指向深度学习的教学设计
章诚 何安坤
摘要：新课标强调培养学生核心素养，而深度学习被认为是培养核心素养的重要途径。基于对深度学习的理解，以“原电池单元化教学”为例，将化学能转化为电能的效率作为主线，如何促进学生深度学习并落实化学核心素养作为明线，采用教学内容任务化、任务活动问题化的教学模式，在符合学生认知水平的前提下，有效促进学生对原电池知识的理解。
关键词：深度学习 单元化教学 核心素养 转化效率
深度学习也被译为深层学习。按照布卢姆认知领域学习目标分类所对应的“记忆、理解、分析、评价、应用及创造”六个层次，浅层学习的认知水平停留在“知道、理解”这两个层次;而深度学习的认知水平则对应“分析、评价、应用、创造”这四个较高级的认知层次，不只涉及记忆、理解，更注重应用知识解决实际问题，因此简单地说深度学习是一种基于理解的学习。结合化学学科特点及课程性质，笔者认为化学教学中的深度学习有如下特征：注重批判性理解和接受知识，强调学习内容与本学科相关内容或其他学科相似内容的有机整合，关注知识体系的构建，强调知识在新情景中的迁移运用和面向实践的实际应用。传统的单课时往往是碎片化教学，容易造成教学目标割裂，知识无法有效融合，不利于学生构建完整的知识体系。单元化教学是以某一主题、活动或将教材划分为完整单元进行整体开发、设计的一种教学形式。它主张教师能够以某一种系统化的视角，用一条主线贯穿各节课，使每节课之间既有联系又各具特色;既培养学生学习已知领域的知识能力，也培养其探索和发现未知领域的能力，从而促进其深度学习。按照化学深度学习的特征，我们以高中化学“原电池”为例，进行单元教学设计并实施。
一、教学内容分析
“原电池”单元包含如下内容：必修第二册第六章“化学反应与电能”，选择性必修1第四章“原电池”。新课标对这两部分的要求依次是“以原电池为例认识化学能可以转化为电能，并从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。认识化学能转化为电能的实际意义及其重要应用，了解原电池及常见化学电源的工作原理”。结合新课标要求，我们对原电池内容进行了重新整合，将原电池单元化教学分为三课时，即“初探原电池”“再探原电池”“发展中的电池”。
二、教学过程
（一）第一课时：初探原电池
引入：高中生对生活中使用的电池比较熟悉，教师上课前收集一些废旧普通锌锰电池。上课伊始，指导学生拆解旧电池。
环节一：实物探究
師：指导学生动手实验，并提出问题：电池由哪几部分构成？电池内部的碳棒是什么极？负极在哪里？糊状物有什么用？
学生拆解旧电池，研究电池的内部结构，通过讨论并结合电池的使用经验和网络查询的信息，回答问题。
设计意图：本环节通过实物探究，让学生有意识地把生活中的化学和教材中的化学知识联系起来，加深其对电池构造的印象，提高其宏观辨识能力，激发其自主探究的积极性。
环节二：探究原电池的原理和构成
师：根据普通锌锰电池的结构，如果把锌筒换成锌片，碳棒换成铜片，糊状物改成稀硫酸溶液，会出现什么情况？
学生完成课本实验6-3（1）、（2）。
问题：用导线连接锌片和铜片，现象怎样？铜片表面的气泡是什么、怎么产生的？氢离子在铜片上得到的电子是谁失去的？在这个过程中，电子怎样运动？由此大家有什么想法？如何检测有电流产生？
学生回答，并完成实验6-3（3）。
教师引导学生依据实验，理解Zn-Cu-H2SO4原电池工作原理并用图表示。对学生画图结果，教师引导学生评价并修改。然后老师引导学生观察Zn-Cu-H2SO4原电池，并结合普通锌锰电池，思考原电池的构成条件;提供锌片、铜片、金片、石墨、硝酸银溶液、无水乙醇、导线、水果、电流计，引导学生设计原电池，并提醒学生注意变量控制。之后老师引导学生分析实验结果，总结原电池的构成条件，体会原电池的反应本质并构建简单原电池模型。
设计意图：本环节通过学生结合生活经验，分析原电池的可能构成条件，然后设计实验探究。培养了学生设计实验、分析实验的能力，促进了其对原电池的理解。通过学生构建简单原电池模型，发展其模型认知能力。
环节三：初试原电池
师：学习的目的是为了应用，试用今天制作的电池使音乐卡唱歌。
学生操作，听音乐。
师：大家有什么想法？
生：这种原电池几乎没有实用价值！
师：为什么会出现这种现象，如何改进？
设计意图：本环节引导学生发现简单原电池的不足，初步建立辩证看待问题的意识，并留下疑问为下节课做铺垫。
（二）第二课时：再探原电池
引入：音乐卡的音乐为什么会很快停止？
环节一：探究音乐很快停止的原因。
教师介绍数字化实验，指导学生测量Zn-Cu-CuSO4单液原电池工作时的电流和温度变化。学生完成实验后发现原电池温度逐渐升高，电流大小逐渐减小。
提问：实验结果说明了什么？根据装置分析有一部分化学能转化为热能，为什么？
设计意图：通过音乐卡实验激发学生兴趣;通过数字化实验展示单液原电池能量转化情况，深化其对单液原电池的理解。
环节二：改进原电池
提问：Zn与CuSO4溶液直接接触导致该原电池电流衰减，如何改进？把铜片插入CuSO4溶液中，锌片怎么办？如何构成闭合回路？
生：用电解质溶液连通。
教师介绍盐桥，提问盐桥的作用，并适当提示，指导学生完善装置图;指导学生测量Zn-Cu-CuSO4双液原电池工作时的电流和温度变化，引导学生理解该双液原电池工作原理并与单液原电池比较。
提问：Zn-Cu-CuSO4双液原电池反应本质是什么？与该单液原电池有区别吗？由此可以得出什么结论？
设计意图：本部分通过分析双液原电池的工作原理、构建复杂原电池模型，完善学生的知识体系，并使其对氧化还原反应的认识发生质的飞跃。
环节三：评价原电池
提问：1.比较Zn-Cu-CuSO4单、双液原电池的电流，有没有新的发现？
2.双液原电池与单液原电池有没有别的缺点？二者的实用价值如何？
3.如何提高双液原电池的电流，什么样的电池活性物质可以再生？什么样的电池可以不断补充反应的活性物质？
设计意图：本环节通过分析和讨论Zn-Cu-CuSO4单、双液原电池的电流大小、稳定性和实际应用情况，进一步培养学生辩证看待问题的意识，引发学生思考理论和实际应用之间的“距离”，体会科技发展的曲折。
（三）第三课时：发展中的电池
环节一：优化原电池
提问：为什么其他条件相同时，双液原电池比相应的单液原电池的电流小？（提示：物理中影响电流大小的因素）
生：可能是U型管管口与电解质溶液的接触面积太小，U型管太长。
师：两者均导致电池的内阻变大，电流变小。针对这两点，大家利用下列器材：滤纸、饱和NaCl溶液、锌片、铜片、CuSO4溶液、ZnSO4溶液等，继续改进原电池。
实验一：测Zn-Cu-CuSO4双液原电池（用浸有饱和NaCl溶液的滤纸条代替U形管）的电流。实验二：在实验一的基础上增加了一层滤纸条，测其电流。两实验与使用U形管作盐桥的双液原电池的电流比较（结果见表1）。
提问：通过实验，大家有什么想法？
生：不断改进盐桥，可以使化学能转化为电能的效率进一步提高。
设计意图：本环节通过学生借助物理知識，分析双液原电池电流小的原因，并设计实验进行改进，诊断并发展学生融合学科间知识、迁移应用知识的能力。
环节二：发展中的电池
教师用多媒体展示生活、生产中的电池，完善学生对普通锌锰电池的认识，强调这种电池的活性物质不能再生，属于一次电池，分析该电池的缺点和改进方式;指导学生结合课本和网络查询的信息，自学铅酸蓄电池知识，了解二次电池;指导学生结合氢氧燃料电池工作原理示意图制作简单的燃料电池。
设计意图：通过分析几种常见电池的原理模型，提升学生模型认知能力;通过分析这几种电池的优缺点并评价，进一步发展学生辩证看待问题、批判性接受知识的能力;通过利用原电池模型把2H2+O22H2O设计成一个电池并制作，发展学生理解、应用知识的能力和创造能力。
环节三：展望新型电池
提问：电池发展到燃料电池是不是就停滞不前了呢？想一想你们都需要什么样的电池？看看哪些电池可以再改进令其性能更好，你有什么好的想法！
设计意图：通过展望新型电池，激发学生的创新意识，并使原电池的学习延伸到课外。
三、教学设计特色
（一）创设真实性的教学情境，激活学生思维，使其在对问题的探索和独立思考中有所发现，产生新颖、独到的见解，培养和提高其创新意识、实践能力，最终解决问题，实现深度学习。
（二）以实验为探究手段，学生通过分析实验现象、总结实验结论，在实践活动中深化认知模型，从而培养比较分析、概括抽象、评价、迁移、应用和创新等高阶思维，发展学科认识能力。
（三）整个教学活动几乎都是在师、生，生、生之间的对话、讨论、交流中完成的，这种具有社会性的学习过程促进学生内化观念和知识，进一步发展了其高阶思维。
参考文献：
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责任编辑：黄大灿
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