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繼續教育

校本研修之我思系列(十)——促進學生化學深度學習的思考與實踐

促進學生化學深度學習的思考與實踐

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化学组 姜海娟

昨天吳剛教授的講座讓我深受啓發,尤其是深度學習方面,今天我代表化學組談一談我們在促進學生化學深度學習方面做了些什麽,還將怎麽做。

不知道大家有沒有聽過著名化學家阿伏伽德羅的故事:阿伏伽德羅的父親希望他大學學商之後繼承家業,但當他經過大學化學課堂時被深深吸引,轉而學了化學,最終成爲一名出色的化學家。

我在想象,當時化學課堂上發生著什麽對阿伏伽德羅産生這麽大的吸引力?也許當時化學課上學生們正在做實驗,正在對化學實驗進行激烈的深入的探討。如果我的課堂也能這樣,是否也能吸引那些因爲各種顧慮不選化學的同學呢?

我又在想象,如果當年課堂上僅僅是因爲實驗很新奇很熱鬧,學生的學習是記憶類的,淺層次的,那估計也是不能吸引到阿伏伽德羅的。當時課堂上學生們一定在進行著深度學習。

那什麽是深度學習?昨天吳剛教授談到深度學習包括六個方面:學術心向或鑽研精神、核心內容、有效溝通、協同活動、批判性思維與問題解決、自控學習。對照這個標准反思我們化學組最近一段時間的實踐,也許暫時做的不夠好,但是我們在促進學生的深度學習上已經開始探索。

我們已經做的事:在課外以實踐爲基礎開展學生自主探究活動;在課堂上以實驗爲基礎開展化學教學。

課外以實踐爲基礎的學生自主探究活動:去年我們帶學生開展了一系列的實踐活動,其中一個是:紫外輻射的影響因素研究。

首先提出了一個驅動性問題:夏天到了,某同學穿了件防曬衣,有同學說,不就穿了一件塑料衣服嗎,我不信這衣服有用。針對這個問題你的觀點是什麽,如何證明你的觀點?

然後指導研究小組對驅動性問題分解:要證明防曬衣有用,你需要回答哪些問題?在同學們頭腦風暴式地提問並用思維導圖整理後,他們將驅動性問題分解:防曬衣防什麽?有沒有必要防?防曬衣怎麽防?怎麽知道防曬衣防了?什麽時候需要防曬衣防?除了防曬衣還有哪些個人防曬措施?

然後同學們繼續頭腦風暴,將小問題進一步明確:比如防曬衣防什麽?防紫外輻射。什麽是紫外輻射?達到地面的紫外輻射有哪些?強度有多大?

從研究意義上引導學生:你的研究目的是什麽?僅僅是滿足自己的好奇心,還是有一定的社會責任呢?于是大家計劃先做問卷調查,了解社會對防曬的認識,在課題完成後有針對性的向社會宣傳。

學校爲他們的研究提供的保障:紫外A傳感器、紫外B傳感器,環境科學實驗室,中國知網賬號密碼等。學生進一步將設計方案完善並實施。

在實施的過程中,驗證了猜想,如在陽光下紫外A值一萬多的情況下,幾十塊錢的防曬衣就能將其降到一千左右,室內紫外A的值在五十左右。

如果學生的自主探究僅僅停留在科普層面,首先他們覺得這是沒意思的,另外科普知識的遷移力是比較弱的,只有深入到化學學科本質的知識才是有生命力的!我們鼓勵學生從分子或者原子層面尋根問底。

如,紫外輻射是怎麽使皮膚老化的呢?皮膚老化是不是膠原蛋白被破壞了?膠原蛋白的結構是什麽?是氫鍵還是化學鍵被破壞了?是哪種化學鍵被破壞了,C-CC-N,還是C-S?斷開化學鍵是需要能量的,紫外輻射的能量是否大于化學鍵能?

由此遷移:紫外輻射怎麽導致皮膚癌的?DNA結構被破壞了?

防曬霜主要成分是什麽?無機活性成份的防曬機理是什麽?有機活性成分的機理是吸收紫外輻射,靠什麽結構吸收的?紫外輻射是能量,能量怎麽被吸收?有機分子中有π鍵,π電子吸收紫外輻射後被激發變成什麽了?什麽是π-π*躍遷?

由此遷移:防曬衣材料錦綸和滌綸的結構中是否也有π鍵?防曬衣塗覆的有機紫外屏蔽劑中是否也有π鍵?

課堂上以實驗爲基礎的化學教學:如何應對新高考,如何加強學生的深度學習,楊校和季組長早有考慮,決定在學生實驗上加強研究,因此我們開始了一些探索,並在高一創新班開始了嘗試。如,苯酚的定性檢測與定量探究。

首先提出驅動性問題:水中苯酚含量在1mg/L以上時,會引起魚類中毒死亡。看到這個數字,一個化學人的責任感油然而生。

設計對比實驗能促進學生産生問題。于是,我們配制了幾種不同濃度的苯酚,發現化學教材上的檢測方法都不能檢出1mg/L的苯酚。問題産生了?怎麽辦?于是延伸到大學儀器分析的方法。讓學生既看到眼前又看到科學前沿。

用我們教材中的方法如何定量測定苯酚呢?學生設計方案,共同討論方案的可行性。經過討論突破了學生的固化思維:學生認爲一旦産生沈澱就可以用過濾、洗滌、幹燥、稱量的方法。我們按照學生的方法做了實驗,將沈澱過濾、洗滌,但是在幹燥時發現,白色沈澱變成了黃色。顔色變化,物質發生了變化。因此,這條路走不通。

重新審視方程式,一步步分析得到了大學分析化學所采用的測定方法。

今年高考結束後,組長告訴我,我們預測到了2019北京高考題26題。確實這條題目就是定量檢測苯酚含量,但是這道題目是有缺陷的,正好讓學生們進行賞析。學生分析後發現:題目很嚴謹,在題幹中明確不含幹擾測定的物質;但題目有些理想化,一旦向容器中加藥品,必然會引起溴的揮發,即使密閉容器也是不可避免的。當然,也有我們沒有考慮到的地方,如碘化鉀的過量問題。

促進學生化學深度學習嘗試後發現:驅動性問題尤其重要,另外課堂教學中對比實驗的設計也能讓學生自然而然産生問題,産生好奇心,並會調動所有的相關知識和技能去尋找答案,直到滿足了好奇心才肯罷休。

我們的目的不是預測高考題,但是經過學生的深度學習後,高考題不管怎樣出也是在學生的考慮之內的,因爲經過深度學習之後,所有的知識、方法和技能能夠得以內化,並升華爲素養!

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這是我們已經嘗試的,今後將怎麽做:

课外以实践为基础的学生自主探究活动和課堂上以實驗爲基礎的化學教學我们会继续坚持,而且会深入发掘。另一方面,考察学生将知识运用到真实情境的能力成为新高考的趋势,我们将多研究大学化学教材和化学学科前沿,每个化学老师都将尝试在平时学生作业和考试中进行情境化命题。

我們有信心,學生經過以實踐和實驗的方式進行化學深度學習後,化學的未來會不一樣的,將吸引越來越多的學生進入化學大家庭中來。

謝謝!不當之處請批評指正。

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名師點評:

姜海娟,碩士研究生,中小學一級教師。曾獲2018年全国中学实验教学能手称号,江苏省高中化学实验说课比赛一等奖,南通市优质课评比一等奖。姜老师是学校环境科学社指导老师,指导同学们开展了很多贴近生活实际的自主探究课题,并开发了能促进学生深度思考的化学创新实验,提高了学生的学习兴趣,培养了学生的创新意识。愿我们所有的化学教师都能担起肩上的重任,带领学生从化学的角度认识世界、解释世界。(江苏省海安高级中学化学教研组长 季真)

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