化學課堂演示實驗中學生高階思維的培養

高飛鳳

摘要：培養學生解決陌生情境下不同復雜問題的能力，是這次高中化學課程改革追求的重要目標。這就需要學生有較強的化學科學思維能力，尤其是高階思維能力，在課堂教學的主陣地中，課堂演示實驗中的高階思維活動的設計和實施就變得尤為重要了。具體包括：利用驗證性實驗，結合真實情境使其系列化，解決復雜問題;設計貼近生活的課堂演示實驗，培養高階思維能力;課堂演示實驗的虛、實結合設計，培養高階思維能力。

關鍵詞：核心素養;高階思維;課堂演示實驗設計

文章編號：1008-0546（ 2019）07-0042-03

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.07.012

一、“化學學科核心素養”對高階思維能力培養的要求

1.素養取向

在新一輪的課程改革中，“學科核心素養”成為各門學科課程設計的靈魂性概念，統領著學科課程知識的選擇、課程內容的組織、課程維度的確定、課程容量的安排以及課程的實施和學業質量標準的確立[1]。《普通高中化學課程標準》中指出“素養取向”的化學課堂教學的基本理念是“素養為本”，強調運用所學的“雙基”以及科學過程和科學方法解決真實問題。創設真實而有意義的化學學習情境，注重轉變學生的化學學習方式，引導學生積極主動開展建構學習、探究學習和問題解決學習。培養學生解決陌生情境下復雜問題的能力，是這次高中化學課程改革追求的重要目標。

2.高階思維能力

陌生情境下復雜問題的解決，需要學生有較強的化學科學思維能力，尤其是高階思維能力[2]。高階思維是產生在較高認知水平上的心智活動，它在教學目標中表現為分析、評價和創造三個維度。研究證明：單純的知識增長并不能為學習者帶來高階思維能力的發展。培養學生的高階思維能力，教師要盡可能地多讓學生在學習中進行分析、對比、調研、歸納、創造等活動[3]。眾所周知，化學是以實驗為基礎的學科，在課堂教學的主陣地中，課堂演示實驗中的高階思維活動的設計和實施就變得尤為重要了。

二、回歸實驗本真

課堂演示實驗的基本方式是教師演示實驗過程，展示化學現象，引導學生觀察、思考、分析實驗現象，得出結論。在課堂演示實驗中，驗證性實驗必不可少，雖然驗證性實驗一直被很多老師詬病，但是學生學習新知識需要通過實驗來驗證所猜想的結果是否正確，這是無可厚非的，教師無需一味地把學生往探究性實驗的道路上帶。但是作為化學教學的重要環節，課堂演示實驗的內容，教師要精心設計探究過程，不能僅僅作為驗證性實驗來對待。

當然，對于適合開展探究性實驗的教學內容，教師也要注意設計和實施高階思維活動。總之要回歸實驗的本真，哪怕學生在過程中走了彎路也不要緊，正因這種挫折的鍛煉，在學生得到真實知識之時，即是高階思維品質達成之際。這種回歸實驗本真的課堂實驗演示方式，在實際應用中，可以進行如下幾種類型的高階思維活動的設計和實施。

1.利用驗證性實驗，結合真實情境使其系列化，解決復雜問題

在高中化學教學中，有一些知識點之間存在相互關聯，特別是學習物質性質的時候，這種關聯性或者說相似性通常會演變為一系列的課堂小實驗。對于這一個個課堂小實驗而言，相對應的知識點比較簡單，學生的探究性不足，往往成為一個個簡單的驗證性的課堂演示實驗，在調節課堂氣氛方面效果不錯，但是對于高階思維的培養幫助不大。如果教師能把這一系列的小實驗設計成一個組合實驗的話，可能會兼具了高階思維培養的功能。

下面以筆者曾開設的“鹵素離子的檢驗”一課的教學片段為例。

（1）傳統的“鹵素離子檢驗”教學

在傳統的“鹵素離子檢驗”教學中，教師一般會把鹵素離子（Cl-、Br-、I-）的三種檢驗方法分別進行課堂實驗演示：①先加硝酸，再加硝酸銀，觀察現象;②先加少量氧化劑（一般是氯水），再加有機溶劑萃取，觀察分層現象;③先加少量氧化劑，再加淀粉溶液，觀察現象。最后根據這三個實驗分別總結出這三種鹵素離子的相應的檢驗方法。這種課堂演示實驗的方式對于知識點的落實來說起到了很好的作用，因為難度不大，所以學生對于這三種鹵素離子的檢驗方法的接受度普遍會比較高，知識達成度很好，但是對于學生的高階思維的培養沒有起到很好的作用，在化學學科核心素養的落實上稍遜一籌。

（2）結合真實情境的系列化實驗，培養高階思維能力

上述鹵素離子檢驗的三個小實驗可以組合成系列實驗，結合真實情境，解決復雜問題。具體設計如下：

①提出情境

教師在演示完第一個驗證實驗：用硝酸酸化的硝酸銀檢驗三種鹵素離子之后，適時地提出一個真實的情境：海帶能富集碘元素，那么如何檢驗海帶水中的I-？學生的通常反應就是用先加硝酸，再加硝酸銀的方法來檢驗。

②引起認知沖突

教師可以順應學生的提議再次進行實驗，然后就會發現問題了：往海帶水中滴加相應試劑之后未看到預期中的黃色沉淀，反而看到了白色沉淀！學生產生認知沖突，進而產生思維火花。

③設計高階思維活動

經過討論（教師適時引導）發現，白色沉淀有可能是氯化銀。學生就會意識到海帶水中檢驗I-時要注意排除CI-的干擾，C1-與硝酸銀產生的氯化銀白色沉淀會干擾少量I-與硝酸銀產生的碘化銀的黃色沉淀。這就演變成了一個相對復雜的問題，需要找到一個好的方法能避免氯離子的干擾。接下來的時間就留給學生討論或是試驗，最終找到了方法②③，進而還可以比較方法②③的各自的優缺點。

如圖1所示，通過一個真實的情境，把小實驗系列化，使得學習者在一定的情境下，借助教師和同伴的幫助，利用必要的學習資料，通過建構的方式獲得，而不是簡單地通過教師的傳授而得到，這種思維活動過程對于落實化學學科核心素養具有重要的操作意義。

2.設計貼近生活的課堂演示實驗，培養高階思維能力

化學是一門與社會現實生活非常貼近的自然學科，化學的學習不僅要求學生能夠掌握基礎知識，更要求學生能夠將化學知識與社會實際生活相結合，將自己所學到的知識應用到現實生活中[4]。通常情況下，生活中的化學相關知識有一定的復雜性，如果巧妙加以選擇利用的話.能充分幫助學生在理論和實踐、學與用、知識與能力之間搭建一個平臺，對于學生思維和素養的培養都有很大的幫助（表1）。

3.課堂演示實驗的虛、實結合設計，培養高階思維能力

在平時的課堂演示實驗的教學中，往往教材中提供了一種實驗方案或者制備方式，但是實際上可能有多種實驗方案或者裝置的選擇，這種情況正好符合了高階思維的復雜的、不規則的，通常會產生多種解決方案[5]的特點。但是，如果把這些裝置或者方案全部進行課堂演示的話，時間上又不允許。所以比較好的處理方式就是在課本上的演示實驗完成之后，再把不同的方案或者裝置進行虛擬演示，這種虛擬演示的過程可以借助多媒體，或者借助實物裝置（可以直接展示實驗產品或者結果，忽略實驗過程）。以“乙酸乙酯制備”的教學片段為例。

乙酸乙酯的制備，上海教材采用的是水浴加熱的方式，而全國教學一般采用直接加熱方式，還有使用冷凝管的裝置，如圖2。

教師可先演示a實驗后，采用提前錄制視頻的方式展示b實驗和c實驗，讓學生進行對比分析，就比較容易能對比出三個實驗裝置各自的優缺點。教師還可以引導學生把通過這三個裝置所得到的3種產品進行提純實驗對比，就能更好地對比出3種裝置的優缺點了。這種課堂演示實驗的處理方式兼具了教學進度任務完成和思維提升的訓練，是可以合理加以運用的方式。

我國教育改革持續向前，培養學生高階思維的教學仍在不斷的探索中，在這個關注知識進階的時代，思維的進階也需要給予關注。本文希望能通過課堂演示實驗這一個常見的化學課堂組成板塊中的幾個高階思維的培養案例來與廣大的一線教師們共同探討研究，以期能為化學核心素養的推進貢獻一份微薄的力量。

參考文獻

[1]余文森.從三維目標走向核心素養[J].華東師范大學學報（教育科學版），2016（1）：11-13

[2]房喻，徐端鈞.普通高中化學課程標準（2017年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2018：190-196

[3]劉爽.高中化學教學中高階思維能力培養的研究[D].哈爾濱：哈爾濱師范大學，2018

[4]楊文斌.化學教學互動理論與運用[M].上海：上海教育出版社，2017：78-80

[5]楊季冬，王后雄，童文昭，凸顯高階思維的化學教學：內涵、必要性和實踐策略[J].化學教學，2018（6）：37-40