学习任务作为教学设计系统的重要组成部分,不仅承载着形式化的教育教学价值,同时也具有发展学生思维的功能。化学学习任务是化学教学中为实现一定的化学教学目标,掌握学习内容与方法,而采用的以活动形式达到目的的一种手段。伴随着近年来深度学习在学科教学领域的重视与发展,以深度学习为目标理论导向的学习任务的设计与实施在实践中尚未展开研究,即核心主题“学习任务”与深度学习、学生潜能发展之间的关系尚处于分离状态。基于此,本研究以最大化激发学生潜能为主旨对学习任务进行设计与实施,并提出了在“最近发展区”理论指导下的具有挑战性化学学习任务的设计研究,立足于对具体课堂教学实录的观摩,重点性的概括归纳具有挑战性化学学习任务的特征,并进行针对性的策略设计,通过具体案例的实施来验证其研究效果,为广大教师提供一定的参考。本研究首先对学习任务,化学学习任务等相关内容进行了综述,系统地总结了化学学习任务的概念,并对教学设计系统中的其他要素-学习目标、问题、活动进行了概念界定,分析了学习任务与其三者间的关系;通过对九节高中化学优质课例的观摩,总结归纳出具有挑战性的化学学习任务所具有的特征,包括:掌握核心概念、发展高阶思维、培养核心观念;真实的教学情境、高效的课堂参与、具有适宜难度、凸显知识重难点,最后结合其特征构建了具有挑战性的化学学习任务的设计策略并辅以例子加以具体阐述。基于以上理论分析研究,本研究进行了“铁的多样性”单元教学设计,并且论文对与铁及其化合物相关的课标要求、教材以及学情进行了深入分析,结合单元教学设计模型,运用具有挑战性的化学学习任务设计策略完成了“铁的多样性”单元教学设计方案,并选择2个平行的教学班（高一8班为实验班,7班为对照班）进行了教学实践研究。为了检验具有挑战性的化学学习任务对学生高阶思维能力发展的影响,我们编制了“铁的多样性”双向细目表作为测量工具,其中的水平1为考查学生的识记理解能力,水平2为考查迁移应用能力,水平3则是聚焦测查学生创新应用能力,这也是对高阶思维能力发展的分析维度。测查结果显示实验班在总分和能力均值上显著高于对照班,进一步分析实验班与对照班学生在不同水平的能力发展情况发现,实验班学生不仅在创新应用水平上较对照班有显著发展,同时挑战性化学学习任务的完成过程中也促进了实验班学生对知识的识记理解以及整合应用。测查结果还显示在部分题目的均值上对照班学生高于实验班,这在一定程度上说明了常规化的教学也是围绕教学目标的实现进行的,也促进了学生能力的发展。通过学生的访谈结果来看,具有挑战性的化学学习任务引领下的教学对于发展学生的高阶思维具有明显的效果。