。讓學(xué)生針對(duì)某個(gè)應(yīng)用說出其背后的化學(xué)知識(shí)支撐,并對(duì)該應(yīng)用做出相應(yīng)的評(píng)價(jià),加強(qiáng)化學(xué)應(yīng)用價(jià)值的學(xué)習(xí),重視化學(xué)與社會(huì)的連接,培養(yǎng)學(xué)生為社會(huì)做貢獻(xiàn)的使命感和責(zé)任感,而在此過程中學(xué)生社會(huì)責(zé)任的提升正是概念教學(xué)的最終目標(biāo)。
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