指向深度学习的初中科学教学设计与实施

程燕

摘    要：基于核心素养发展的深度学习，要求教师设计体现深度学习特征的学习活动，在知识应用、解决现实问题的过程中发展学生的核心素养。教师应站在整体的视角系统构建教学活动，以学科核心概念来统摄和组织教学内容，并依据具体概念所包含的范围、大小来确立上位概念与下位概念之间的层级关系。教师可事先设计课前任务单，将来自学生的调查结果作为课堂教学的真实情境，然后让学生在汇报、讨论、补充、修正的探究过程中，发展分析、推理、证据解释等能力，并注意在各个环节以合理的评价积极引导学生持续深入学习。

关键词：深度学习;核心素养;抗酸剂探究;问题驱动;多元评价

一、深度学习的内涵及发生机制

（一）深度学习的内涵意蕴

关于深度学习的定义，被广泛接受的是北京师范大学郭华教授提出的看法：深度学习是在教学中，学生积极参与，全身心投入，获得健康发展的、有意义的学习过程。四川师范大学教育科学院李松林教授，根据国外学者对深度学习的著述研究，将深度学习的内在发生机制归纳为：情境诱发——问题驱动是深度学习的发生机制;切身体验——高阶思维是深度学习的维持机制;实践参与——问题解决是深度学习的促进机制 [1]。

（二）深度学习与核心素养发展的关系

初中科学核心素养包含科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四个方面。基于核心素养发展的深度学习往往具有以下一些行为特征：具有内在学习动机，以学生为中心，能够将习得的知识迁移到其他场景中;善于通过分析、应用、评价等手段，对已经掌握的知识进行反思和批判，应用知识解决问题，并进一步发现问题，在不断反思和批判中达到更高的认知水平能力（即高阶思维）。因此，教师应设计体现深度学习特征的学习活动，并在知识应用、解决现实问题的过程中发展学生的核心素养，即核心素养是深度学习过程中生成的学习结果。

二、培育核心素养的学习活动设计

促进学生深度学习，应站在整体的视角系统构建教学活动。教师要以学科核心概念来统摄和组织教学内容，并依据具体概念所包含的范围、大小来确立上位概念与下位概念之间的层级关系。

（一）梳理核心概念下的单元知识层级关系

“物质变化和化学反应”是化学学科的核心概念之一，物质的性质决定用途，物质的用途反映了其性质，这是认识物质及其转化的重要思想方法。教师要以此为统领，梳理教材（如浙教版义务教育教科书《科学》九年级上册）中“物质及其变化”“金属材料”等相关内容，使学生在具体知识（酸、碱、盐及金属）的学习中，进行抽象概括等思维加工活动，形成向上的联系，获得更有普遍意义的核心概念[2]。

基于这样的思考，笔者建立“物质变化和化学反应”核心概念下的单元知识间的层级关系，详见图1 。

单元知识层级关系

从低层级到高层级，图1呈现了一个不断抽象概括的过程，由此可引导学生实现对核心概念的深度理解。我们知道，能够将习得的知识迁移到其他场景中是深度学习的一个重要特征。图1中从较高的层级到低一级的层级，就是知识向下联系、迁移应用的过程。笔者设计“抗酸剂探究”挑战性学习课题的目的，就是为了引导学生实现对知识的迁移与应用，促进学生将知识转化为能力。

（二）确定单元目标和课时目标

《义务教育科学课程标准（2022年版）》的学业要求提出：“能举例说明化学变化在自然界与生产生活中的广泛存在和应用，认同化学反应造福人类的独特价值。”笔者以此确定核心素养下的单元学习目标和课时学习目标。

【单元学习目标】

科学观念：（1）认识酸和碱、某些常见盐的主要性质及其在日常生活中的用途，初步形成物质存在→性质→制备→应用的科学观念;（2）知道酸、碱使用的注意事项。

科学思维：形成利用物质变化与化学反应的原理解决实际问题的科学思维。

探究實践：初步学会用酸碱指示剂和pH试纸检验溶液的酸碱性。理解酸碱指示剂在科学实验中的作用。

态度责任：（1）感受物质变化与化学反应在解决生产生活实际问题中的作用，发展社会责任感;（2）认识酸、碱、盐对人类的影响。

【课时学习目标】

科学观念：（1）能根据酸的通性寻找抗酸剂，揭示治疗胃酸过多的原理;（2）建立“三重表征”的科学观念。

科学思维：通过调查、寻找抗酸剂、评价、质疑、归纳、分类、解释、改进、交流、设计（实验方案）、反思和探究活动，发展归纳推理能力、创造性思维能力。

探究实践：会根据探究目的，运用控制变量的方法设计实验，会用图文方式表述方案。

态度责任：（1）在探究过程中有合作交流意识，形成正确的生命观，发展社会责任感;（2）认识酸、碱、盐在治疗疾病中的应用。

（三）设计“抗酸剂探究”教学活动流程

笔者根据深度学习的内在发生机制，将深度学习的五个特征“联想与结构、活动与体验、本质与变式、迁移与运用、价值与评价”体现于课堂学习的各个环节，以“寻找抗酸剂”作为情境诱发学生的学习兴趣，让学生切身体验“抗酸剂的评价、改进及服用方法”思维过程，主动参与“两种液体抗酸剂效果比较”探究活动。课堂教学活动流程详见图2（见下页）。

三、问题驱动和多元评价的课堂实施

笔者事先设计课前任务单，让学生进行课前小调查，以此激活学生的旧知识，使其与将要学习的内容建立联系。

学生调查发现，由胃酸过多引起的胃病在人群中很常见，他们共寻找出23种抗酸剂。笔者将来自学生的调查结果作为课堂教学的真实情境，让学生体会到课前小调查的意义。

（一）任务一：抗酸剂评价，总结选择抗酸剂的原则及抗酸剂的类型

1.设计驱动性问题

问题1：同学们寻找到的23种抗酸剂都能做治疗胃酸过多的抗酸剂吗？请进行评价，说出理由，并总结物质能做抗酸剂的原则。

问题2：如何对抗酸剂物质进行分类？

學生讨论，将思考引向甄别评价、反思批判、分析归纳。

2.提供“脚手架”

笔者充分预设了学生可能出现的知识储备不足问题，准备了相关阅读材料，期望学生通过自主阅读学习，提取有用信息，对物质是否能做抗酸剂作出科学判断，培养证据意识。

3.小组反馈交流

各小组派代表汇报，通过讨论、补充、修正，找出了有些物质不能做抗酸剂的证据，并在归纳总结抗酸剂选择原则的过程中，建立了观点和结论之间的逻辑关系。

在交流环节，笔者鼓励学生要敢于充分表达观点，实现思维的碰撞。在课堂教学中，笔者发现学生对于碳酸钙是否能做抗酸剂产生较大争议。

为此，笔者引入生活事实，并提问：“有一种补钙药品钙尔奇，主要成分是碳酸钙，可以口服;而胃舒平（复方氢氧化铝片）则多用来治疗胃酸过多。这是为什么？”以此引导学生从量的角度加以思考，进而明确合理用药的重要性。这在解决学生疑惑的同时，还可帮助其形成安全用药的科学态度。

学生在任务一活动中，认识到用于人体服用的抗酸剂，不仅要满足化学原理，更要对人体无害，并由此建立用化学视角分析生活问题的基本思路，进而获得解决此类问题的方法和经验。

学习评价：表现性评价，以小组为单位，进行小组积分评价统计。

（二）任务二：抗酸剂的缺陷及改进方法探究

深度学习要能够启发学生的高阶思维，而创造性解决问题的科学思维就属于高阶思维。学生在对抗酸剂进行评价的过程中，必然要面临抗酸剂的副作用问题，这一问题自然会引发学生对后续问题的思考。

问题3：铝化合物会引起便秘，含镁化合物会造成腹泻等副作用。假如你是药物开发研究员，你会如何改进？

问题4：观察铝碳酸镁化学式，思考为什么它可以治疗胃酸过多？

学生经过思考，很快提出改进建议：含铝镁的药物一起吃，或将铝镁复合起来做成片剂。在这个思路的启发下，学生再分析铝碳酸镁咀嚼片抗酸剂治疗胃酸过多的原理，就水到渠成了。

在任务二中，笔者让学生以药物开发研究员的角色去思考问题，给学生提供了体验社会角色的机会，能提高学生的社会公民意识。

学习评价：学生回答问题时，先进行生生互评，教师随后进行小组积分评价统计。

（三）任务三：抗酸剂药片吞服方法探究

笔者用某药盒上的“咀嚼片”三字引出要进一步探究的真实问题，设计如下问题链。

问题5：为什么要咀嚼？

问题6：咀嚼片是否适合所有胃酸过多的病人？如果你从事抗酸剂药物的开发研究，你有什么建议？

问题5能发展学生分析、推理、证据解释等能力，学生经过思考，可回答出“咀嚼是为了增大抗酸剂和胃酸的接触面积，使反应更快”。问题6可引导学生将已学知识迁移到新的情境中，结合粉末吸收速度更快的特点，按照咀嚼片剂→粉末→粉末泡在水里（喝）→液态抗酸剂的顺序建立思维逻辑，为后续常用抗酸剂铝碳酸镁混悬液的探究建立联系。

学习评价：学生回答问题时，先进行生生互评，教师随后进行小组积分评价统计。

（四）任务四：两种液体抗酸剂抗酸效果比较探究

深度学习需要发展学生持续深入的思维过程。基于前面的讨论，笔者向学生展示铝碳酸镁混悬液、铝镁加混悬液两种药剂。

问题7：这两种混悬液，在功效上有什么不同呢？

由此引出学生想要研究的问题：“哪种抗酸剂混悬液能中和更多胃酸”“我该如何从这两种药物中进行选择”等。这一环节的中心任务就是引导学生围绕“哪种抗酸剂混悬液能中和更多胃酸”展开微探究活动，活动过程设计详见图3。

笔者让学生自主设计实验方案，然后对方案进行评价交流。展示不同的实验设计方案时，小组之间对自变量设置、控制哪些无关变量等细节进行交流评价。检测因变量，学生主要是用“看沉淀消失”“用酚酞试液”“用石蕊试液”等方法。在“哪种方法更好”的评价中，学生可体验转换思想对于科学实验结果观测的重要性。

学习评价：采用过程性评价和结果性评价相结合的方式，从实验方案设计、实验操作、实验结论三方面进行评价，详见表1。

量表设计遵循导向性和过程性原则，反映探究实验活动中各种变量控制、实验操作细节等关键要素，能对学生起到积极引导的作用。而通过生生评价、师生评价、过程性评价和结果性评价，则可促进探究活动走向深度。[□][◢]

参考文献：

[1]李松林，杨爽.国外深度学习研究评析[J].比较教育研究，2020（9）：83-89.

[2]顿继安，何彩霞.大概念统摄下的单元教学设计[J].基础教育课程，2019（9）：6-11.