摘 要：挑战性学习任务或者活动以学生探究、实践活动为主，是学生深度学习的过程。本文以湛江虾仁生产中虾壳处理现状为背景，围绕虾壳的综合利用为情境线，面对大量虾壳没有合理利用造成环境污染和浪费这一实际问题，布置以虾壳制备甲壳素的挑战性学习任务，鼓励学生通过所学化学知识解决问题。在学习“自然资源的开发利用”一节内容后，引导学生从工业原料到工业产品的角度进行思考，尝试构建化学工业流程模型，并自主设计以虾壳制备甲壳素的实验流程，探讨不同的处理方式对甲壳素产品的影响。设计学生自我评价量表，鼓励学生进行自我评价和反思，摆脱对教师评价的依赖，引导学生的评价观念转变。
关键词：深度学习;挑战性学习任务;设计
马顿（Marton，F.）和萨尔约（Saljo，R.）在其研究成果《学习的本质区别：结果和过程》中，以信息的获取和加工方式的不同将学习者进行了区分，分别为浅层水平加工者和深度水平加工者，并对概括出的“深度学习”及“浅层学习”这两个概念进行了阐释说明[1]。深度学习是指在学习基础上对知识进行迁移的过程，能够批判性地学习新的思想和事实，并将它们融入原有的认知结构中，能够在众多思想间进行联系，并能够将已有的知识迁移到新的情境中，有助于培养学习者解决问题和做出正确决策的能力。郭华在《深度学习及其意义》中，论述了深度学习的必要性、紧迫性和重要性[2]。胡久华指出，促进化学深度学习是发展核心素养的重要而有效的途径[3]。因此，不管是从课程改革的角度还是从学生学习的角度，研究深度学习都是当前教育改革发展的必然趋势。
高中化学深度学习主要包括以下几方面：引领性学习主题、素养导向的学习目标、挑战性学习目标及活动、持续性学习评价[4]。挑战性学习任务或者活动以学生探究、实践活动为主，是学生深度学习的过程。因此，通过挑战性学习任务或活动，学生能自主想办法解决生活中的实际问题，全身心投入，不断反思学习的能力，培养学生批判性的思维、合作学习的意识和科学探究的精神。
设计挑战性学习任务主要包括以下步骤：1.围绕课程标准和教材内容，明确学习内容和学生基础。2.创设驱动性的问题，联系生活，发现实际问题，设计探究性实验流程。3.學生合作自主探究解决问题。4.持续性评价，促进学生的自我评价，引导学生积极参与活动。挑战性学习任务设计要联系社会和生活，激发学生兴趣而且具有可操作性。下面以湛江虾仁生产中虾壳处理现状为背景，围绕虾壳的综合利用为情境线，面对大量虾壳没有合理利用造成环境污染和浪费这一实际问题，布置以虾壳制备甲壳素的挑战性学习任务为例，探讨挑战性学习任务的设计。
一、学情分析，明确学生基础
以虾壳制备甲壳素的挑战性学习任务，主要涉及学生理解化工流程及制备原理问题，要求学生具备一定的化工知识储备。因此，在学习完“自然资源的开发利用”一节内容后，引导学生从工业原料到工业产品的角度进行思考，尝试总结出工业原料到化工产品的一般思路和方法，构建化学工业流程模型。然后布置以虾壳制备甲壳素的挑战性学习任务，任务难度符合课程标准要求，既能改变教师为主体的填鸭式教学，又能激发学生的内驱力，使学生主动地参与，并在活动中提高综合素养，最终达到能力进阶。
二、挑战性任务的设计
（一）联系生活实际，创设驱动性的问题
湛江市位于中国南端，湛江三面临海，海岸线长达1556公里，占广东省海岸线的46%，占全国的1/10。水产品产量连续多年居广东省之首，对虾产量占广东省的40%。湛江盛产对虾，是对虾主要产地，绝大多数的学生都对对虾比较熟悉，经常接触，对虾壳丢弃处理的方式也司空见惯。因此，确定以虾壳的综合利用为情境主线，可以引发学生的兴趣，激发学生的内驱力。在虾仁生产和日常食用海虾过程中，会产生大量的虾壳，如果没有合理利用会造成环境污染和浪费。虾壳是否有工业利用价值？能否利用虾壳生产产品？面对这些实际问题，鼓励学生通过所学化学知识解决问题。
（二）查找资料，探究实验可行性
调动学生积极性，鼓励学生参与到合理利用虾壳的探究过程中，分小组查找相关资料。通过查找相关资料可以发现，甲壳素在工业上可用于制造布料、染料，在农业上可用于植物抗病毒剂和杀虫剂，在养殖业上可用于喂养鱼，在医疗用品上可做隐形眼镜、缝合线、人工透析膜和人工血管等。可见，甲壳素应用范围很广。自然界中，甲壳素广泛存在于虾、蟹、昆虫等甲壳动物的外壳中。虾壳中含甲壳素高达58%以上。由此可见，废弃的虾壳通过合理利用，能用来制造出用途广泛的甲壳素产品，既解决了虾壳污染环境和浪费的问题，又能变废为宝。
三、设计实验流程、实验论证
通过查找资料，发现可以用废弃虾壳制备甲壳素后，分小组研究构建由虾壳做原料制备甲壳素的化学工业流程模型。深度学习通过问题驱动，触发学生深层动机，鼓励学生积极参与挑战性实践任务，在解决实际问题实践过程中表现出来。由于设计工业流程对学生迁移能力要求较高，教师要与各小组学生共同探讨优化实验过程，促进学生的自我反思，在合作探讨中深度学习。设计好实验流程后，各小组利用所学到的知识进行实验，利用虾壳提取甲壳素，在实验过程中记录和解决所发现的问题。在操作过程中，教师可以提示一些虾壳的处理方法，比如，剪去虾壳中的长须并剪成小块，要得到甲壳素，必须除去虾壳中的钙盐和蛋白质，提供实验流程设计模板，供学生参考探索。在实验过程之中，教师需要给予学生更多自由度，尽量满足学生不同的设计方案和试剂的选择，对学生在实验过程中的失误要有包容性，鼓励学生独立解决问题，当学生实验出现错误时，应共同讨论，找出错误原因，避免教师直接的示范和说教，打击学生的积极性。
各小组经过讨论，确定实验方案后，接下来进行实验论证。各小组把从海鲜市场买来的海虾剥下虾壳，用清水把虾壳洗干净，晾干备用。教师参考以下实验步骤在活动中指导学生。具体步骤如下：把虾壳置于3mol/L的盐酸中浸泡24小时，用清水洗涤，把洗涤后的虾壳放入3mol/L的氢氧化钠溶液中小火煮沸，盐酸浸泡和氢氧化钠溶液煮沸主要是除去碳酸钙和蛋白质。把氢氧化钠溶液煮沸1小时后，冷却过滤，水洗，干燥，加入3mol/L的KMnO4溶液进行氧化，放置12小时，用3mol/L的NaHSO3溶液进行多次漂白，清水洗干净，干燥，得到白色甲壳素成品。各小组可以用不同浓度盐酸和氢氧化钠溶液进行对比实验，探讨不同浓度盐酸、氢氧化钠或改变其他反应条件对制备甲壳素的产率和品质的影响。比如通过以下3个样品对比实验探讨盐酸浓度对甲壳素的产率和品质的影响。样品①：用1mol/L盐酸、3mol/L氢氧化钠处理虾壳;样品②：用2mol/L盐酸、3mol/L氢氧化钠处理虾壳;样品③：用3mol/L盐酸、3mol/L氢氧化钠处理虾壳。通过鼓励学生改变实验条件进行探讨，列表做好记录，探讨虾壳通过不同处理的方式对甲壳素产品的影响。学生在实验中总结、反思，培养学生解决实际问题的能力，促进学生化学学科素养、能力进阶。
四、持续性评价，促进学生的自我评价
在实验过程中，教师要对各小组的实验操作情况、动手能力等方面进行及时的评价反馈，检查学生对实验方案的落实情况、实验操作能力的进阶和解决实验过程中出现问题的能力。高中生的实验操作能力和好奇心都比较强，在实验过程中充分尊重学生的自主选择，激发学生内在动力，由教师要求怎样操作向自己想怎样操作转化，主动与同学、教师探讨，促进学生的深度学习和能力进阶。在挑战性活动过程中，为了更全面地对学生进行评价，可以设计学生自我评价量表，在活动前发到学生手中，让学生对照表格内容进行自我评价。深度学习挑战性活动学生自主评价量表应包括课题名称、学生姓名、评价要素、学生自我评分等内容。学生在参考评价指标内容后，在评分栏中优秀（5分）、良好（4分）、中等（3分）、合格（2分）、待合格（1分）相应栏框内打钩，并算出总得分。自主评价量表中评价要素主要包括以下五方面：活动前期准备、活动中表现评价、活动后总结评价、挑战性问题解决程度测评和挑战性活动亮点与改进建议。
（一）活动前期准备
前期准备的评价指标有：活动目标及内容、活动方案设计及实验方法。活动目标及内容方面，要求通过小组获取的信息资料，明确活动内容、实验要求、挑战性活动能解决的实际问题，以及对社会、生活的意义。活动方案设计及实验方法方面要求学生设计的实验方案具有可操作性、合理性，具体的实验方案以及对实验提出猜想和理由，并写出相应的解决方法。
（二）活动中表现评价
实验活动过程的评价指标包括：实验操作、观察评价、实验记录情况、小组合作实验情况、实验效果分析及实验产品效果几方面。实验操作的正确性、熟练程度，对实验现象是否进行仔细、全面的观察。要求学生对实验现象、数据、实验异常情况记录的完整性;能否主动、自觉参与探究;小组分工合作，氛围情况，是否对问题进行创造性探究，用不同实验方法解决问题;对实验现象分析的正确程度、实验过程中异常情况分析的正确性及实验产品的产量及品质等方面进行自我评价。
（三）活动后总结评价
活动后总结评价的评价指标包括：学生在活动过程总体评价、小组合作总评价、挑战性任务效果三方面。学生在实验操作过程中对以下方面进行自评：实验操作正确程度，实验现象的观察和分析，是否积极参与讨论;小组默契程度，是否能充分暴露个人的认知障碍、突破难点、引发思维碰撞、更好地解析实验中的异常现象、设计出不同的实验方案解决问题等。
对挑战性问题解决程度进行评价，对挑战性活动的亮点与改进给出自己的见解。最后算出总得分，并参考得分情况对自己的表现进行最终等级评定。
学生挑战性活动自主评价量表能激发学生的好胜心，引导学生积极参与到挑战性活动中来，促进学生进行自我评价和反思。持续性评价主要包含以下几方面：①活动前期准备;②活动过程中的表现评价;③活动后总结评价;④挑战性问题解决测评。学生的自我评价和反思是促进学生深度学习，发现问题主动解决，发现获得的知识与进步，充分暴露学生的认知障碍，突破难点，以自我评价促学习，实现能力进阶的良好途径。活动过程中，教师需要多鼓励学生参与，同时引导学生发现问题，主动探讨解决问题。教师在教学互动过程中充分关注课堂的生成性资源，如实验意外发现、不同的解答思路等并引发学生思维碰撞，使学生掌握实验技巧和培养学生深度学习的思想，完善学生的认知结构，提升遷移能力，做到能力进阶。
结束语
在高中化学教学过程中，教师要对化学教学深度学习进行探究，根据课程标准和教材内容，立足于学生身边的实际问题，联系生活实际问题，设置挑战性任务，激发学生内驱力。促进学生自我评价和反思，是提高学生迁移能力、促进学生学科素养进阶的有效途径。设计中学化学深度学习学生挑战性活动自主评价量表，促使学生认识到自己才是挑战性活动评价的主人，摆脱对教师评价的依赖，引导学生的评价观念转变。挑战性任务的实施是开展深度教学的高效途径，深度教学的不断推进，是破解目前化学课堂教学表面化和浅层化的重要抓手。
参考文献
[1]MartonF，Saljo R.On Qualitative Difference in Learning：Outcome and Process[J].British Journal of Educational Psychology，1976（46）：4-11.
[2]郭华.深度学习及其意义[J].课程·教材·教法，2016，36（11）：25-32.
[3]胡久华.以深度学习促核心素养发展的化学教学[J].基础教育课程，2019（Z1）：70-78.
[4]胡久华，罗滨，陈颖.指向“深度学习”的化学教学实践改进[J].课程·教材·教法，2017，37（3）：90-96.
作者简介：陈斌（1984— ），男，汉族，广东湛江人，广东省湛江市第二中学，中学一级，硕士。研究方向：高中化学教学。
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