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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

 

化學組 姜海娟

昨天吳剛教授的講座讓我深受啟發,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麼,還将怎麼做。

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,最終成為一名出色的化學家。

我在想象,當時化學課堂上發生着什麼對阿伏伽德羅産生這麼大的吸引力?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讨。如果我的課堂也能這樣,是否也能吸引那些因為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為實驗很新奇很熱鬧,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着深度學習。

那什麼是深度學習?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、核心内容、有效溝通、協同活動、批判性思維與問題解決、自控學習。對照這個标準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:在課外以實踐為基礎開展學生自主探究活動;在課堂上以實驗為基礎開展化學教學。

課外以實踐為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麼,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并用思維導圖整理後,他們将驅動性問題分解:防曬衣防什麼?有沒有必要防?防曬衣怎麼防?怎麼知道防曬衣防了?什麼時候需要防曬衣防?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,将小問題進一步明确:比如防曬衣防什麼?防紫外輻射。什麼是紫外輻射?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:你的研究目的是什麼?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。

學校為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,中國知網賬号密碼等。學生進一步将設計方案完善并實施。

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将其降到一千左右,室内紫外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,隻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,紫外輻射是怎麼使皮膚老化的呢?皮膚老化是不是膠原蛋白被破壞了?膠原蛋白的結構是什麼?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:紫外輻射怎麼導緻皮膚癌的?DNA結構被破壞了?

防曬霜主要成分是什麼?無機活性成份的防曬機理是什麼?有機活性成分的機理是吸收紫外輻射,靠什麼結構吸收的?紫外輻射是能量,能量怎麼被吸收?有機分子中有π鍵,π電子吸收紫外輻射後被激發變成什麼了?什麼是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?

課堂上以實驗為基礎的化學教學: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,并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?怎麼辦?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,共同讨論方案的可行性。經過讨論突破了學生的固化思維:學生認為一旦産生沉澱就可以用過濾、洗滌、幹燥、稱量的方法。我們按照學生的方法做了實驗,将沉澱過濾、洗滌,但是在幹燥時發現,白色沉澱變成了黃色。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。确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,在題幹中明确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,并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内的,因為經過深度學習之後,所有的知識、方法和技能能夠得以内化,并升華為素養!

 

這是我們已經嘗試的,今後将怎麼做:

課外以實踐為基礎的學生自主探究活動和課堂上以實驗為基礎的化學教學我們會繼續堅持,而且會深入發掘。另一方面,考察學生将知識運用到真實情境的能力成為新高考的趨勢,我們将多研究大學化學教材和化學學科前沿,每個化學老師都将嘗試在平時學生作業和考試中進行情境化命題。

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,将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。

 

名師點評:

姜海娟,碩士研究生,中小學一級教師。曾獲2018年全國中學實驗教學能手稱号,江蘇省高中化學實驗說課比賽一等獎,南通市優質課評比一等獎。姜老師是學校環境科學社指導老師,指導同學們開展了很多貼近生活實際的自主探究課題,并開發了能促進學生深度思考的化學創新實驗,提高了學生的學習興趣,培養了學生的創新意識。願我們所有的化學教師都能擔起肩上的重任,帶領學生從化學的角度認識世界、解釋世界。(江蘇省海安高級中學化學教研組長 季真)