韩丽丽

[摘要]从深度学习的概念出发，结合化学元素及其化合物的学科特点，以《氨》为例研究和探讨深度学习模式在高中化学元素及其化合物教学中的应用，以提升高中化学理论教学的有效性。

[关键词]深度学习；元素及其化合物；氨

[中图分类号]G633.8[文献标识码]A[文章编号]16746058（2018）05005602

一、背景

1976年，美国学者Ference Marton和Roger Saljo基于对学生学习过程的实验研究，发表了《学习的本质区别：结果和过程》一文，最早提出了两个相对应的学习概念：深度学习和浅层学习。

深度学习模式主张通过组合低层特征形成更加抽象的高层表示属性类别或特征，以发现数据的分布式特征表示。简单地说，就是大脑对于事物和概念的记忆，不是存储在某个单一的地点，而是像全息照片一样，分布式地存在于一个巨大的神经元的网络里。当你表达一个概念的时候，不是用单个神经元一对一地存储定义，概念和神经元是多对多的关系：即一个概念可以用多个神经元共同定义表达，同时一个神经元也可以参与多个不同概念的表达。例如，氨气是无色、有刺激性气味、极易溶于水且形成碱性溶液的气体。如果分布式地表达，即一个神经元代表无色，一个神经元代表气味，一个神经元代表极易溶于水，一个神经元代表形成碱性溶液。只有四个神经元同时激活，才可以准确描述我们要表达的物质。

元素及其化合物是高中化学内容的重要组成部分，它对于学生认识化学、理解化学具有重大的意义。但是由于内容繁杂、琐碎，相关知识网络不易构建，所以元素及其化合物对于学生的学习有很大的难度。因此，研究和探讨深度学习模式在元素及其化合物中的应用具有非常重大的意义。

二、教学案例

现以人教版必修1第四章第四节《氨》的教学为例，研究和探讨深度学习模式在高中化学元素及其化合物教学中的应用。

[教学情分析]氨是氮的氢化物，作为非金属元素知识体系的一部分，氨也有大多数非金属元素的氢化物所具有的性质，同时它又是水溶液呈碱性的唯一气体。氨是重要的基本化工产品，有必要认识它在工农业生产和国防中的重要用途。学生已在上一章学过典型金属及其化合物的知识，具备掌握物质及其性质的一般方法和经验。氨作为教材中唯一一个非金属氢化物的典型代表，它的性质既具有普遍性又具有独特性，易激发学生的学习兴趣。

[教学目标]认识氮循环对生态平衡的重要作用；了解氨的主要性质；通过实验进一步训练学生的操作技能，体现实验对认识和研究物质性质的重要作用；培养学生关注社会的意识和责任感。

[教学重难点]氨的化学性质和制取。

[教学过程]

【问题1】每年的10月16日是世界粮食日，观察历年世界人口与谷物产量的增长情况统计表可以看出，粮食产量增长赶不上人口增长。请从化学的角度，谈一谈如何解决这一问题。

【学生回答】合理使用化肥，如钾肥、磷肥、氮肥等，增加粮食产量。

【追问1】常见的氮肥有哪些？如何生产这些氮肥？

【学生回答】铵盐、尿素、氨水等。（关于如何生产氮肥，学生回答不出来）

【教师活动1】展示图片

【化学史料】百年内与氨有关的三次诺贝尔化学奖的主要成就：1918年哈伯发明了N2和H2直接合成氨的方法；1931年博施改进了反应条件，实现氨的规模化工业生产；2007年埃特尔发现了合成氨的反应机理。

【问题2】通过一则工厂氨气泄漏事件，思考为什么在液氨泄漏时工厂里会寒气逼人？如何吸收弥漫在空气中的大量氨气？被围困在污染区的群众怎样做才能保避免吸入氨气？

【学生活动1】通過小组内讨论和交流，小结出氨气的物理性质：无色、有刺激性气味、密度比空气小、易液化且极易溶于水。

【学生活动2】分组实验——喷泉实验，探究氨气典型的物理性质和化学性质。

【学生活动3】自主描述现象，得出结论。①现象：水进入烧瓶，形成喷泉；结论：氨气极易溶于水。②现象：烧瓶内溶液为红色；结论：其水溶液显碱性。

【深度学习1】利用喷泉实验的原理——烧瓶内外形成较大的气体压强差，结合已学物质，设计其他的喷泉实验。

【学生回答】HCl+H2O、HCl+NaOH、Cl2+NaOH、CO2+NaOH等。

【深度学习2】喷泉实验若失败，原因可能有哪些？

【学生回答】装置气密性不好；气体不纯；收集气体时烧瓶不干燥等。

【深度学习3】通过氨气与水的反应探讨氨水中存在的微粒。

【学生回答】根据反应NH3+H2ONH3·H2ONH+4+OH-可知，氨水中的分子有：H2O、NH3和NH3·H2O；氨水中的离子有：NH+4、H+和OH-。

【追问2】氨水能做化肥吗？

【学生回答】可以吧。（因缺乏实践经验，学生的回答充满了不确定性）

【教师活动2】氨水可以做化肥。但有缺陷：因易挥发，肥效降低，污染环境；

呈碱性，易烧伤植物，碱化土壤；液态，不易保存与运输；等等。

【追问3】怎样改进氨水做化肥的缺陷呢？

【学生回答】制成铵盐。

【深度学习4】氨水与浓盐酸反应的改进实验：

现象：在C点出现一个白色的圆环。为什么会出现这种现象？

【学生回答】浓氨水挥发出氨气，浓盐酸挥发出氯化氢，两者扩散接触后生成白色固体氯化铵。白环出现在C点，说明氨气扩散速度比氯化氢的扩散速度快。

【追问4】将浓盐酸改成浓硫酸或浓硝酸能否有上述现象？

【学生回答】浓硫酸不会，浓硝酸会。在这套装置中，浓氨水与挥发性的酸才会发生该现象。

【学生活动4】初中已接触过几种常见的铵盐，如碳酸铵、碳酸氢铵、硫酸铵、硝酸铵，请自主归纳铵盐常见的化学性质，如受热易分解、能与碱反应等。

【深度学习5】请用思维导图对本节课进行小结。

【主题升华】中国以占世界7%的耕地，养活了占世界21%的人口，却用了占世界35%的化肥，合理施用氮肥，保护我们的环境是我们每一个人应具备的公民素质。

三、反思

这节课的教学设计符合深度学习模式的核心思想，即自下而上、层层构建，模仿大脑神经元之间传递和处理信息的模式。具体表现在以下三点：

1.深度学习关注生活，联系实际，寻找化学有机课堂的出发点

本课教学结合学习内容联系自然、生产、生活和社会热点问题，引导学生面对并能够解决实际问题，提高学生运用化学知识看待、处理化学问题的能力，帮助学生形成用化学的视角认识物质世界的基本习惯，摒弃只关注解决考试问题所需的公式和外在线索的浅层学习。本节课从世界粮食危机的情境切入，引起学生共鸣，激发学生对于氨及铵盐性质的深层次学习的紧迫感，找到化学有机课堂的出发点。

2.深度学习注重实验，体现学科特色，构建化学有机课堂的立足点

化学是一门以实验为基础的学科。而深度学习要求学生对物质性质及其变化过程中的基本现象、基本规律深入研究，并在微观粒子运动层面上进行判断和理解，逐步形成化学基本观念。只有这样，才可以在相似物质及其变化情境中“举一反三”，在新情境中分析、判断差异，并对化学基本观念进行迁移运用。这一切都离不开化学实验。本节课的重难点包括氨气的性质、氨水成分的分析和铵盐的性质。通过化学实验，由下而上，层层推进，使学生在积极主动应用中进一步发现新现象、新问题，感悟新知识，领悟化学知识“生长”的意义，提高学生化学知识实践应用能力，从而构建化学有机课堂的立足点。

3.深度学习强调提升学生学科素养，到达化学有机课堂的最高点

化學核心素养是具有化学学科特质的关键能力和品格。基于深入思考、深入探究的深度学习是建构观念、培养思维、提高探究能力的有效途径，而碎片化、快餐式的浅层学习则与核心素养的培养无缘。化学是人类认识和改造世界的主要方法和手段之一。学生在接受化学知识教育的过程中常常会受到某种思想的启迪、熏陶，或受到某位科学家探索事迹的感染与激励，从而对心灵的成长起到激发、感召的作用，愿意将化学知识和思想运用于生活中，最终到达化学有机课堂的最高点。

总之，深度学习理论具有较强的理论研究价值，是高中学生进行化学学习的一种有效学习方式。如何更好地促进学生的深度学习，针对不同的化学内容呈现方式，应用不同的深度学习策略和方法，值得广大化学教师进一步研究、实践和探索。

[参考文献]

[1]孙志军，薛磊，许阳明，等.深度学习研究综述[J].计算机应用研究，2012（8）.

[2]吴孙富，秦丽，张圣涛，等.例谈深度学习与深度教学的关系[J].化学教学，2016（5）.

（责任编辑罗艳）