基于“深度学习”理论的课堂追问设计与研究

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  摘要:以“深度学习”理论为依据,在苏教版《化学反应原理》的“电解池的工作原理及应用”课例中,采用“问题驱动”的教学模式,通过一系列“追问”的设计,将学生带入“深度学习”状态,培养学生的“高阶思维”。
  关键词:深度学习;高阶思维;追问
  一、思路与设想
  1956年本杰明·布鲁姆在其文章《教育目标分类:认知领域》中提出认知领域教育目标分成六个层次:识记、领会、应用、分析、综合、评价。2001年,洛琳·安德森等人对此分类法进行了修订,提出了新的分类法:记忆、理解、应用、分析、评价、创造。此法被称为“布鲁姆学习目标分类法2001版”,其中记忆和理解属于“低阶思维”,应用、分析、评价和创造则属于“高阶思维”。
  《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》中指出:“培养学生应坚持能力为重。优化知识结构,丰富社会实践,强化能力培养,并着力提高学生的学习能力、实践能力和创新能力。”要实现这一目标,日常教学中必须注重培养学生的“高阶思维”。
  从学习的本质来看,学习过程可以分为“浅层学习”和“深度学习”。2005年黎加厚教授对“深度学习”作了较为清晰的界定,即在理解学习的基础上,学习者能够批判性地学习新的思想和事实,并将它们融入原有的认知结构中,能够在众多思想间进行联系,并能将已有的知识迁移到新的情景中,作出決策和解决问题的学习。笔者认为“高阶思维”的培养,要引导学生走向“深度学习”。
  化学作为一门自然科学,知识之间的逻辑关系严密。在化学教学过程中,适当设计“追问”,能够让学生更清楚地理解知识的生成过程,从而将自己的逻辑思想融入学习过程,实现批判性地学习新知识。“追问”过程中对学生思维的引导和迁移,能够将学生从“浅层学习”推向“深度学习”,进而培养学生的“高阶思维”。
  基于以上思考,本文以“深度学习”理论为依据,在苏教版《化学反应原理》的“电解池的工作原理及应用”课例中,采用“问题驱动”的教学模式,通过一系列“追问”的设计,将学生带人“深度学习”状态,培养学生的“高阶思维”。
  二、设计与研究
  1.新课引入:复习“原电池的原理及能量转化关系”
  一般的教学方式:老师让学生回忆原电池的原理及能量转化关系,并让学生阐述,老师进行引导和必要的纠正。这样的教学使学生的思维只停留在“记忆”和“理解”层次,显然是一种“浅层学习”。
  采用“追问”方式的教学设计如下:
  师问:电能的产生需要什么条件?
  生答:要有持续的电流。
  追问1:怎样才能有持续的电流?
  生答:金属导线中电子的定向移动。
  追问2:哪类化学反应也有电子的转移?
  生答:氧化还原反应。
  追问3:如何将氧化还原反应中的电子转移变成定向移动?
  生答:将失电子的还原剂与得电子的氧化剂适当分离并连上导线。
  追问4:氧化还原反应消耗的是什么能?
  生答:化学能。
  追问5:这样设计出来的装置叫什么?
  生答:原电池。
  追问6:原电池将化学能转化为什么能?
  生答:电能。
  过渡:氧化还原反应能驱动电子的定向移动,形成电流。反过来,电子的定向移动能否驱动氧化还原反应发生呢?
  在这种“追问”式的教学过程中,引导学生利用自己现有的“记忆”和“理解”的知识,去分析和迁移出更加接近事物本质的知识,以及知识之间的逻辑关系,并通过逻辑关系将知识串联起来,逐步形成完整的知识关系链(如图1)。这样,将学生推向“深度学习”,学生的思维迈入“应用”和“分析”等“高阶思维”。
  追问7:被电解的溶液中如果有多种阳离子,如何判断得电子的先后顺序?
  生答:按照阳离子的得电子能力从强到弱排序。
  追问8:常见阳离子的得电子能力强弱与什么有关?如何排序?
  生答:与其相应金属的还原性有关(变价金属除外),一般来讲,金属还原性越弱,相应离子的氧化性就越强,越容易得电子。
  追问9:那阴离子(金属)在阳极的失电子先后顺序如何判断?
  生答:与其还原性强弱有关,还原性越强,越容易失电子,越先反应。
  师生总结:罗列常见阳离子或阴离子(金属)的放电顺序。
  在这种“追问”式的教学过程中,利用“追问”让学生通过观察“实验现象的变化”来判断“被电解物质的变化”,然后分析“电解先后的原因”,最后通过这一个体事例,概括电解先后的一般情况,由点到面,层层展开。从宏观到微观,从现象到本质,学生学习层次由浅入深,思维状态由低到高。
  4.学以致用:金属电镀
  一般的教学方式:通过电镀相关实验演示(或投影展示),向学生介绍电镀实验中阴极用什么、阳极用什么以及电解液的选择等问题。学生基于电解知识理解和消化老师讲解的内容,从而掌握相关知识。这样的教学,学生基本处于被动接受的状态,基本没有体现学生的主体性,当然也无法调动学生的“高阶思维”。
  采用“追问”方式的教学设计如下:
  师问:刚才的实验中,阴极的碳棒表面变红了,说明上面覆盖了一层铜,如果我要在这根铁棒上镀上一层铜,该怎么办?(展示一根铁棒)
  生答:将阴极的碳棒换成铁棒,阳极不变,放入氯化铜溶液中进行电解。
  追问1:很好!但是这样电解的话,阳极会产生什么?
  生答:氯气。
  追问2:氯气对环境不大友好,能不能改进一下?
  生答:将电解液改为硫酸铜溶液。
  追问3:对,这样就产生无污染的氧气了,太好了!但是,如果持续电解硫酸铜的话,会发生什么情况.7   生答:后来会变成电解水,产生氢气和氧气。
  追问4:这样有什么安全隐患?
  生答:如果电解液里没有及时添加硫酸铜的话,容易引起爆炸事故。
  追问5:对,所以能不能再改进一下?
  生答:将阳极由碳棒改为铜棒,这样阳极就不会产生气体了。
  追问6:太聪明了!这样改了之后,电解液在电解过程中会发生什么变化?
  生答:阳极铜变铜离子进入溶液,阴极铜离子变铜析出溶液,电子守恒,所以两者量相等,溶液没有变化。
  追问7:太好了!那可不可以总结一下电镀装置中应该注意哪些问题?
  生答:应该将待镀件放在阴极,镀层金属放在阳极,电解质溶液用含镀层金属相应离子的可溶性盐溶液。
  在这种“追问”式的教学过程中,打破了常规“灌输式”教学模式,充分利用课堂已有实验资源,通过追问,设置认知冲突,引导学生思维的不断转换和升级,逐步改进实验,最后呈现出合理的电镀装置。这样的教学过程比老师直接做电镀实验更有意义,学生的收获也更大。当然,更重要的是学生充分參与其中,走向“真理”的道路上的每一步都是自己迈出去的,思维和能力得到充分展现,学生的脑力一直处于高水平的运作状态。
  三、总结与反思
  基于问题的教学模式最近研究者众多,甚至有不少研究者认为“提问”的质量很大程度上反映一个老师的教学水平,其中“追问”又是引导和纠正学生思路,开拓学生思维,打开未知世界的利器,所以也有不少人专注研究“追问”。但是,基于“深度学习”理论,并专门以“追问”的手段来研究教学设计这样的做法目前还鲜有人做过。总结下来,其主要优势有以下几点:
  1.学生知识掌握更具有持久性
  学生在“追问”过程中体验着知识的生成过程,逐步进入“深度学习”,思维能力得到充分展现,在这基础上通过“应用”、“分析”和“评价”等“高阶思维”形成的基于逻辑关系的知识链较为牢固,这有别于基于“记忆”和“理解”掌握的知识,所以更具持久性。
  2.学生思维能力的训练更加充分
  基于“深度学习”理论设计出来的每一个“追问”的问题都需要学生充分思考,“追问”与“追问”之间又具有梯次递进关系,所以,顺着“追问”的思路,学生的思维会逐步从“低阶”迈入“高阶”,每一组“追问”都是学生思维能力的一次很好的训练。
  3.理论与实践的结合非常匹配
  “浅层学习”是与“灌输式”教学相对应,而“深度学习”理论则与“启发式”教学相对应,连续“追问”的教学设计便是最为直接的“启发式”教学,通过设计好的一组组“追问”能够轻松地将学生带入“深度学习”状态。因此,“追问”式教学能够很好地落实“深度学习”理论,两者完美匹配。
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