中學(xué)化學(xué)教學(xué)中學(xué)生高階思維培養(yǎng)淺析

樊小英 呂天瑤 魏夢(mèng)雪

摘? 要 中學(xué)生高階思維的培養(yǎng)日益成為中學(xué)教學(xué)的價(jià)值取向之一，是學(xué)生適應(yīng)未來(lái)社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵。從師生關(guān)系、HPS模式、意義建構(gòu)、探究性實(shí)驗(yàn)課堂、巧設(shè)問(wèn)題等方面出發(fā)，探究在中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生高階思維。

關(guān)鍵詞 中學(xué)化學(xué);高階思維;核心素養(yǎng);實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1 前言

《辭海》對(duì)“思維”的解釋是：“一種人類特有的精神活動(dòng)。將外在所得的表象、概念經(jīng)由分析、綜合、判斷、推理等步驟的認(rèn)識(shí)活動(dòng)的過(guò)程。”思維具有復(fù)雜性，國(guó)內(nèi)外學(xué)者普遍認(rèn)同美國(guó)當(dāng)代教育家布魯姆（Bloom）的教育目標(biāo)分類學(xué)中的分析（analysis）、綜合（synthesis）、評(píng)價(jià)（evaluation），后被修訂為分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造[1]。它是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動(dòng)或較高層次的認(rèn)知能力，具體說(shuō)來(lái)，包括問(wèn)題求解、批判性思維和創(chuàng)造性、綜合運(yùn)用分析性、實(shí)踐性思維能力等[2]。

2017年，教育部頒布《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》，此新課標(biāo)的頒布，凸顯學(xué)科核心素養(yǎng)的地位，可以說(shuō)“素養(yǎng)時(shí)代已經(jīng)到來(lái)”。新課標(biāo)中核心素養(yǎng)條目3中的“分析推理”“建立邏輯關(guān)系”“揭示本質(zhì)和規(guī)律”等字眼，以及核心素養(yǎng)條目4中的“探究”“創(chuàng)新”都，指向高階思維[3-4]。由此可見(jiàn)，對(duì)于化學(xué)從教者而言，必須重視學(xué)生高階思維的培養(yǎng)，切實(shí)讓高階思維培養(yǎng)落地化學(xué)教學(xué)實(shí)踐。

2 在化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生高階思維的教學(xué)策略

皮亞杰認(rèn)知發(fā)展階段理論指出，中學(xué)生處于形式運(yùn)算階段，他們雖然已經(jīng)有一定的邏輯運(yùn)算能力，但是對(duì)于瑣碎的化學(xué)知識(shí)，大多數(shù)學(xué)生會(huì)選擇死記硬背，而這樣的學(xué)習(xí)方式只能發(fā)展學(xué)生的低階思維。同時(shí)，死記硬背會(huì)導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率不佳，久而久之，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性就會(huì)下降。在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師把傳授化學(xué)知識(shí)作為主要任務(wù)，記憶性學(xué)習(xí)占有很大比重，長(zhǎng)此以往，學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的效率大大下降，究其原因，就是高階思維的培養(yǎng)沒(méi)有得到很好的實(shí)施。下面就如何利用各種方式有效促進(jìn)學(xué)生高階思維培養(yǎng)進(jìn)行探討。

創(chuàng)造寬松師生互動(dòng)氛圍是高階思維發(fā)展的前提? 互動(dòng)是知識(shí)建構(gòu)的前提，而知識(shí)建構(gòu)是發(fā)展高階思維的有效途徑[5]。社會(huì)建構(gòu)主義者認(rèn)為，人的活動(dòng)是社會(huì)性實(shí)踐，學(xué)習(xí)不只是個(gè)人學(xué)習(xí)內(nèi)容的加工，也需要學(xué)習(xí)者之間進(jìn)行合作互動(dòng)[6]。教育心理學(xué)相關(guān)研究也指出：在民主的師生關(guān)系中、開(kāi)放的課堂環(huán)境下，學(xué)生更容易在課堂上打開(kāi)思維，大膽假設(shè)、提出問(wèn)題，積極參與課堂討論，積極發(fā)言、各抒己見(jiàn)，擦出思維的火花。一旦學(xué)生正確表達(dá)自己的想法，教師給予相應(yīng)的鼓勵(lì)，他們就能感受到創(chuàng)新的喜悅，創(chuàng)造思維不斷升華。

【教學(xué)案例】

教師：同學(xué)們，咱們來(lái)看，這是氧原子的電子式，如圖1所示。

學(xué)生1：老師，氧原子最外層電子數(shù)是6，那為什么氧原子的電子式要這樣寫(xiě)，而不是兩邊各三個(gè)呢（圖2）？

學(xué)生2：是啊，這個(gè)用對(duì)稱是解釋不了的吧？

學(xué)生3：對(duì)，老師，氮原子的電子式里還有三個(gè)成單電子呢。

學(xué)生4：這個(gè)記住不就好了嗎？

教師：同學(xué)們，你們的這種質(zhì)疑精神非常值得贊揚(yáng)，老師希望同學(xué)們可以在化學(xué)學(xué)習(xí)中多思多疑、勤學(xué)勤問(wèn)，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，我們會(huì)在選修部分“結(jié)構(gòu)化學(xué)”進(jìn)行詳細(xì)探究，在此咱們只作簡(jiǎn)單分析與講解。

追根溯源與學(xué)生推理性思維的培養(yǎng)? 對(duì)于追根溯源應(yīng)用最好的就是HPS教學(xué)模式（history， philosophy and sociology of science，科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會(huì)學(xué)結(jié)合的一種教學(xué)模式）了，這種教學(xué)模式重在培養(yǎng)學(xué)生的批判性、創(chuàng)新性、人文性，而創(chuàng)新性思維以及批判性思維恰好是包含在高階思維要素之中。在化學(xué)教學(xué)中通過(guò)介紹科學(xué)史引入科學(xué)哲學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，讓學(xué)生以科學(xué)家的思維去思考化學(xué)知識(shí)的由來(lái)，深刻體會(huì)到知識(shí)產(chǎn)生的過(guò)程，當(dāng)他們運(yùn)用推理能力解決問(wèn)題時(shí)，也就發(fā)展了問(wèn)題求解能力以及推理性思維能力[7]。

以魯科版必修一第二節(jié)“研究物質(zhì)性質(zhì)的方法和程序”為例，引入“波義耳發(fā)現(xiàn)酸堿指示劑”的研究過(guò)程，旨在用歷史上科學(xué)家研究化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中運(yùn)用的方法啟迪學(xué)生，使學(xué)生掌握化學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的推理思維能力。歷史線與化學(xué)研究方法對(duì)應(yīng)表如表1所示。

內(nèi)容意義建構(gòu)與深刻性思維的培養(yǎng)? 奧蘇泊爾的認(rèn)知同化理論認(rèn)為，學(xué)生如果把所學(xué)內(nèi)容與自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)，那么有意義學(xué)習(xí)便發(fā)生了，并能在積極的思維活動(dòng)中對(duì)知識(shí)進(jìn)行融會(huì)貫通。在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生存在這樣的問(wèn)題：學(xué)習(xí)新知識(shí)的時(shí)候，由于舊知識(shí)的記憶已經(jīng)模糊或者消失，他們沒(méi)能在已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中找到能夠同化新知識(shí)的有關(guān)概念，而教師在講解的過(guò)程中并未注意到新舊知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)，因此導(dǎo)致學(xué)生難以同化新知識(shí)，長(zhǎng)此以往，就會(huì)對(duì)化學(xué)的認(rèn)知產(chǎn)生“難”“多”的假象，導(dǎo)致很難深度思考、深度探究。故而，教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，注重找出新舊知識(shí)的不同點(diǎn)以及銜接點(diǎn)，在舊知識(shí)之上進(jìn)行銜接、延伸、拓展，形成系統(tǒng)化的知識(shí)，發(fā)展思維的深刻性。

在高中化學(xué)魯科版必修一第一章第二節(jié)“氯氣的化學(xué)性質(zhì)”這一知識(shí)點(diǎn)的講解中，學(xué)生頭腦中已知燃燒的條件是可燃物、可燃物與氧氣接觸、溫度達(dá)到著火點(diǎn)，而在Cl2與金屬與非金屬反應(yīng)的理解中，接觸到金屬（Fe、Cu）在Cl2中燃燒的反應(yīng)，以及H2在Cl2中燃燒的反應(yīng)，其中并沒(méi)有氧氣參與，就算親自做過(guò)實(shí)驗(yàn)，也很難轉(zhuǎn)變“燃燒需要氧氣參與”這個(gè)前概念。因此，教師就可以引入助燃物這樣一個(gè)思維固著點(diǎn)，告訴學(xué)生，氧氣事實(shí)上是助燃物的一種，燃燒的條件應(yīng)該是可燃物、助燃物、著火源。這樣一來(lái)，學(xué)生的思維就會(huì)自然過(guò)渡，前概念順利轉(zhuǎn)變，發(fā)展思維的深刻性。

探究性實(shí)驗(yàn)課堂與學(xué)生探究性思維的培養(yǎng)? 化學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)型學(xué)科，學(xué)生高階思維的培養(yǎng)離不開(kāi)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生對(duì)化學(xué)問(wèn)題、化學(xué)知識(shí)的本質(zhì)有更直觀的認(rèn)識(shí)與更深入的思考。高考題目中每年都會(huì)有實(shí)驗(yàn)探究題，這些題目大多是從體現(xiàn)化學(xué)的有用性以及真實(shí)性的角度出發(fā)，考查學(xué)生的探究能力。要完成這類題目，學(xué)生必須調(diào)動(dòng)分析、綜合、抽象、概括等不同的思維，但是對(duì)于大多數(shù)中學(xué)生來(lái)說(shuō)，這一類型的題目難度很大，原因就是探究性思維能力的缺失。因此，在教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生以問(wèn)題和假設(shè)為出發(fā)點(diǎn)，根據(jù)探究目的設(shè)計(jì)探究方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，這種探究意識(shí)的培養(yǎng)會(huì)逐漸提升與強(qiáng)化學(xué)生的探究性思維。

在高中化學(xué)魯科版必修一第一章第二節(jié)“鈉的性質(zhì)”這一知識(shí)點(diǎn)講解前，先設(shè)問(wèn)：水可以滅火嗎？學(xué)生根據(jù)已有知識(shí)回答：水可以滅火。接著播放消防員在鈉著火現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行滅火的視頻，學(xué)生發(fā)現(xiàn)消防員并沒(méi)有用水來(lái)滅火，而是用含水量很低的冷泡沫。借此契機(jī)給學(xué)生制造認(rèn)知沖突，學(xué)生產(chǎn)生想去探究的欲望：為什么不能用水處理鈉著火現(xiàn)場(chǎng)？引導(dǎo)學(xué)生假設(shè)：也許是鈉會(huì)和水反應(yīng)。再進(jìn)行鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，最后得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

巧設(shè)開(kāi)放性問(wèn)題與綜合性思維的培養(yǎng)? 亞里士多德曾說(shuō)：“思維自疑問(wèn)和驚奇開(kāi)始。”[8]但當(dāng)下化學(xué)教學(xué)中，滿堂灌的情況屢見(jiàn)不鮮，教師在教學(xué)中很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生探究的欲望。因此，教師一定要重視問(wèn)題設(shè)計(jì)，問(wèn)題是發(fā)展學(xué)生高階思維的著力點(diǎn)，一旦學(xué)生產(chǎn)生探究問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)力，他們就會(huì)積極地搜索腦海中已有的知識(shí)，思維活躍度就會(huì)提高。

教師創(chuàng)設(shè)問(wèn)題可以結(jié)合具體情境，在具體的情境中促進(jìn)思維發(fā)展，同時(shí)要在情境中及時(shí)地提出深度化的問(wèn)題。比如在學(xué)習(xí)完氯氣的性質(zhì)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)之后，教師可以給學(xué)生布置開(kāi)放性問(wèn)題：“如果你是一名工程師，要在工業(yè)中制漂白粉，你打算怎么做？你需要為你的計(jì)劃準(zhǔn)備哪些試劑和儀器？”這樣的問(wèn)題設(shè)置要比教師直接給出工業(yè)制備漂白粉的裝置圖，讓學(xué)生回答每一個(gè)儀器和試劑是用來(lái)干什么的，更能鍛煉學(xué)生猜想和創(chuàng)造的能力。學(xué)生的好奇心和想象力被激發(fā)，會(huì)對(duì)問(wèn)題的解決更加敏感，運(yùn)用綜合性思維的同時(shí)也解決了問(wèn)題，二者相得益彰。

3 結(jié)語(yǔ)

推理性思維、發(fā)散性思維、深刻性思維、探究性思維、綜合性思維的發(fā)展均指向高階思維，教師在教學(xué)中以這些要素為出發(fā)點(diǎn)，可以發(fā)展學(xué)生的高階思維。中學(xué)生正處于思維發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，而中學(xué)化學(xué)在中學(xué)教學(xué)中占據(jù)重要地位。因此，中學(xué)化學(xué)教學(xué)，無(wú)論是化學(xué)知識(shí)的講授，還是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作，都應(yīng)該注重發(fā)展學(xué)生的高階思維，將高階思維的培養(yǎng)落實(shí)在化學(xué)教學(xué)中，促進(jìn)學(xué)生的思維全面發(fā)展。

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