深度学习论文范文

2022-05-10

近日小编精心整理了《深度学习论文范文(精选3篇)》仅供参考,大家一起来看看吧。【摘要】随着现代教育的发展,深度学习模式已经日渐成为教育发展的主流,被越来越多的学校和教师采用。在开展小学数学教学实践中,教师要结合学科特点和教育技术,突破传统教学模式,采取深度学习等现代化教育策略,用科技理念和现代技术丰富课堂教学内容,提高学生学习的趣味性和实效性,切实满足学生的学习需求,提升课堂学习效率。

第一篇:深度学习论文范文

经历学习过程,促进深度学习

摘 要:随着时代的发展,中国学生核心素养的框架颁布,各学科开始研究本学科的学科核心素养。在小学数学教学中,要发展和落实核心素养的培养,关键在课堂教学,重点要让学生经历学习的过程。在课堂教学中,教师要发挥主导作用,以学生为本,大胆放手让学生自主学习,在学习的过程中促进学生深度学习、理解知识、构建体系,发展学生的数学抽象思维、数学建模能力和逻辑推理能力,在培养的过程中,学生的思维慢慢得到发展,能力在后天得到慢慢提升,素养慢慢地养成。

关键词:小学数学;核心素养;深度学习;数学思维

2014年教育部印发《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》,2016年《中国学生发展核心素养》总体框架正式发布。核心素养的培养就是要我们培养“全面发展的人”,如何培养?应该在各学科教学中落实、体现素养的培养。为此各学科教师纷纷开始研究学科的核心素养。

小学阶段数学的核心素养是什么呢?正如史宁中教授所说:基础教育阶段数学教育的终极目标应该是“学会用数学的眼光看世界,学会用数学的思维思考世界,学会用数学的语言表达世界”。如何培养核心素养呢?主阵地应该是课堂,通过让学生数学化地学习数学,理解知识内涵,构建知识网络,促进数学思维发展,从而发展学生的数学核心素养。但是在我们的教学中,教师往往重结果、轻过程,重知识、轻方法,重训练、轻思维,很多学生的教学活动停留在浅层的学习上。教师没有让学生经历数学学习的过程,学生缺乏对知识的理解,缺乏思考,数学学习没有真正发生,导致今天学完,明天忘记。

如何在小学数学课堂教学中让学生深度学习,发展数学核心素养呢?笔者从自己的教学实践谈一些做法。

一、经历真实探究过程,积累数学活动经验

荷兰数学教育家弗莱登塔尔说:“数学学习是一种活动,这种活动与游泳、骑自行车一样,不经过亲身体验,仅仅看书本、听讲解、观察他人的演示是学不会的。”数学探究学习活动是数学基本活动经验的源泉,不亲历探究学习过程就根本谈不上数学经验的积累。当前很多数学探究活动很“虚”,甚至“假”。在数学探究活动中,应该让学生经历探究过程,在过程中获得感性的认识,从而获得有价值的数学结论。

如在教学人教版六年级数学下册“圆锥体积”一课时,我打破传统教学提供的教学学具和教学方法:等底等高的圆柱和圆锥体模具,让学生小组合作操作一次,得出结论“圆锥的体积是和它等底等高圆柱体积的三分之一”。我觉得结论是得出了,但是探究的过程并不深刻。我改变了原来提供的探究材料,给学生更加丰富而且有结构性的材料:等底等高的圆柱和圆锥、不等底不等高的圆柱和圆锥、等底不等高的圆柱和圆锥、等高不等底的圆柱和圆锥,水、沙粒、大米等。我首先让学生选择合适的实验材料进行探究,在选择前认真思考“哪一组圆柱和圆锥体积有探究的价值”,引导学生发现“等底等高”的圆柱和圆锥才有研究的价值,数学的结论必须在条件充分的前提下才能成立,培养学生从数学的角度思考问题。然后,我让学生用不同的材料尝试验证之前的猜想,在探究的实验中会发现:“圆锥的体积大约是和它等底等高圆柱体积的三分之一”。为什么是“大约”,让学生在探究中体会水有可能洒出来,沙子或米粒之间有空隙造成了“误差”,使学生对“三分之一”的理解更加深刻、透彻。

通过有结构、有意义的探究活动,促使学生对知识深刻理解,从探究中获得数学知识,积累数学活动经验。

二、经历问题解决过程,培养数学建模能力

数学问题的解决是一个复杂而连续的心理活动过程,在数学过程中,关注过程分析及思维可视化是促进学生深度参与学习的重要手段。在教授新课或让学生解决问题中,我们往往只是重视问题解决的结果,忽视学生思考过程,淡化了学生思维品质的培养。数学建模能力的培养应该从数学的角度发现问题、提出问题、建立模型、计算求解、验证结论,最终解决问题。在解决问题过程中建立“问题情境—建立模型—求解验证”的数学模型,在这个过程中让学生理解和掌握相关的知识技能,感悟数学思想方法,实现思维和情感的碰撞,促进学生深度参与学习过程。让学生经历问题解决的过程,充分感受数学思想方法的价值。在小学阶段我们通过学习,感悟转化、分类、数形结合、优化、模型等思想方法,解决身边的数学问题。如人教版小学数学教材五年级上册“解决分段计费问题”这一课,我创设了以“到肇庆游览著名的宋文化旅游景点”为主线的教学活动,用分类的思想解决出租车分段计费问题,有效地突破了教学难点:通过快速抢答探究起步价内的收费问题,同桌合作画线段图探究超出起步价的整千米数路程的收费问题,自己独立运用数量关系式探究超出起步价的不足整千米数路程的收费问题。在这个过程中对现实问题进行解决,用数学语言表达解题思路,用数学方法解决数学问题,真正实现在数学课堂对学生数学核心素养的培养。

三、经历知识形成过程,发展数学推理能力

逻辑推理是数学积累、构建数学知识体系的重要方式,也是数学严谨性的表现特征,是数学活动交流的基本思维品质。在数学知识教学中,很多教师对数学定义讲解不清,有时含糊带过,有时就不解释,叫学生“画重点”读几遍,让学生死记硬背。这样的教学导致学生对老师的教学信任度降低,对数学的学习兴趣降低,学生的逻辑思维以及创造性思维得不到锻炼和提高,死记硬背、记住就好,与核心素养的培养目的背道而驰。如在教学六年级“倒数的认识”一课时,很多教师教学只是关注学生对概念的记忆。

片段一:

出示以下练习,引入新课。

师:同学们观察一下这几道算式,你发现了什么?

生:都是乘法算式。

生:得数都是1。

师:对。乘积是1的两个数互为倒数。请找出关键词。

生:乘積。

生:1。

生:互为。

师:同学们一起来读3遍。

师:记住了吗?

生:记住了。

这样的教学,教师只关注学生对概念的记忆,忽视对“倒数”的真正理解,忽视了引导学生观察、获得感性认识、归纳数学结论的过程。数学概念是反映数学研究对象本质属性的思维形式。数学概念的教学是数学教学的重要内容,也是数学学习的核心。在教学中,教师往往只是抓住概念的外延,忽视概念的内涵,没有抓住概念的本质属性。让学生经历数学知识的形成过程,揭示知识的本质,渗透数学思想,能发展学生的思维能力,使学生在掌握数学知识技能的同时,在学会数学概念、公式、定理、法则等过程中,深入数学的“灵魂深处”。在让学生经历数学知识形成的过程中,让学生经历逻辑推理的过程,有助于学生学会有逻辑地思考问题,有序地解决问题。为此,对于“倒数的认识”一课,我是这样处理教学的:

出示第一组算式:

师:观察一下这组算式,你发现了什么?有什么相同的地方?

生:乘法算式。

生:两个因数分子分母位置对调。

生:结果都是1。

师:很好。大家都发现了算式的隐含秘密。请再看第二组算式。你又有什么发现?

出示第二组算式:

生:同样是乘法算式,得数也是1。

师:对比这两组算式,你又发现了什么?

生:第一组两个因数都是分数,第二组是整数和分数相乘。

师:整数可以看作分数吗?

生:可以,分母是1。

师:我们说“乘积是1的两个数互为倒数”。对于这个概念,你是如何理解的?我换个词语,你看看行不行。“乘积”换为“得数”,“互为”换为“叫做”,“两个”换为“多个”。

生:……

师:你还能找出两个数相乘的积是1的算式吗?

生:……

师:大家举了很多例子,有特殊一点的算式吗?

生:0.5×2=1。

生:1×1=1。

在归纳“倒数”概念的过程中,让学生通过观察,在大脑中形成概念的表象,在教师的引导下归纳总结概念,而且通过“换词”,更进一步理解数学概念的严谨性。最后,找出特殊的算式,从一般到特殊的推理,让学生在学习的过程中理解知识内涵,学会有逻辑地思考,有条理地表达与交流。让学生准确把握数学概念,理解概念本质,需要在教学中下功夫,注重学生的动手实践能力,让学生在实际动手操作或多媒体演示中,主动探索发现知识的本质属性。

四、经历数学抽象过程,发展数学思维能力

数学学科最大的特点就是抽象。所有的数学对象都是抽象思维的产物。数学抽象就是指抽取出同类数学对象的共同的、本质的属性或特征,舍弃其他非本质的属性或特征的思维过程。数学的推理、数学的应用、数学的直观想象都离不开数学抽象,它是数学素养的核心。培养学生用数学的眼光看世界,就是要培养学生的数学抽象能力。

学生的思维发展一般从具象到抽象,低年级以具象为主,但是也逐步开始在现实情境中让学生体会数学抽象。如三年级“认识几分之一”一课是在学生已经掌握一些整数知识的基础上进行教学的,从整数到分数是数的概念上的一次扩展,又是学生认识数的概念的一次质的飞跃。无论在意义上,还是在读写方法上,都与之前的学习有很大的差异,学生接受起来比较困难。我在教学中这样设计:

师:今天老师带来4个月饼,想要公平地分给2个同学,每人几个?

生:每人2个。

师:如果只有2个月饼呢?

生:每人1个。

师:如果只有1个月饼呢?

生:每人半个。

师:用以前学过的数,还能表示“半个”?

生:不能。

……

在这节课中,从均分的结果是整数,到均分的结果不是整数,如何表示?这需要用数学符号或数学语言表达,从而引出“分数”。从整数到分数,是学生从具体到抽象的过程,我将动手操作和数学语言表达贯穿始终,让学生在动手操作中经历学习的过程,加强了对知识的认同和理解。通过折一折、涂一涂、写一写、说一说等一系列活动,将抽象的概念简单化、直观化,降低了对分数概念理解的难度。

数学研究的对象是数与形,抛开事物的物理属性,需要用数学的符号和语言表达,数学抽象在其中发挥着重要的作用。数学的抽象是贯穿于整个数学学习过程的,它是数学素养中的核心,也是用数学思维思考世界,用数学语言表达世界的重要体现。

课堂是我们落实核心素养培养的主阵地,只有让学生长期经历学习的全过程,让学生“数学化”地学习、思考,只有在课堂中让学生的学习真正发生,促进学生数学思维发展,数学核心素养的培养才能得以落实。

参考文献:

[1]王永春.小学数学核心素养教学论[M].上海:华东师范大学出版社,2019.

[2]温寒江.小学数学两种思维结合学习论:马芯兰教学法的研究與实践[M].北京:教育科学出版社,2018.

作者:李伟聪

第二篇:活动的深度决定学习的深度

【摘要】随着现代教育的发展,深度学习模式已经日渐成为教育发展的主流,被越来越多的学校和教师采用。在开展小学数学教学实践中,教师要结合学科特点和教育技术,突破传统教学模式,采取深度学习等现代化教育策略,用科技理念和现代技术丰富课堂教学内容,提高学生学习的趣味性和实效性,切实满足学生的学习需求,提升课堂学习效率。

【关键词】小学数学;深度学习;教学创新

在小学数学教学中,教师要积极创新教育模式,融合现代教育理念,探索深度学习模式,让学生主动、自觉地融入教育体系中,以提升学生的自主学习效果。在教学实践中,小学数学教学仍然存在诸多问题,教师应关注教学中突出的重点问题,采取深度学习等现代教育策略,以适应当前教育改革的发展趋势。

一、深度学习模式的理论概述

作为一种现代教育思想,深度学习是对传统课堂教学的突破。在现代教育体系中,深度学习得到了多方面的应用。从小学数学教学实践来看,深度学习不是一个单一的概念,而是一个全方位的教学改革。在教学实践中,深度学习以现代教育技术为依托,实现全方位的教育创新,旨在提升学生的学习能动性,引导学生自主融入现代教育体系中,提升学生的综合学习效果。教师应用深度学习模式开展教学,应利用新媒体、合作模式、实践模式进行教育创新,让学生成为教学的主体,发挥自身的辅助和引导作用,从而帮助学生建构学习体系,提升学生的实践学习效果。随着现代科技和信息的发展,学生的思想越来越多元化,对教育模式和教育体系提出了新的要求。在这样的教育改革和发展背景下,深度学习应运而生,对推动教育发展起到了积极作用。

二、小学数学活动与深度学习的关系论述

小学数学活动更加注重培养学生的主观意识。教师要将每位学生都作为独立的个体来看待,在数学活动中让学生按照自主思维进行活动选择、伙伴选择,同时注重培养学生的学习方式和逻辑性思维,从而降低数学知识的理解难度,培养学生的数学学习能力。数学活动在满足学生兴趣的基础上,实现数学操控性学习,让学生在活动中逐渐了解数学知识、懂得基础数学常理。小学生随着年龄的增长,对事物的认识需要有一个从简到繁的过渡。因此,在数学活动中,教师要根据学生的认知能力摆放活动材料,摆放的位置要有一定的层次性,要让学生能从自身的角度出发,使第一个映入学生眼帘的是熟悉的物体或材料,避免将所有活动材料都堆放在一起,造成学生思维混乱,从而对要做的事情不知所措。

相比于成人,小学生缺少抽象思维,更多的是利用具象思维进行认知。因此,生活化的物品更能引起学生的共鸣。教师可利用生活化物品为学生创设特定的生活情境,帮助学生更快地学习数学概念、理解数学定义。例如,学生的成长速度较快,教师和家长都会定期测量学生的身高。这种活动也可以在数学教学中开展,由教师启发学生合理使用测量工具,利用数学比例的方式引导学生认识常见物品的高度,加深学生对操作材料的熟悉程度,让学生对不同物体之间的差距和比例进行初步的认知。

三、当前小学数学教学存在的主要问题

1.教学模式缺乏有效创新

在小学教育体系中,数学是一门重点学科。经过多年来的教育发展,数学教学已经形成了相对成熟和稳定的教学体系。在开展小学数学教学时,很多教师缺乏自主创新的积极性,导致整个数学课堂过于保守,使学生在学习过程中,按部就班地接受教师灌输的知识,学习缺乏创造性。

2.课程教学缺乏实践性

作为小学教育体系中的核心学科,数学课程十分强调学生的实践性训练。但是,在开展小学数学教学时,很多教师往往单纯注重理论教学,缺乏实践性,或者虽然设置了一些实践环节,但是流于形式,导致教学效果不够理想。如何有效引导学生开展实践训练和实践学习,是当前教育发展的重要课题。在教学实践中,教师要突破传统的理论型教学形式,充分融入深度学习模式,让学生成为教学主体,提高学生实践学习效果。

3.信息技术利用效果不够理想

从学科本质来看,小学数学与信息技术存在着直接的内在联系。在开展小学数学教学时,很多教师忽视了信息技术的利用效率。除开展基本的PPT课堂讲解和实践操作外,信息技术没有得到更充分的运用。在拓展小学数学课程教育体系的过程中,如何让信息技术发挥更大的作用,需要教师给予重点关注和思考。特别是在学生自主学习方面,如何利用新媒体等现代教育平台,引导学生有序开展深度学习,提升学生的理解与认知效果,是小学数学教师需要重点关注的问题。

四、在小学数学教学中开展深度学习的价值

1.提升学生的认知能力

在开展小学数学教学过程中,深度学习模式有助于提升学生的认知能力。很多学生基础较为薄弱,而数学属于难度较高的学科,学生理解起来有一定的困难。而深度学习模式可以让学生更直观、更具体地学习数学知识,提升学生的理解效果。在实践教学中,小学数学教师可以拓展出多个教学板块,以丰富教学内容,降低数学知识的学习难度,帮助学生更好地学习数学知识。

2.激发学生的学习兴趣

在开展小学数学课程教学时,很多教师没有进行教育拓展和教学创新,导致课堂氛围较为枯燥。很多小学生在数学学习过程中,缺乏主动积极的学习态度和精神,学习效果不够理想。深度学习模式的核心在于学生处于教学的主体地位,帮助学生形成积极探索的学习态度,而教师更多的是为学生进行学习规划,而不是直接灌输知识。因此,深度学习是一种现代教育模式的创新,通过整合利用思维导图、微课、实践教学等资源,能够有效激发学生的学习兴趣,引导学生参与到小学数学教学活动中,提升其学习效果。

五、在小学数学教学中探索深度学习的几点思考

1.深度学习要突出学生的主体地位

在开展小学数学教学的过程中,要想发挥深度学习的优势,教师要突出学生的主体地位,让学生成为课堂的主体,真正实现深度学习的教学目标。在进行教学规划时,教师首先要摒弃传统的教学思维和理念,从学生的角度思考问题,设计出适合学生的教学环节,以提升学生学习兴趣为主要目标,通过有效的引导和激发,让学生自主开展数学学习活动。在突出学生的教学主体地位时,小学数学教师不能简单地让学生自主学习,而是先让学生对自身有更清晰、准确的定位,以及对教学内容有较高的把握能力。教师要有的放矢地引导学生开展自主学习。由于数学知识具有阶段性,解题思路也就有阶段性。例如,一个正方形周长是 6 分米,求它的面积。三年级学生还没有学过小数和分数,能把 6 分米化成 60 厘米做出(60÷4)×(60÷4)=225(平方厘米) 的解答。教师就要对其给予肯定和鼓励。但到了高年级,这种题目的解法未必唯一。这时,教师应引导学生进行深度学习,以提升学生的学习效果。

2.提高实践教育的比重

小学数学深度学习离不开实践教育的支撑。在开展小学数学教学时,实践教学内容比重较低,一直是一个突出问题。在深度学习教育模式的指引下,教师要积极发挥深度学习的优势,提高实践教育的比重。在教学过程中,教师可以利用项目化教学方式,通过布置相应的教学课题项目,让学生相互合作,完成相應的教学课题,提升学习参与度。在项目化实践教学过程中,教师引导学生参与项目课题研究,一方面能激发学生的创新思维,另一方面有助于提升学生的团队配合能力。

综上所述,在探索小学数学教学创新模式的过程中,教师要认识到现代数学教学的发展方向,积极了解深度学习等现代教育模式,提升教学的创新度,通过融入多种现代教育策略,提升学生的学习效果。同时,小学数学教师要积极借助深度学习等教育模式,提升小学教育的实践性,全面提升学生的综合能力,帮助学生养成良好的学习习惯,为学生的终身学习奠定坚实的基础。

【参考文献】

钱中华,羊琴.小学数学教学前端“三辨”:基于促发学生深度学习的思考[J].中小学教师培训,2019(12):63-66.

刘家文.小学生数学深度学习之有效理答研究[J].情感读本,2019(36):87.

左明旭.小学数学深度学习路径探索[J].中国信息技术教育,2019(21):12-13.

马秀平.小学数学开展深度学习的有效路径探索[J].科技风,2019(34):31.

倪梦娇.小学数学单元组合教学如何有效运用深度学习[J].数学大世界(上旬版),2019(12):99-100.

温洁.小学数学"深度学习"教学策略研究[J].南北桥,2019(22):175.

赖国珍.小学数学基于深度学习的说理教学[J].魅力中国,2019(46):252.

程明喜.小学数学“深度学习”教学策略研究[J].数学教育学报,2019,28(04):66-70.

作者:田晶

第三篇:例谈深度学习与深度教学的关系

摘要:通过对五个教学案例的深度教学与深度学习的探讨,阐明了教师的深度教学可以引导学生进行深度学习、学生的深度学习可以促进教师进行深度教学的辩证关系, 进一步指出了深度教学的核心问题是能够引起学生的深入思考和深入探究,深度学习的核心问题是学生进行了深入思考和深入探究,深入思考和深入探究的“趣味”性决定了培养学生学习兴趣的有效性,同时还说明了深度教学与深度学习中应该注意的问题——防止超课标。

关键词:深度学习;深度教学;有效教学

1 问题的提出

深度学习[1]源于人工神经网络的研究,深度学习的概念由Hinton等人于2006年提出。深度学习的本意是指机器学习领域中对模式(声音、图像等)进行建模、识别的一种方法。深度学习被教育工作者引入教学后,又被赋予教学上的含义。由于深度学习在机器学习领域中本身就是一个刚提出不久的新概念,所以目前教育专家们对深度学习所赋予的含义还没有统一。

不同学者赋予深度学习的含义是互有差异的,如阎乃胜[2]认为深度学习是指“对信息予以深度加工,深刻理解和掌握复杂概念的内在含义,建构起个人情景化的知识体系,以知识迁移推进现实任务的完成”。张浩[3]等人认为“深度学习是一种主动的、批判性的学习方式,也是实现有意义学习的有效方式”,深度学习要求“学习者进行理解性的学习、批判性的高阶思维、主动的知识建构、有效的知识迁移及真实问题的解决”。站在学校现实教育的角度来说,有学生的深度学习,就应该有教师的深度教学。郭永祥[4]从知识的“符号”、“逻辑”、“意义”三方面论述了基于深度学习的深度教学:“有效教学必须超越表层的符号教学,由符号教学走向逻辑教学和意义教学的统一,我把这种统一称为深度教学。”

就笔者对深度学习和深度教学含义的领会和实际教学的体会来说,笔者认为深度学习和深度教学是学校教育的两个重要方面。教师的深度教学对学生的深度学习可以起到引导和激励的作用,学生的深度学习对教师的深度教学可以起到促进和推动作用。从知识体系的角度来说,学生的深度学习包括纵向和横向两个方面的深度学习。纵向,学生应该对某知识点进行深入的探究以达到透彻的理解和深刻的认知;横向,学生应该能够综合利用已学过的本学科知识和相关学科知识探究解决在学习中遇到的各种具体问题。针对学生的深度学习,教师的深度教学就应该从纵横两个方面引导学生进行深入思考和深入探究,综合利用各学科知识研究解答学习中的疑难问题。在此,笔者联系高中化学教学的实际谈谈深度教学与深度学习的关系,并进一步谈谈深度教学与深度学习的含义。

2 基础知识教学中的深度教学与深度学习

深度教学与深度学习应该贯穿于日常教学的始终,在基础知识的教学中力求将教与学引向深入。“乙烯的制取”是高中化学基础知识教学的重点和难点之一,在此,笔者特以“乙烯的制取”为例谈谈基础知识教学中的深度教学与深度学习。

在制取乙烯的教学中,教师一般是先做实验,再简要分析说明实验现象,然后写出如下化学方程式:

为了将教学引向深入,教师常常会引导学生进一步探讨醇类物质脱水成烯的反应条件和醇类物质脱水成烯的结构因素。毫无疑问,教师引导学生进行的这种探究是在进行深度教学,是在引导学生进行深度学习。只是笔者认为这些探究既有超越课标的嫌疑,又超越了实际的教学要求,因为醇类物质脱水成烯的反应条件和结构因素均应该是大学有机化学的教学内容。就实际的教学来说,用乙醇和浓硫酸制取乙烯时,有一个显著的实验现象应该引导学生进行深入的探究,该实验现象就是醇酸混合溶液在加热制取乙烯的过程中变黑了。对于混合物“变黑”这个实验现象,多数教师一般都用“碳化”二字进行简单的交代,没做深入的探讨。笔者认为教师完全应该在课堂上引导学生对醇酸混合物加热“变黑”的实验现象进行较深入的探讨。理由有两点,一是学生已经学习过浓硫酸的脱水性,此处的“变黑”与蔗糖在浓硫酸中脱水形成“黑面包”的实验有什么区别和联系?该问题的探讨有利于学生加深对有机物“碳化”的认识和理解。二是在后续相关的练习中一般都有实验室制取乙烯气体的除杂和净化问题,若不在实验情境中趁热打铁探究清楚的话,后续的习题教学就只能生硬地给学生灌输相关的结论。

为了把醇酸混合物加热“变黑”的实验现象探究清楚,教师的备课应该准备如下两个方面的预案,即实际探究的问题预案和验证探析问题结论的实验预案。醇酸混合物加热“变黑”的现象需探究如下三个问题:

(1)醇与浓硫酸的混合物加热发生碳化反应的原理是什么?

分析对比乙醇分子(CH3CH2OH)与蔗糖分子(C12H22O11)的组成知道,蔗糖分子仅仅脱水就可以碳化,乙醇分子仅仅脱水是不能碳化的。乙醇分子发生什么反应才会碳化呢?经分析可知,乙醇分子在脱水的同时必须发生氧化反应才会碳化。为什么蔗糖在常温下与浓硫酸混合就会发生碳化,乙醇与浓硫酸的混合物必须加热到较高的温度才发生碳化?这是由于蔗糖的碳化仅仅只是分解反应,而乙醇的碳化是在分解的同时发生了氧化反应。乙醇与浓硫酸混合物发生碳化反应的化学方程式如下:

(2)碳化生成的碳单质能否进一步与硫酸反应?

浓硫酸与蔗糖在没有加热发生碳化时,生成的碳与浓硫酸发生了氧化还原反应,从而导致生成的碳像面包一样疏松多孔。乙醇与浓硫酸的混合物是加热到较高温度时碳化的,乙醇在加热条件下碳化生成的碳比常温下蔗糖碳化生成的碳更容易与浓硫酸发生如下氧化还原反应。

(3)如何检验并除掉乙烯中混有的CO2和SO2?

实验验证的内容主要是检验和除掉乙烯中的杂质气体SO2和CO2的实验装置及试剂,一般的教辅资料中都有该实验的装置及相应的试剂。此外,笔者还曾在“用无定形Al(OH)3除掉乙烯混合气中的SO2”[5]一文中探讨了使用无定形Al(OH)3除掉SO2的方法。

以上问题探讨和实验验证是在教师的引导下横向联系比较了蔗糖和乙醇在浓硫酸存在时发生碳化的区别与联系,纵向深入探讨了醇酸混合物加热时发生碳化的原理,深入探讨了检验和除掉乙烯中的杂质气体SO2和CO2的原理和方法。

3 习题教学中的深度教学与深度学习

习题教学是高中化学教学的重要内容之一,习题教学的深度对于培养提高学生的科学素养及应试能力均有十分重要的作用。片面地追求应试得分是不对的,完全不谈应试能力的培养也是不对的。习题教学若能达到一定的深度,学生的应试能力会自然而然地得到提升。笔者在此特以两道中学化学教学中比较常见的习题为例探讨一下化学习题教学中的深度教学与深度学习。

例1 在同温、同压下,某容器充满O2重116g,充满CO2重122g,现充满某未知气体重114g,则该未知气体的相对分子量质量为( )。

A. 28 B. 60 C. 32 D. 44

解析:设容器重为m g,设未知气体的相对分子质量为x,由题意知各气体的物质的量相等,据此可得如下分数连等式。

由此方程组的第一个方程求出m后,将m代入第二个方程可求出x。此解法是实际解题时许多师生常用的基本方法,此解法的缺陷是解题过程中的计算量比较大。教师可以引导学生用等比定律十分简捷地求解出分数连等式中的x。依据等比定律,用分数连等式第二项的分子和分母分别减去第一项、第三项的分子分母并化简得:

相比较而言,用等比定律求解m和x比用方程组法求解要简便得多。在化学教学中,若化学教师能恰当地引导学生运用数学、物理等相关学科的知识求解化学问题的话,常常可以起到事半功倍的效果。求解过程的简化往往能激发学生努力探究简便解题的兴趣,培养学生在解题过程中的创新能力、激发学生的学习兴趣。

本例题的教学主要是横向联系应用数学知识简便解答化学计算题,这种横向联系应用相关学科的知识是深度教学的一个重要方面。

例2 用8.5吨氨通过催化氧化制取63%的硝酸,若NH3的转化率为96%,NO转化为HNO3的产率为92%,则实际制得63%的硝酸的质量为多少吨?理论上所消耗空气的体积为多少m3(标况)?(参考答案:44.16t,94.2×103 m3或98.9×103 m3)

这是一道很有意思的题目,“很有意思”是因为该题第二问的参考答案本身是错误的,且很多师生解答出的答案与题目所给的参考答案相同。笔者曾就此题的解法研究撰写过“简析一道多步反应计算的典型错解”[6]一文发表在《化学教学》2007年第12期上。

解法一:设实际制得63%的硝酸的质量为x吨,理论上消耗的空气的体积(标况、下同)为y m3。有关反应的化学方程式如下:

此解法第一问的解答是正确的,第二问的解答是许多人共同的解答结果,但是是错误的。

解法二(第二问):设氨被催化氧化成NO的质量为m g,氨被催化氧化成NO所需的空气体积为V1 m3,NO转化成HNO3所需空气的体积为V2 m3。则

为什么两种解法得到的第二问的答案互不相同?我们可以就此问题引导学生通过对多步反应计算的原理及上述两种解法进行比较深入的探讨。通过探讨,可以明确如下知识要点:①多步反应计算的原理是:在多步反应中,每一步反应的产物,均是下一步反应的反应物。根据化学方程式,每一步反应的反应物和生成物之间有一定的量的关系,即物质的量之比是一定的。所以,可以利用某中间物质作为“中介”,找出已知物质和所求物质之间的量的关系,简化解题过程。②此题的第一问符合多步反应计算的原理,第二问不符合多步反应计算的原理。在第二问中,NH3与O2反应的比例及NO与O2转化成HNO3的比例是不同的,二者之间找不出用于进行多步计算求解氧气(或空气)体积的“中介”物质,所以此问不属于多步反应的计算。③解法一中第二问的解答是错误的,此解答的错误在于将不符合多步反应计算原理的计算错误地按多步反应进行了计算,解法二中第二问的解答是正确的。

对此题第二问解法的探讨是在对多步计算的化学反应原理进行深入探讨,可以让学生深刻理解错解第二问的原因,可以防止学生在后续的学习中再犯类似的错误。

以上习题的解析既有教师引导学生横向联系深入学习、简便解题的实例,又有教师引导学生纵向探讨深入学习、进一步明确解题原理的实例,可见习题教学是深度教学与深度学习的重要内容。

4 疑难问题解答中的深度教学与深度学习

在教学中,我们常常会在备课和教学中偶遇一些难以直接解答的疑难问题,还常常会遇到一些学生提出的难以回答的疑难问题,面对这些疑难问题,我们该怎么办?有的教师在教学中对疑难问题采取回避的态度,有的教师不经过深入的学习研究随意回答学生提出的疑难问题。笔者认为,每一个疑难问题都是我们引导学生进行深度学习的很好的切入点,我们要深入学习研究疑难问题、充分利用疑难问题引导学生进行深度学习。

曾有学生向笔者提出过这样一个问题:比空气密度大的气体会向低洼处移动聚集,如CO2气体常常会移动聚集到地窖里。臭氧(O3)的密度比空气的大,臭氧为什么不下落到地面的低洼处呢?学生提出的这个问题有理有据,显然是学生深思熟虑后在脑海里产生的一个认知冲突,这个认知冲突是一个需要科学解答的疑难问题。笔者当时并不知道该问题的答案,也就无法直接回答学生的提问,只好在课外专门学习研究后再引导学生探究解答。“臭氧为什么不下落”要从如下两个方面来探究解答,一是大气层的结构和运动,二是臭氧层中臭氧存在的条件和臭氧的性质。解答“臭氧为什么不下落”的问题,需要教师将大气层的结构知识与大气运动的知识同化学知识结合起来进行解答。此问题的简要答案是:臭氧层处在大气层的平流层中,平流层里的臭氧源于太阳光紫外线对氧气的照射。臭氧的密度大于空气,臭氧是要向对流层下落移动的,在下落过程中,臭氧在对流层分解成氧气了。在此教学过程中,学生进行了深度学习,教师进行了深度教学,学生的深度学习促进了教师的深度教学。

又如学生向笔者提出的另外一个问题:将乙烯通入溴水时,乙烯为什么只与溴发生加成反应、不与溴发生取代反应(溴原子取代乙烯分子中的氢原子)?曾有教师这样回答:这是科学测定的实验结果。这回答看起来好像是无可挑剔的,实际上该回答是在糊弄和应付学生;因为该回答没有正面回答学生的“为什么”,没能满足学生的求知欲和探究欲。我们知道,任何一个科学事实都应有其理论上的阐释,当然,目前也还有一部分科学事实暂时还没有很合理的理论解释。存在这种现象的原因是部分科学理论暂时滞后于某些科学事实,相应的科学理论还需要进一步发展和完善。为了满足学生的求知欲和探究欲,教师应该尽量用相应的理论阐释学生针对某些科学事实提出的“为什么”。关于乙烯为什么只与溴加成、不与溴取代的问题,只要教师稍作学习和研究,就可以引导学生从如下两个方面进行探讨。一是探究比较化学键的强弱,乙烯分子中的碳碳双键是由一个σ键和一个π键组成的,其中的π键比乙烯分子中的C-H弱。在化学反应中,较弱的化学键比较强的化学键更容易被破坏而发生化学反应。二是对比分析几个相似化学反应的反应条件,一个反应是甲烷与氯气在光照条件下的取代反应,另一个是液溴与苯在催化剂存在时的取代反应。通过比较发现,甲烷与氯气发生取代反应及液溴与苯发生取代反应的反应条件均比乙烯通入溴水的反应条件高。通过比较还发现,在溴足量的前提下,若给予满足发生取代反应的条件,乙烯与溴发生加成反应后是可以进一步发生取代反应的。

由这两个教学案例可见,学生的疑难问题是促进教师学习研究、开展深度教学的推进剂,在学生疑难问题的推动下,教师的专业水平和教学技能都可以得到长足的发展。

5 深度教学与深度学习的核心问题

由上述探析可见,深度教学与深度学习是深化教学的两个重要方面,教师的深度教学可以将学生的学习引向深入,学生的深度学习可以推动教师的教学向深度发展。深度教学的核心问题是能否引起深入思考和深入探究,能够引起深入思考和深入探究的教学就是深度教学。深度学习的核心问题是是否进行了深入思考和深入探究,进行了深入思考和深入探究的学习就是深度学习。归结起来可以说:深度教学和深度学习的核心问题是“深入思考和深入探究”。

仔细体味一下深度教学与深度学习的核心问题可见,深度教学与深度学习的一个十分重要的特点是教和学均很有“趣味”,这种教与学的“趣味”不是趣味实验中的热闹有趣,而是思考的趣味和探究的趣味,这种思考和探究的趣味很容易培养学生对化学学科持久的浓厚的兴趣。我们应努力搞好深度教学,努力引导学生进行深度学习。

6 深度教学与深度学习中应该注意的问题

在实际教学中,在深度教学和深度学习的过程中,很容易出现的一个问题是随意拔高教学要求,从而导致实际教学比较严重地超越课标和教材。有些教师错误地认为深度教学是传授难度更大的学科知识,深度学习是掌握更多的学科知识。在这种错误思想的指导下,拔高教学要求、超课标的教学也就被贴上了深度教学与深度学习的美丽标签了。在学习乙烯时探讨醇类物质脱水成烯的反应条件和结构因素,就是一种看起来好像是在进行深度教学与深度学习、实际上是拔高了教学要求的错误行为。

应该承认的是,在深度教学与深度学习的过程中,为了研究解决问题的需要,有时候会不可避免地涉及部分超课标的知识。笔者认为,这种“涉及”应属于深度教学和深度学习过程中的一种自然拓展,这种“涉及”不属于超课标的范畴,只要我们在教学中不把探究中“涉及”的超课标知识作为教学要求就是合理的教学行为。

参考文献:

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作者:吴孙富 秦丽 张圣涛

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