姜骁威
（常州市钟楼实验中学 江苏常州 213000）
深度学习最早是美国学者Ference Marton和Roger Saljo提出的，它是一种指向分析、评价、创造等高阶思维的学习，是指向关键能力的学习，更是学习者高度投入的一种学习。［1］处于深度学习状态的学生不是单一地接受、记忆知识，而是通过对已有知识和技能进行迁移应用，在批判反思中重新构建新的认知，能够利用所学知识解决真实情境下的实际问题。［2］
要实现学生的深度学习，需要教师通过合适的教学设计，让学生实现高度的情感投入，在迁移应用、联结类比中建构新的认识，最终实现知识、方法的应用，使得学生通过学习能够解决真实问题，实现学生核心素养的发展。
“金属防护”的学习内容难度不大，教师对这部分内容的重视程度低于“金属的性质及冶炼”，这就导致在教学中常存在以下问题：
1.重经验，轻建构。金属的锈蚀问题在小学科学课中有一定的涉及，学生也具备一定的生活经验，因此教师认为学生已有了充足的经验，导致在教学设计中忽视了对于知识、方法建构过程的深度思考和挖掘，使得教学浅层化，不利于引发学生的深度学习状态。
2.重知识，轻探究。对于“铁锈蚀条件的实验探究”活动设计简单，常常直接呈现实验方案给学生，甚至直接给出知识，学生缺少了对于科学探究的真实体验过程，不利于学生深度认识和掌握控制变量法这一重要的实验方法，也缺乏了对于已有知识的迁移应用。
3.重记忆，轻分析。在对于铁锈的成分及特点的教学上，教师多以讲授为主，直接告知结果，要求学生通过记忆掌握，这就使得学生缺乏对于本质原因的分析和了解，不利于学生正确学科观念的形成。
4.重危害，轻应用。在教学中教师往往对于金属锈蚀带来的危害大书特书，导致学生片面地看待这一反应，无法对于其进行合理正确的评价。化学反应多存在两面性，化学研究的重要目的之一就是开发用途，减少危害。只着眼于“危害”的教学是片面的，也是不利于学生正确的学科价值观的形成。
上述问题的存在不利于学生深度学习状态的达成，因此在教学设计中我们要通过多种方法解决上述问题，提高学生课堂学习的效果。
深度学习关注核心知识的习得和高阶思维能力的培养，要求学习者能够主动思考，加工知识，建构方法，同时在真实情境下，能够迁移应用解决各类真实问题。促进深度学习的教学设计应围绕上述特征进行思考，还要关注以下几个方面：首先教学要定位于培养高阶思维能力，其次教学要关注情境、问题和活动的一体化设计，最后要重视教学过程中的实时评价。
根据上述要点，笔者对“金属防护”这一教学内容进行了如下的教学设计：通过迁移类比引导学生了解铁锈结构特点，强化“结构决定性质”的学科观念，认识金属防护的目的与意义；
通过学生合作，开展实验方案设计，在批判、反思、建构的过程中，初步学会应用控制变量法认识铁锈蚀的条件及影响因素；
对于金属防护措施进行深度思考，解决真实情境下的防护问题；
综合评价认识金属锈蚀，从不同的反应角度（物质角度、能量角度）认识其应用价值。其教学设计结构如图1所示。
图1 “金属防护”的教学设计结构
环节一：认识金属锈蚀危害，了解铁锈微观特征
【教师活动1】展示社区健身器材的照片及健身器材锈蚀伤人新闻，提出问题：铁制健身器材生锈后真的这么脆弱？随后播放视频：生锈后的铁片很轻易地被掰断、弄碎，提出问题：为什么铁生锈后强度变差了？
【学生活动1】阅读课本关于铁锈结构的介绍，结合金刚石、石墨硬度差异的原因，给出合理解释。
【教师活动2】铁锈是一种疏松多孔结构的物质，生锈后铁制品的强度降低，而多孔的结构又会使导致锈蚀的物质不断渗透进入，使得锈蚀不断发生，因此铁锈的结构特点使得其对铁制品的正常使用带来危害（如图2所示）。
图2 单质铁和铁锈的结构对比
设计意图：源自生活的情境设计，让学生能够快速进入学习状态，提升投入程度。以往学生对于铁锈的性质及结构的学习常采用记背的方式，导致理解不到位，出现认识偏差。在沪教版化学第一章中学生通过金刚石和石墨的对比初步认识了微观结构对于性质的影响，但在后续学习中对这一观念涉及较少，教师也常常忽视。笔者在此处引导学生开展联想与回忆，迁移应用“结构决定性质”这一观念，帮助他们理解和认识铁锈的特点，实现深度学习。同时让学生学会通过微观结构进行宏观性质的分析，从宏观性质进行微观结构的推测，建构“宏微结合”的学科认识方式。
环节二：分析铁的锈蚀条件，体验真实探究过程
【教师活动3】提出问题：铁锈蚀的条件是什么？你能结合生活经验谈谈你的猜想吗？展示铁锈，给出其主要成分化学式：Fe2O3·xH2O。根据铁锈成分的化学式，引导学生利用元素守恒进行猜想。
【学生活动2】根据生活经验及化学信息给出猜想：铁生锈需氧气（空气）、水。
【教师活动4】提出问题：你能否设计实验探究我们的猜想？思考应采取的实验方法和具体方案。提示：可参考燃烧条件的探究实验。
【学生活动3】以小组为单位开展讨论，完成实验方案的设计，并分享交流。
【教师活动5】根据各小组方案指导学生相互评价并发现问题：①实验中用到的水需要做什么处理？加多少？如何确保只接触到水？②如何确保只接触到干燥的空气？如何避免干燥剂的影响？
【学生活动4】根据改进后的方案进行分组实验。
设计意图：铁锈蚀条件的探究实验常采取“教师课前做，学生课上看”的方式，学生缺少对于实验探究过程的参与及体验。本实验采用的是控制变量法，这一方法学生虽有所了解，但在实际应用中会产生各种疑问，特别是在变量的控制问题上，学生很难发现实验设计中的关键点。因此在本课中将实验设计的主动权交给学生，让学生得以全身心地投入，较之以往简单的实验观察，更易进入深度学习的状态。
在实验设计过程中学生会遇到各种困难，此时教师有意识地引导学生去回忆燃烧条件的探究实验，从实验原型出发思考两个实验可能存在的相似之处，发现实验设计上的共同点，进行迁移应用，以学习小组方式完成实验方案设计。在各组方案初步形成后，引导学生开展互评，在批判和反思中完善实验方案，提升对于实验设计的理解，进一步促进学生深度学习的发生。
【教师活动6】展示生锈的哑铃，提出问题：在室内使用的健身哑铃为何容易锈迹斑斑，手握处更为明显？根据学生的回答进一步提出要求：请再设计一组实验，探究食盐对于铁生锈速率的影响。
【学生活动5】小组讨论，结合上一实验进行变式思考，设计新的实验方案。
【教师活动7】提出问题：本实验观察什么现象从而说明实验结果？
【学生活动6】可以观察铁生锈的程度。
【教师活动8】观察生锈程度受主观因素影响较大，引导学生联想空气中氧气含量测定实验，分析实验过程中压强的变化，引出压强传感器，并进行实验，得出数据图。［3］如图3所示。
图3 利用压强传感器改进实验
设计意图：通过在第一组实验基础上进行变式思考，学生能够很快完成实验方案的设计，但学生方案多是通过观察铁丝的颜色变化及锈蚀程度来得出结果，此方法受观察者主观因素影响，因此笔者引导学生联想和迁移空气中氧气含量测定的实验方法，从压强变化的角度进行实验观察并重新开展设计。［4］在分析利用水倒吸说明压强变化的局限性后，学生根据教师提供的信息——压强传感器装置，完善实验设计并完成实验。本环节的学习从已有的实验出发，学生迁移应用所学实验方法，完成实验的设计与改进，整个学习活动学生参与度高，体验丰富，思维处于活跃状态，各种想法彼此碰撞，促进了学生的深度学习。
环节三：结合实际合理防锈，认识变化巧妙用锈
【教师活动9】展示图4，提出问题：健身器材不同的部位你会采用哪些具体的防护方法？
图4 健身器材防锈措施
【学生活动7】根据实际情况给出各种防锈措施，并解释原因。
【教师活动10】介绍金属防护的各种措施如烧涂搪瓷、烤蓝、电化铝（加厚自身的保护层）、牺牲阳极保护法等并分析其适用范围。展示铁器文物的图片（如图5所示），提出问题：这些方法能用于铁制文物的防护吗？
图5 铁器文物的防护措施
【学生活动8】思考，因文物保护的特殊性，铁制文物不适合上述的防护方法。
设计意图：此环节再次回归教学情境——健身器材，让学生自主选择防锈方法。常规的防锈方法有很多，但是放在同一件健身器材之中则要根据实际使用情况进行选择。当学生完成防锈措施选择后，进一步抛出“这些方法能用于铁制文物的防护吗”这一变式问题，让学生认识到金属的防护不仅需要结合金属锈蚀的条件，还需要根据金属的用途及金属所处环境等选择合适的方法。此环节的设计通过学生对于原型问题和变式问题的对比，认识到解决真实问题要考虑多方面因素，并非知识的简单套用，对于上述真实问题的解答也能体现出学生深度学习的成果。
【教师活动11】展示运动后的热敷材料——暖贴，出示成分，提出问题：暖贴发热的原理你知道吗？
【学生活动9】结合成分及所学氧化反应知识，给出回答：暖贴中铁粉生锈，发生氧化反应，氧化反应会放出热量。
【教师活动12】进一步提问：铁生锈是缓慢氧化，为什么暖贴能实现快速发热？
【学生活动10】结合反应速率的影响因素及学习内容，发现暖贴使用的是铁粉，并且加入了氯化钠，反应速度快，实现了快速发热。
【教师活动13】提出问题：结合铁生锈需要的物质，猜测铁生锈还能有哪些应用？
【学生活动11】根据铁生锈消耗氧气并结合生活经验，发现可以用作脱氧剂。
设计意图：在学习了金属锈蚀的相关内容后，学生对于锈蚀的认识更多的是停留在其危害层面，但是事物具有两面性，通过对于铁生锈条件和反应特点的研究，我们是可以利用这一反应的。无论是热敷贴还是脱氧剂，其实利用的就是铁锈蚀这一氧化反应，只是从物质变化角度和能量转化角度加以利用。深度学习过程中学生对所学内容加以评价，发现应用价值，体悟学科魅力。
板书设计
本节课以思维导图的形式呈现板书（如图6所示）。板书伴随课堂学习逐步完善，将各环节知识内容与相应的学科观念成对呈现，最终形成结构化、网络化的板书，避免了传统板书碎片化的问题。
图6 板书设计
1.依托真实情境促进深度学习
真实情境贴近学生生活经验，能够让学生尽快进入学习状态，实现情感的高度投入。本节课选择了健身器材作为情境贯穿整节课的教学，贴近学生生活，学生始终围绕情境展开思考，从“识锈”到“防锈”再到“用锈”，层层递进，逐步进入深度学习状态。同时开展丰富的学生活动，在多样化的体验中促进了学生对于知识、方法的理解，在真实问题解决过程中实现了对于学科价值的感悟。
事物具有两面性，学习化学就是要能够合理地利用各种物质和反应，因此本节课最后结合真实情境对于铁的锈蚀应用进行探索，从变化的能量及物质角度引导学生发现这一看似无用的反应的价值，学会综合评价化学反应，正确认识化学变化。
2.基于真实问题促进深度学习
学习的目的之一是为了解决各类问题，金属防护就是源自生活生产的真实问题，因此在本节课“防锈”环节中的问题始终围绕各类真实情况进行设计，给出不同场景，促使学生全面考虑各类因素，提出合适的方法，调动了学生思维，实现了知识间的联结，让碎片化的知识逐步勾连，实现结构化。
3.重视迁移应用促进深度学习
迁移与应用是深度学习的重要特征，它体现了学生对于知识、方法的深入理解。在分析金属锈蚀危害的过程中，引导学生从化学学科视角进行分析，迁移石墨和金刚石的对比，认识铁锈结构，加深学生对于“性质与结构”这一学科观念的认识与理解，使得学生逐步学会从微观特点分析和解释化学现象。
在实验探究过程中引导学生迁移“燃烧条件的探究”设计实验方案，加深了对于控制变量法的认识，让学生实现从“看懂实验”到“会做实验”再到“设计实验”的提升。
4.开展多样评价促进深度学习
深度学习的最终目标是促进学生高阶思维能力的发展，为此，学习者必须体验解决真实问题的过程，理解复杂的学习任务。评价的最终目的亦是为了促进学生的学习，所以评价是学习过程和真实情境中的一个有机部分，应该持续和实时地镶嵌于过程之中，而非教学后的评价。［5］本节课教学中教师持续关注学生的回答情况，针对学生提出的各类猜想、方案设计等不断进行评价和追问，激活学生思维，让学生发现自身思维上的不足和漏洞，在不断的修正中提升思维品质。此外，引导学生开展互评，在彼此的思维碰撞中提高学生的批判理解能力，促进了深度学习的发生。
深度学习是促进学生发展的重要抓手，促进深度学习的教学设计需要教师全面把握深度学习特点，结合学生学情和学习内容，让学生在真实问题的分析和解决中实现深度学习！
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