摘 要：文章以“空气中氧气含量的测定”为例，论述如何在科学复习课中促进学生深度学习。文章从五方面进行了阐述：确定教学目标、选定真实情景、设计问题链、不同方式的评价和创设新情境，旨在通过不同的途径激发学生内驱力，促进学生深度思考，提升学生的科学素养。

关键词：深度学习;初中科学;问题链

中图分类号：G633.8   文獻标识码：A   文章编号：1673-8918（2022）01-0109-06

教育部基础教育课程教材发展中心“深度学习总项目组”对“深度学习”做了概念性界定：在教师的引领下，学生围绕着具有挑战性的学习主题，全身心地参与、体验成功，获得发展的、有意义的学习过程。从另一角度讲，深度学习是指通过探究学习的共同体促进有条件的知识和元认知发展学习。它鼓励学习者积极地探索、反思和创造，而不是反复记忆，即一种基于理解的学习。它强调学习者批判性地学习新思想和新知识，把它们纳入原有的认知结构中，将已有的知识迁移到新情境中，从而帮助决策、解决问题。

《空气中氧气含量的测定》成为初中核心实验内容的原因由浙江省各市最近几年的中考试题可以反映出来。现将2016～2021年各市的实验探究题出现的原题年份、题号、分值、考点及实验图形统计如表1、图1～图5。

由这些试题在中考中所占的“分量”可以看出“空气中氧气含量的测定”实验在初中科学的核心位置。归纳总结可以得出以下4点特点：①实验误差的分析和原因。②根据实验原理进行实验数据的分析和处理并计算。③出现各种异常情况的原因分析。④均需要学生运用分析、评价等高阶思维的能力。

很多老师知道这一实验的核心地位，于是找有关测定空气中氧气的试题，让学生反复练习，虽然也达到一定效果，但是学生需要花很多时间去做、去理解，很不高效。学生的思维能力也没有很好地得到锻炼，而中考前的时间又很紧迫。因此在中考前的专题复习中设计一堂课尤为重要。要上一节专题复习课，首先要进行学情分析，设定教学目标，然后再创设合理情境，在合理的情境中讲课的内容以问题链的形式进行开展。围绕思维培养这一隐线目标，教师设计各个环节来培养学生的批判性思维、逻辑思维和创新思维是重中之重，以促进学生深度学习，整个操作模型流程图为图6：

笔者曾在“温州市中考复习会议”过程中开设“空气中氧气含量的测定”的公开课，现将整节课的教学设计过程展开分析。

一、 了解学情，立足学生思维发展，确定教学目标

一节复习课，教学目标的设定尤为重要，因为教学目标是教学的出发点和归宿，是教师对学生要达到的学习成果或最终留下的思维痕迹的明确阐述。教学目标的确定是教学设计的起点，它首先确定教师想通过整节课的教学活动对学生所达水平程度的期望，是教学目标的方向。其次它给教学任务是否完成提供测量和评价的标准。因此，教学目标是教学的基本前提。

课程标准对空气中氧气含量的测定活动要求较简单，对于学生如何测定障碍不大。但整合起来，分析测定结果不准的原因、实验器材的改进等对学生科学思维的要求就很高。通过课前调查、测试等笔者了解到：很多学生只是知道存在误差，却并没有真正理解误差产生的原因。基于最近学生发展区，笔者最后确定以下教学目标：

1. 通过复习测定空气中氧气的含量实验的数据分析和实验从实验装置、材料选择、操作方法等三方面改进提高实验精确性，体会对观察和测量的精确性做出评价，能提出增加证据可靠性或获得进一步证据的相关探究的具体改进建议，培养学生的创造性思维和批判性思维。

2. 运用归纳出的三方面提高实验精确性的方法，通过小组合作，学会选择合适实验材料连接实验装置，能正确完成实验步骤设计，提升迁移能力。即对探究目的和已有条件，确定相关实验原理，设计相关实验方案和实验步骤得到加强巩固与提升，培养学生用发展的眼光看问题。

3. 通过对红磷燃烧时氧气体积、含量变化曲线图及熄灭后出现的异常情况进行分析，学会获取证据，进行合适评价与解释。即落实好对探究过程和证据的获得方式、方法、过程做出合适评价，能说明反常结果和证据的不可靠，或解释证据是否充分支持结论。培养学生举证的意识。

4. 通过测定蝗虫呼吸作用单位时间内消耗的氧气的量，运用科学知识和技能解决实际问题，培养学生用创造性思维和逻辑推理解决问题，并通过评价交流达成共识。

二、 以原实验为基础，创设真实的教学情境，力求发展学生的科学思维

课程标准在实施建议中提出：测试题目的编制要尽量采用比较简单的真实情景或基于真实情景的抽象模型。因此为引领科学教学，促使学生领悟科学本质，每年中考题往往会结合课内外实验进行考核，希望通过考核让老师重视实验教学。笔者在这节课上创设一个情景引入：天气冷，教室里窗户开得不大，除同学们外还有那么多听课老师，会不会氧气含量不足呢？出示测定氧气含量仪直接测量，发现与笔者的学生在自己学校测得的含量数据基本一致。追问：实验室如何测定空气中氧气的含量？引出改进实验器材。

课程标准在实施建议部分提到：科学探究的教学活动，除亲身参与搜集证据、得出结论这种形式外，还可以采取分析已有的科学探究案例，从中学习与领会前人的成功经验、失败教训和创新过程。整个教学情境虽然没有学生亲自再次实验，但笔者学生测定的实验原数据有照片可以证明。真实的情境是架设在“已知”和“未知”之间的桥梁，激励学生去挑战自我，形成主动学习的内驱力，这样的教学情境促进学生思考问题，将思维聚焦学科思想，直指发展学生思维。

三、 设计原实验问题链，凸显“递进性”和“挑战性”，发展学生思维

课堂设计的问题链是深度学习的载体，学生在教师的引导下围绕具有挑战性的问题开展深度思考，这也是落实教学目标的途径。复习课要打破“炒冷饭”和“低思维”，教师要设计好问题链，既要激发学生勇于挑战的兴趣，又要激活学生的深层思考，一节课的问题设计要做到有层次、有递进，做到逻辑思维严密性和环环相扣。下面将展示笔者的部分课堂实录：

师：我们学过用实验室的方法测定空气中氧气的含量，你能否对实验步骤进行排序？（鼓励表扬学生）

在整个实验操作过程中需要注意哪些事项？若操作不当，会引起什么后果？

归纳操作不当的各种情况。

（评析：此问题链以原实验排序和操作引起的误差分析为起始，主要考虑到学生的元认知和心理特征，从思维上降低要求来检验学生的原有水平，为后续的升级思维做铺垫，同时培养学生分析归纳能力和语言表达能力）

师：这位同学巧妙利用量筒来测定空气中氧气的体积、含量，根据该同学的设计，分析实验装置是如何测定的。

师：该同学测定的空气中氧气的体积、含量是多少？

你认为引起测定值偏大的原因该是哪项？

（评析：通过实验改进后的测定作为示范，让学生在接下来的实验改进中能有思考的方向，同时通过实验原理，让学生进一步加深理解，锻炼学生对实验数据的分析处理能力）

师：有办法改进实验吗？该同学进行了相应改进实验，数据如下：

师：操作得当了，实验仪器改进了，为什么测量值偏小了？根据曲线图，你得到什么启示？请解释这一情况。

小组讨论：为什么在燃烧结束后空气中氧气的体积、含量还在慢慢下降呢？

师：我们知道实验材料本身就会引起一定的误差，那么如果要提高实验的精确性，实验材料需要具备哪些条件？

（要求学生能够在原有的实验基础上进一步改进实验，比之前问题的难度大，非常具有挑战性和递进性，可培养学生创新能力。基于皮亚杰的理论，Shayer提出的“认知加速”方案的观点之一：挑战或认知不平衡有利于心智发展，所以任何干预都应提供一定的认知冲突;教师要将自己的角色定位为干预者，用设置的问题干预学生平时习惯性的知识认知。当学生通过改进实验装置，再改进实验材料，信心满满地以为这时应该可以准确测定时，结果又出现测量值偏小，找原因后发现还有一段氧气含量莫名下降的过程，这一干预就引起了学生的认知冲突。很多学生就深度思考，什么原因引起燃烧结束后氧气含量缓慢下降？学生会思考各个方面的原因，在权衡过程中他们会想到原来用的过量白磷会在还有氧气的情况下发生缓慢氧化。再进一步推进深入思考，之所以会缓慢氧化，从微观角度解析是微粒间相互接触的概率在下降，从而很好地理解并解决了挑战的干预，锻炼了学生深度思考解决问题的能力）

师：老师也查了资料，理出以下几种材料的各种信息，请综合考虑各因素，说说哪种材料更适合做这个实验。追问：发现气体的物质氧气含量的最低值都要低得多的原因能否从微观的角度去解析呢？总结：通过前面的学习我们知道要提高实验的精确性要从三方面改进实验。下列书本实验的研究问题是什么？

（评析：可以选择硫磺或氢气进行实验，打破学生原有的认知，因为刚开始进行空气中氧气体积、含量的测定实验时，在设计实验原理过程中很多老师不断强调，生成物不能是气态，原物质不能是气态，打破了学生原有的认知，让学生意识到科学知识有一个不断发展完善的过程，能用辩证的思想去解决问题，用科学的发展观去解决问题，同时也提醒很多老师对一些知识不要教得绝对化。如这几年中考中经常出现这类打破平时常规的试题。2020年绍兴15题如图，甲、乙实验可以得出“定滑轮不能省力”这一结论。小敏想通过一次实验既得出结论，又能直接显示出钩码的重力大小，于是在左侧加上一个相同的弹簧测力计（弹簧测力计重力不能忽略、绳和滑轮之间摩擦不计）。下列四套装置中能实现的是（  ）

这道题采用了挑战的干预，它就是打破平时常规，加上弹簧测力计的使用，让学生真正要懂得使用的原理和实质）

四、 设置新情境、新问题检验教学成效，进一步激发学生内驱力，促进深度思考

控制论的创始人维纳曾说：“有效的行为必须通过某种反馈信息来取得信息，从而了解目的是否已经达成。”传统教学对课堂检测和反馈缺乏一定的重视，一般就是用习题进行巩固或只是在单元或期末测试前进行知识检测，能力方面很少得到检测。这些做法导致课堂教学效率不高。离开了有效的教学检测和反馈，课堂好比无头苍蝇到处乱撞。学生的学习和思维发展变成了虚无的空中楼阁。有效的检测和反馈既能提高课堂教学的效果，又能驱动学生进一步思考，提高学生的科学素养。另外，最近几年各市中考卷中出现让学生设计实验方案的题目，很多学生无从着手，为了进一步提升学生能力，激发学生内驱力，笔者设计了如下新情境、新问题：

请选择实验材料连接实验装置并写出实验步骤，测定蝗虫呼吸作用单位时间内消耗的氧气的量。

学生展示小组作品并回答：如何检验实验的气密性？为什么要选择多只蝗虫？为什么a连接c，d连接b？用归纳出的三方面去解析。

最后的新情境和新问题实质是对课堂内容的检测。并且实验方案的设计意在培养学生创新思想，分析问题和迁移、解决实际问题的能力。笔者采取小组合作学习模式，创设平等的交流平台，让学生一起讨论、设计、连接实验装置并写出实验过程的步骤再展示作品，不论他们能力如何，都给予充分表达和解释实验设计的机会，这是学生思维内化的过程，是高阶思维过程发展的关鍵，也是深度学习的必经之路。

五、 合理实施评价体系，注重评价的“多元化”和“发展性”，提升学生的核心素养

新课程标准就评价内容和方式提到：评价必须全面关注学生科学素养的提高。并突出对学生综合科学能力以及应用所学知识和方法解决实际问题能力的评价。本节课虽指向学业考试，但现在学业考试的命题导向也要求考察学生的高阶思维，与深度学习理念是一致的。笔者在教学过程中充分利用小组合作模式，进行学生自评、生生互评、师生互评，培养学生分析归纳、批判性思维和创新意识，通过实验方案设计的展示，让学生体验成功的喜悦。在这种“多元化”评价中学生对实验装置不断地进行修正完善，在激发学生创新意识的同时，还激发学生用批判的眼光去看待实验中存在的问题。同时，运用“发展性”的思想考虑选择材料的合理性，真正做到对学生“终身发展负责”，切实提升学生的科学素养和思维。

总而言之，思维能力是人的能力的核心，是创造力的基础。复习教学中知识唤醒整合固然重要，但提升学生的思维能力更为重要。“学起于思，思源于疑”，复习课要提倡带着科学的眼光发现问题，带着科学的头脑思考问题。这样学生将来才有可能在科学领域有所成就。高级思维发展是科学课堂的重心，是课堂教学永恒的主题。烂熟于心的标准答案只能制造思想的懒汉，窒息学生的好奇心与创造力，因此教师在复习课上应该创设合理的情境，设计层层深入的问题链，将知识原理和思维有机整合，使高阶思维能力得到充分体现，促进学生深度学习。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.初中科学课程标准（2011版）[S].北京：北京师范大学出版社，2011.

[2]陈庆旦.促进深度学习的初中科学复习课教学设计[J].物理教师，2020（10）：39-41.

[3]安富海.促进深度学习的课堂教学策略[J].课程·教材·教法，2014（11）：57-62.

作者简介：陈国春（1980～），男，汉族，浙江温州人，浙江省杭州市余杭区蔚澜学校，研究方向：初中科学教学。