關注知識生長 引導深度學習

黃愛民

[摘 要]

分析知識生長的走向、路徑、關鍵點，設計深度學習的問題，關注知識的生長、引導學生進行深度學習。

[關鍵詞]

初中化學；知識的生長；深度學習

教材所呈現多是生長后的知識經過整理的面貌，是靜態的和文本的，這也是師生會形成以記憶和再現為主的淺層學習的原因之一。然而如果教師做一個有心人，將同一主題不同學段的教材聯系起來，就會發現知識生長的走向，如果再將這些走向中缺失的部分給揭示出來，則可以較為清晰地看到知識生長的具體路徑；此時，若教師能找出這個知識生長的具體路徑的關鍵點，設計出深度學習問題用于教學，則必定能促使學生進入深度學習狀態。下面以必修2“化學反應速率”為例進行說明，以供大家參考。

一、“化學反應速率”知識生長的走向的分析

知識的生長遵循著由淺表到深入、由簡單到復雜、由定性到定量等一般規律。為了更為清楚地找出知識生長走向，特將由同一主編編寫的滬教版初中化學教材與蘇教版化學必修2“化學反應速率”聯系起來，尋找知識和方法兩個維度上的生長的走向；具體如下：

滬教版初中化學教材中有時用反應激烈程度來描述反應快慢，有時直接使用反應快慢；聯系蘇教版化學必修2“化學反應速率”的內容，可分析出其“化學反應速率”知識生長的走向。見表1。

表1 滬教版初中化學教材“化學反應速率”知識生長的走向

附注：初中物理中對運動快慢用速率的描述，對“化學反應速率”從定性發展為定量有技術層面的，即如何定量化有重要啟發。

二、“化學反應速率”知識生長具體路徑的分析

當知識生長的走向清楚后，就要進一步分析知識生長的具體路徑，但這個具體路徑經常是草蛇灰線，需要發揮教師的主觀能動性才能補充成功的，因而它又可能是多樣化的，但無論怎樣的多樣化，它都必須是科學合理的?！盎瘜W反應速率”知識生長具體路徑如下：

由知識生長的走向分析知道：①反應物性質是決定化學反應快慢的內在的本質因素； 通過研究反應快慢去比較反應物的一些性質，這當然是研究反應快慢的價值之一，然而研究反應快慢的重要價值還在于我們想調控反應的快慢，使化學反應合適地應用于生產與生活。因此與之相聯系的生長具體路徑是：研究影響化學反應快慢的外在的可變因素及其對反應快慢的影響，②發現了定性描述的不足；因而與之相聯系的生長具體路徑是：產生定量描述化學反應快慢的想法，進而研究具體的定量化方式?！盎瘜W反應速率”知識生長的路徑具體如圖1所示：

圖1 “化學反應速率”知識生長具體路徑

三、“化學反應速率”知識生長具體路徑關鍵點的分析

知識生長具體路徑關鍵點一是指知識生長的由淺表到深入、由簡單到復雜、由定性到定量等的生長節點，二是指知識生長中難以理解的易混易錯點?！盎瘜W反應速率”知識生長具體路徑關鍵點包括：①生長節點：對比分析法（即控制變量法）、運用對比分析法分析初中涉及“化學反應速率”的事例得出外在的可變因素及其對反應快慢的影響（當然也可以使用教材中更為科學規范的對比實驗來進行分析）、發現了定性描述的不足、產生定量的想法②難以理解的易混易錯點主要集中在如何定量化這一方面，包括：物理中如何從跑的快慢比較中產生速率概念、變化量何以為數值（或正值）、物理中速率概念抽象、迀移應用到化學反應產生化學反應速率概念、如何定義變化量、如何保證△C>0、△C=0情形如何處理、反應速率用不同反應物或生成物計算時何以會有不同值、這些不同值有何關系、怎樣使用這些速率值。

四、引導“化學反應速率”知識生長的深度學習問題的設計

關鍵點的教學處理直接關系到學生采用何種學習方式，若只采用針對關鍵點的講解，則不能發揮學生學習的主動性、妨礙學生采用高階思維進入深度學習狀態；若針對關鍵點的問題設計僅停留在書本上有現成答案的“是什么”層次上，那也同樣無助于學生采用開放、質疑的態度和思維進入深度學習狀態；當然，受制于學生基礎和授課時長，不可能將引導知識生長的問題都設計成深度學習的問題，這就像一個再好的睡眠也不會全是深度睡眠一樣?！盎瘜W反應速率”知識生長中深度學習問題的設計具體如表2。

表2 “化學反應速率”知識生長中深度學習問題的設計

五、“化學反應速率”學案設計

[教學活動環節 教師所設計的問題 學生分組討論的結果 教學活動環節的小結 導入 播放“初中實驗：鎂、鋅、鐵、銅分別與相同鹽酸反應”的視頻 活動1.

發展對化學反應的快慢認識

上述初中實驗中“鎂、鋅、鐵”分別與相同鹽酸反應現象有什么不同？由此得到的結論是什么？如果從“化學反應快慢與反應物性質的關系”重新審視上述實驗你又會得到什么結論，又會產生什么相應的問題 反應現象表現為反應快慢不同，結論則是金屬活動性這一化學性質上有相應的不同。因此這個實驗是通過反應快慢研究了反應物性質，之所以能這樣進行研究是因為：現象（反應快慢）反映性質（金屬活動性）；而性質（金屬活動性）決定現象（反應快慢）。由此產生的一個結論是：反應物性質是決定化學反應快慢的內在的本質因素。產生的相應問題則是：影響化學反應快慢的外在的可變因素又有哪些？分別有著什么樣的影響？ 1.反應物性質是決定化學反應快慢的內在的本質因素；相應的問題是：影響化學反應快慢的外在的可變因素又有哪些？有著什么樣的影響？

2.發現了定性描述的不足；相應的問題是：該如何定量化地描述反應快慢？ ①上述實驗中只是比較了“鎂、鋅、鐵”反應快慢，尚可用定性的文字將其描述成“劇烈”、“較快”、“較慢”進行比較，若有幾十個上百個反應快慢需要比較，還能用文字定性的描述并進行比較嗎？②初中化學中有什么性質的比較也遇到過同樣的麻煩？解決的思路是什么？③這個思路對比較反應快慢有何啟發？④又會產生什么相應的問題 面對海量的化學反應，僅用文字定性的描述并進行反應快慢比較是不可能做到的；就像面對海量的物質，僅用文字定性的描述并進行溶解性比較是不可能做到的一樣，需要從定性描述上升為定量描述才能進行精確的比較。也就是說描述反應快慢需要從定性上升為定量。產生的相應問題則是：該如何定量化地描述反應快慢？ 活動2.有關化學反應速率的計算

①比較兩人跑的快慢的“限時看跑距”或“限距看用時” 兩法的統一點是什么？ ②據這個統一點提出速率概念后有更廣的應用范圍嗎？ ③跑距可為負值嗎？ ①兩法的統一點在△S/△t上，不唐管用哪一法，只要△S/△t大便快；②由此定義速率V=△S/△t，此后不限時不限距時也可用速率V比較跑的快慢。進一步抽象出，對任何一個變化過程都有，平均變化速率=變化量/變化所用的時間，這個結論也可用于化學反應；即對于化學反應，也可用化學反應速率來描述化學反應快慢。③應注意到跑動的距離只論大小，沒有負值只有正值，故上述抽象出的公式中變化量也同樣一律只有正值。 活動2小結見圖2以物質物質的量的濃度的變化為中心的思維導圖 ①變化量被規定為反應物或生成物物質的量的濃度的變化（△C）的理由是什么？②△C為正值的理由是什么？對反應物或生成物該如何計算才能保證△C為正值？③寫出化學反應速率的定義式。④所有的反應物或生成物都可用于反應速率計算嗎？（請以鋅與鹽酸反應為例分析） ①考慮到大多數反應為溶液中反應（混合氣體也視作溶液），變化量被規定為物質的量的濃度的變化。②為了使這個變化量為正值，對反應物采用了反應物物質的量的濃度的減少，對生成物采用了反應物物質的量的濃度的增加。③V=△C /△t④無論反應進行與否，對△C=0物質應用上述定義其V皆為零，這當然不合理，故這些物質都應被排除在化學反應速率計算之外，如鋅與鹽酸反應中的鋅和氫氣 例：根據下圖求2min內A、B、C三者的反應速率是多少？

在追問“A、B、C三者的反應速率的值為何不同”和“它們表示的反應快慢是否相同”后進行了變式訓練（變式訓練內容為老師所熟悉，不再贅敘） 這些內容為老師所熟悉，不再贅敘 活動3. 探究調控化學反應速率的途徑

從初中學習過的內容中尋找有反應速率變化的實例，分析實例中①相互對比的兩種情形是什么？②對比的因素是什么？③你的結論是什么？④可否另舉一例再作一次說明 學生討論并分析的實例有：

①夏天化肥碳酸氫銨少掉了（大意）——對比的為夏天與春秋冬天的不同——影響因素為溫度——升溫加速；另舉一例為碳酸（二氧化碳水溶液）分解——對比的是常溫與加熱。

②實驗室用雙氧水制備氧氣中催化劑二氧化錳的使用——對比的為二氧化錳加入前后的不同——影響因素為催化劑——用催化劑加速；另舉一例為氯酸鉀制氧氣

③氧氣檢驗——對比的為余燼木條進入氧氣前后的不同——影響因素為反應物濃度——濃大速快；另舉例子均為在氧氣中進行的燃燒， 采用與空氣中現象對比。

④面粉的爆炸——對比的為面粉做的干面條可燃卻不炸——影響因素為反應物的接觸面積——接觸面積大速度快；另舉一例為加油站禁打手機。 總結對比分析方法的四步操作：①明確相互對比的兩種情形；②明確對比的因素；③明確因素不同所導致的不同現象；④建立因素與現象的關系。

總結影響反應速率的外部因素及其與反應速率的關系（具體略） 之前我們的對比、討論、分析影響反應速率的因素，都是針對單一因素，實際反應時并非完全如此。

對于兩個因素共同影響反應速率的分析，有興趣的同學可結合課本本節教材后面的習題中，有關制取CO2題目中的（2）進行思考。 因為是必修，所以對以后要選修化學的同學提更高的要求 ]

圖2 以物質物質的量的濃度的變化為中心的思維導圖

[參 考 文 獻]

[1]王祖浩主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學，化學2[M].南京：江蘇鳳凰教育出版社，2015.

[2]余文森.核心素養的教學意義及其培育[J].今日教育，2016（3）.

（責任編輯：張華偉）