基于深度学习的高三化学复习教学研究

乐凤楹

[摘 要]文章基于高三化学复习中学生存在的问题，依据深度学习理论，以“滴定曲线”复习课为例，展示核心素养导向下促进高三学生深度学习的教学设计及实施过程。“滴定曲线”复习课设计了建构模型、强化模型、延伸模型、运用模型四个环节，提高了学生的复习效果，发展了学生的高阶思维，提升了学生的学科素养。

[关键词]深度学习;滴定曲线;高三化学;复习教学

[中图分类号]    G633.8        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2022）14-0054-04

一、教学背景

（一）关于深度学习

近年来，促进深度学习已經成为全球基础教育的发展趋势之一。2015年，美国新媒体联盟和美国学校网络联合会合作完成了基础教育版《地平线报告》。该报告指出，深度学习是以创新的方式向学生传递丰富的核心学习内容，引导他们有效学习并能将其所学付诸应用;基于项目的学习、基于问题的学习、基于探究的学习、基于挑战的学习，有助于学生获得更多主动学习的经历，都是深度学习的方式[1]。

我国教育部基础教育课程教材发展中心“深度学习总项目组”（以下简称“总项目组”）把深度学习定义为： 在教师引领下，学生围绕着具有挑战性的学习主题，全身心积极参与、体验成功、获得发展的有意义的学习过程。在此基础上，“总项目组”提出深度学习的教学设计四要素： 挑战性学习主题、深度学习目标、深度学习活动、持续性评价[2]。

（二）深度学习在高三复习教学中的现实需求

1.新高考的需要

纵观近几年的高考化学试题，题目素材陌生度高，情境呈现方式新颖，大部分题目都需要学生对所学知识进行运用、分析与创新，这正是对学生高阶思维能力的考查。也就是说，现在的高考题已经很少考查“是什么”，而更多地考查“为什么”。此外，在2019年版高考评价体系说明中，明确要求教师要引导教学，重视教材，夯实学生学习基础，给学生提供深度学习和思考的空间[3]。

2.高三复习的需要

经过前期的复习，学生虽然已经学完中学化学所有模块的知识，初步掌握必备的化学基础知识与基本技能。但是，目前的高三复习教学中仍然存在一些不太令人满意的现象，且多采用“重现知识、分析例题、巩固练习”的教学模式。这样的复习教学中，教师滔滔不绝地复述，因内容不再有新意，学生难以提起兴趣;学生机械重复训练，“三天一小考，五天一大考”，效果却不尽如人意。而基于深度学习的高三复习教学可改变这一现状，有效提升复习教学效率。

二、基于深度学习的高三化学复习教学设计及实施

化学学科有两类主题：促进学生认识能力发展类主题和实际问题解决类主题[2]。其中，促进学生认识能力发展类主题，主要以促进学生的认识能力发展为目标。下面，笔者以认识能力发展类主题“滴定曲线”为例，展示核心素养导向下促进高三学生深度学习的复习教学设计及实施过程，以期为实施“素养为本”教学提供参考。

（一）考点分析

“滴定曲线”类试题是每年高考化学的必考题，并且难度较大，区分度较高。在近5年高考全国新课标卷中就有9套试卷考査了这类题型。此类题型充分体现了对图形认知能力和图形分析能力的考查，涉及的知识面广，灵活性高，综合性强，还考查了“证据推理与模型认知”核心素养。近5年高考全国新课标卷中“滴定曲线”的考查内容及试题分布如表1所示。

（二）学情分析

经过前期的复习，学生看似掌握了酸碱中和滴定的相关知识，也建立了四大平衡的基本思维模型，但在考试中这方面问题的得分率仍旧较低，可见学生对相关知识理解尚浅，没有形成系统解决问题的思维模型。因此，在后期的复习教学中，教师应创设真实情境，引导学生运用已有知识解决实际问题，帮助学生牢固掌握“滴定曲线”的相关内容，实现深度学习。

（三）教学目标

1.让学生通过对酸碱中和滴定曲线绘制过程的学习，重温酸碱滴定规律，感受到化学知识的实用性，激发学生的化学学习兴趣。

2.通过联系学生已有的酸碱中和滴定知识，引导学生学会分析溶液中特殊点的微粒分布、酸碱性，掌握三大守恒间的关联以及相关计算等知识，提升学生的微观探析、证据推理等核心素养。

3.通过引导学生自主探究，使学生学会迁移运用知识，提升图形认知能力和图形分析能力，实现知识、能力、素养的全面提升。

（四）教学流程

本节课依据新课标和高考评价体系的要求，参考深度学习的教学设计四要素，以滴定曲线的绘制为情境素材，关注高三学生的认知水平，进行“素养为本”的专题复习，促进学生深度学习。具体地，通过微观分析、曲线表征、模型建构等，帮助学生深入理解，形成高阶思维，实现知识、能力、素养的全面提升。教学流程如图1所示。

（五）教学过程

1.创设情境，提出问题

【创设情境】播放“酸碱中和滴定曲线的绘制”视频：室温下，向20 mL 0.10 mol·L-1 HCl溶液中逐滴加入 0.10 mol·L-1 NaOH溶液。试计算各个时刻的pH值并画出滴定曲线。

【提问】

（1）滴定曲线的起点和终点对应的pH值分别是多少？曲线的走向如何变化？

（2）曲线数据有什么规律？可以选择哪种指示剂？

【学生活动】小组交流讨论，展示计算结果（见表2）和绘制的滴定曲线（如图2）。

设计意图：创设熟悉的情境，激发学生的学习兴趣和求知欲。通过提问，关联学生学过的中和滴定知识，帮助学生深刻理解滴定曲线的表征功能。

2.联系旧知，建构模型

【教师活动】引导学生简单回顾滴定曲线，强调滴定曲线的起点、终点、走向等，同时提出问题：如果把HCl换成CH3COOH会有何区别，终点溶液的酸碱性有何变化？如果用HCl滴定NaOH或者NH3·H2O，曲线怎样变化，终点溶液的酸碱性有何变化？

【学生活动】小组交流讨论。

【评析】分析几种滴定曲线的起点、突变范围、终点pH值等分别有何特点。

【投影】强酸滴定强碱、强酸滴定弱碱以及强碱滴定弱酸pH曲线的比较。

【结论】（1）起点：碱滴酸，起点在下;酸滴碱，起点在上。（2）突变范围：强与强，突变大;强与弱，突变小。（3）终点pH值：强酸与强碱，终点pH=7;强碱与弱酸，pH>7;强酸与弱碱，pH<7。

设计意图：通过回顾各种滴定曲线，并提出问题引发思考，帮助学生深刻理解滴定曲线的表征功能，初步建构滴定曲线的思维模型，提高学生学科关键能力，发展学生“证据推理与模型认知”核心素养。

3.原理探析，强化模型

【投影】常温下，用0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1 CH3COOH（Ka=1.75×10-5）溶液，可得滴定曲线如图3所示。回答以下问题：

（1）分析图中各点对应的溶质、溶液中离子浓度大小关系以及存在哪些平衡。

（2）能否求出a点对应的pH值？反之，若已知pH值，能否求出Ka值？

【学生活动】小组交流讨论，展示成果（见表3）。

设计意图：通过引导学生探析原理，帮助学生确定溶质种类及量的关系，掌握电离理论、水解理论、三大守恒等必备知识，培养学生高阶思维，发展学生“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”“变化观念与平衡思想”核心素养。

4.质疑再探，延伸模型

【提问】如果将曲线图的纵坐标改为n（Y），（Y=CH3COOH、CH3COO-），曲线的变化趋势如何？

【学生回答】n（CH3COOH）随着V（NaOH）的增大而减小，n（CH3COO-）随着V（NaOH）的增大而增大。

【追问】

（1）如果把曲线图的纵坐标改为物质的量分数δ（Y），曲线的变化趋势如何？

[已知δ（Y）=c（Y）c（CH3COOH）+c（CH3COO-）]

（2）若将CH3COOH改为H2A，溶液中H2A、HA-、A2-的物质的量分数如何变化？

【学生活动】小组交流讨论，展示成果（如图4、图5）。

设计意图：通过改变图像坐标，引导学生换位思考，厘清溶液中微粒的分布情况，深入了解二元酸滴定曲线的特点，进而提高学生的迁移运用能力，帮助学生掌握分析二元酸滴定曲线的基本思路。

5.调用知识，运用模型

【投影】（2017年高考全国Ⅱ卷第12题改编）改变0.1 mol·L-1二元弱酸H2A溶液的pH，溶液中H2A、HA-、A2-的物质的量分数[δ（X）]随pH的变化如图6所示[已知 δ（X）=c（X）c（H2A）+c（HA-）+c（A2-）]。回答以下问题：

（1）写出H2A的电离方程式及电离平衡表达式。

（2）分別列出 pH=1.2、pH=4.2时溶液中微粒间的守恒关系。

（3）分别计算常温下的Ka1（H2A）、Ka2（H2A）。

（4）比较常温下 NaHA 溶液中c（OH-）与 c（H+）的大小关系。

【学生活动】小组交流讨论。

设计意图：通过探讨高考改编题，帮助学生深刻理解分析滴定曲线的基本思路，发展学生高阶思维，提升学生的化学学科核心素养。

6.小结

（1）比较溶液中粒子浓度大小的思维模型：

（2）求电离平衡常数的思维模型：

三、基于深度学习的高三化学复习教学反思

（一）创设真实问题情境，激发学生学习动机

真实的问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要平台，同时能为学生化学学科核心素养提供真实的展现机会[4]。本节课创设了一个学生熟悉的“滴定曲线绘制”情境，并结合学生已有知识，提出相关问题让学生进行探究，摆脱了传统复习教学效率低、“炒冷饭”的困境。而教师在复习教学中创设真实且有价值的问题情境，既可让学生在解决问题的过程中感受到化学知识的实用性，又可激发学生的化学学习兴趣。

（二）设计多重问题，驱动思维模型建构与转化

教师在复习教学中设计探究性、批判性的问题，可驱动学生思维模型的建构与转化，提高学生解决问题的能力，发展学生的高阶思维。本节课设计了多组探究性问题，引导学生自主探究、深入思考，深度复习了滴定反应原理，突破了电离平衡常数计算的学习难点，培养了学生的定量思维和数据分析处理能力。

（三）落实“教、学、评”一体化，促进学生学科核心素养的发展

在高三化学复习教学中，教师应对学生即学即评，实现“教、学、评”一体化，以提高学生的复习效率。本节课改编了一道二元酸滴定曲线分析题，要求计算Ka1（H2A）、Ka2（H2A），比较NaHA溶液中c（OH-）与c（H+）的大小关系。这些答题要求具有较大的挑战性，多数学生无从下手，这就需要教师不断地根据学生反馈的信息去启发引导，反复矫正。基于深度学习的高三化学复习教学只有重视教学反思与评价，充分发挥教学评价的催化作用，落实“教、学、评”一体化，才能有效促进学生学科核心素养的发展。

[   参   考   文   献   ]

[1]  焦建利.《地平线报告》2015基础教育版简评[J].中国信息技术教育，2015（21）：31-32.

[2]  胡久华，罗滨，陈颖.指向“深度学习”的化学教学实践改进[J].课程·教材·教法，2017（3）：90-96.

[3]  教育部考试中心.中国高考评价体系说明[M].北京：人民教育出版社，2019.

[4]  中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准：2017年版[M].北京：人民教育出版社，2018：73.

（责任编辑 罗 艳）