高中化學課堂教學中發展學生思維的研究

王磊 朱成東 孫影 李金智

關鍵詞：化學課堂;化學優質課;思維過程;思維發展

1問題的提出

發展學生核心素養是2017年版新課標的培養目標，促進學生深度學習和培養深度學習的能力成為落實核心素養的有效方式。深度學習是以學習者高階思維形成、創新能力提升和精神影響為旨歸，突出參與、體驗和生成，并促進學習者核心素養培養的一種學習方式。顯然，基于深入思考、深入探究的深度學習是建構觀念、培養思維、提升探究能力的必由之路。發展學生思維能力是核心素養的關注點之一，因此聚焦發展學生思維能力理應成為化學教學的應有之義。林崇德認為思維能力的具體表現形式是思維品質，培養學生的思維品質是發展其智能的“突破口”。有研究表明當前高中生思維品質處于中等偏下發展水平，且思維的批判性品質和獨創性品質發展水平較低。然而，思維是課堂教學中師生活動的中心，所以必須關注課堂教學、關注教師的教學設計，準確把握化學課堂教學中發展學生思維的現狀，并有針對性地提出改進措施是一種現實訴求。

已有研究多是討論發展學生思維的重要性、方法策略或開展具體的教學設計。總體而言，對當前高中化學課堂發展學生思維的質量研究較少，對其核心特征及哪些方面落實較為理想、哪些實行不夠的討論尚且不足。本文以化學優質課例為載體，研究高中化學課堂發展學生思維的狀況。

2研究對象與工具

2.1研究對象

以2019年安徽省高中化學優質課中17節參賽課例為研究對象。參賽課例均經過多次打磨，凝聚了數位一線教師的教學智慧。本次優質課參賽課例均不同程度地凸顯了化學學科核心素養，可在一定程度上體現教師對于發展學生思維的認識。通過評析優質課，總結提煉優秀課堂發展學生思維的特征，同時反思化學課堂促進學生思維發展的不足。

2.2研究工具

孫旭等人從教學設計、教學活動、思維過程和素養達成四個維度構建了“一核四維”的化學課堂教學評價指標體系，該體系基于“素養為本”的高中化學課堂構建而成，具有較好的信度、效度與鑒別力。本研究從中抽提“思維過程”（表1）評價維度，其中包含思維啟發、思維引導、思維深化、思維整合和思維拓展5個指標。

2.3評定示例

由兩位研究者依據評分標準對17節課例進行打分，對少數分歧進行討論之后，借助SPSS25.0對兩位研究者的評分結果進行一致性檢驗，在思維啟發、思維引導、思維深化、思維整合、思維拓展指標上Kappa系數分別為0.821、0.821、0.767、0.866、0.896，可見在各指標上均達到較高程度的一致性，據此可認為評定結果真實可靠。最終取兩位研究者的平均打分確定各課例的水平層次。

例如，在一節“鐵的重要化合物”課例中，教師首先以鐵礦石實物和“中國鋼鐵讓世界更美好”的短片引入教學，接著以三個學習任務串聯課堂。任務一是鐵的氧化物的學習，該部分采用課前導學、課中交流分享的策略。任務二引導學生分析鐵的氫氧化物的組成和制備方法，學生如期制得Fe（OH），卻沒有得到Fe（OH）2，此時教師展示自己的課前實驗圖，引發學生強烈的求知欲，再通過問題鏈——Fe（OH）。變成了什么？是什么使之發生了變化？如何證明你的猜想？來引發學生進階思考，實現學生認識視角從宏觀向微觀轉化，并用數字化實驗驗證學生猜想。當學生觀察到02濃度減小，從而確信自己的猜想正確時，教師再次問道：“02濃度減小就一定意味著其參加了反應嗎？”學生進一步思考，從定量的角度分析之后再次確定猜想的正確性。任務三是制備純凈的Fe（OH）2，學生設計實驗并匯報實驗結果，表示多種方法隔絕02效果均不夠理想，此時教師引導學生嘗試“化學除氧”，學生提出可用鐵粉做抗氧化劑，教師引導學生觀察之前的數字化實驗結果（溶液中02濃度再次下降），由此啟發學生Fe（OH）2也可以充當抗氧化劑，學生思考之后給出新的實驗方案（4 mL 1 mol/L的NaOH溶液+1 mL 0.5 mol/L的FeSO4溶液+1 mL煤油與1 mL 1 mol/L的NaOH溶液+4 mL 0.5 mol/L的FeSO4溶液+1 mL煤油），教師演示實驗效果良好，隨后布置探究任務——Fe2和Fe3之間如何轉化？學生設計實驗，得出結論，表達交流。最后教師借用價類二維圖幫助學生梳理課程內容。經分析討論，對本節課在各維度水平界定如表2所示。

最終評定這節課在思維啟發、思維拓展維度處于水平2，在思維引導、思維深化、思維整合維度達到水平3。據此認為，這節課整體水平較高，其中思維引導、思維深化、思維整合三個維度的設計方式值得借鑒參考，思維啟發維度可進一步改善，以突出情境的啟發性，思維拓展維度可進行調整以凸顯課堂對學生思維的拓展、延伸功能。

3高中化學課堂教學中發展學生思維的質量分析

3.1總體情況分析

各維度評分的統計結果如圖1所示。在思維啟發、思維引導兩個維度發展水平較好，絕大多數集中到水平3;思維深化、思維整合、思維拓展三個維度次之，但也基本上能夠達到水平2或水平3。總體而言，優質課中教師能有意識地發展學生思維能力，但各維度發展質量不齊。此外，在同一維度的不同側面發展情況亦有所差異。

3.2各維度發展情況分析

依5項指標進行詳細分析，得到以下統計結果如表3所示。

3.2.1“思維啟發”分析結果

在思維啟發維度，82.4%的課例達到水平3，17.6%的課例達到水平2，整體質量較好。教師能有意識地創設教學情境，自覺地從生活實際出發設計關聯課程的教學情境，但在利用情境啟發學生思維的處理上表現出一定差異。水平3的課例中，教師雖以不同的方式創設情境，但最終都能夠設計出與課程內容緊密聯系且可以較好地激發學生興趣的教學情境，能夠恰當借助情境啟發學生思維。或直接通過實驗引導學生思考其中可能發生了什么;或先由學生猜想假設再實驗驗證，利用認知沖突指引學生思維發展，課堂開始由情境引入，課堂中不斷呼應情境。同時，該水平的教師多傾向于借助化學實驗創設情境，或通過學生“猜想假設一分析驗證”來開展教學。

總體而言，在優質課例中，化學教師能自覺地發展學生思維。（1）思維啟發層面，重視教學情境的創設，能較好地設計真實情境引入課堂，但對如何利用教學情境啟發學生思維的關注還可強化;（2）思維引導層面，合理設計教學環節、板書圖文，在問題設計上教師還需減少對表層性問題的討論，增加對根源性問題的設計;（3）思維深化層面，重視引導學生進行分析討論，但引導方式和高階思維類型還可更加豐富;（4）思維整合層面，把握課堂發展線索，合理整合相關知識，對化學學科特征的體現還可加強;（5）思維拓展層面，關注遷移應用、重視強化認知，部分應用載體的發展性還可加強。

4.2啟示建議

鑒于化學優質課相對于常態課總體水平更高，故針對優質課評析結果，總結其中的優勢與不足，為更多一線課堂的發展提出幾點建議。

4.2.1巧用情境啟發學生思維

教師在設計教學情境時要知悉情境不僅僅要引起學生的情感共鳴，更為關鍵的是要有思維共振。課堂中教師可合理借用化學實驗，通過感官的刺激激發學生的學習興趣，同時深入挖掘實驗情境的作用，可嘗試讓學生預測實驗現象，在預測與事實的對比中產生認知沖突，進而順利地展開教學，學生亦可以帶著思想進入學習。

4.2.2設計本源性問題啟發學生思維

鄭長龍認為運用本源性方式，可以使教師形成對化學學科知識及其思維方式和方法的深層次認識，才有可能引導學生開展深度學習，發展學生化學學科核心素養。我們不僅要讓學生知道這些是什么，更要讓學生在思考“為什么”“怎么辦”的過程中提升思維能力。要關注學生的思維方式，把握時機進行追問，促進學生思維能力的提升，也可設計“實驗故障”，嘗試讓學生分析原因、提出解決方案，亦可給學生提供拓展性的材料，引導學生的思維發展。

4.2.3重視高階思維的多樣性深化學生思維

提倡高階思維的多樣性不僅是指學生思維方式的多樣性，還指教師要能夠以多樣的方式引出學生的高階思維。在課堂中除關注學生分析思維的發展之外，還要多鍛煉學生比較、概括、分類等思維能力，可以采用讓學生完善實驗方案、交流反思等方法推動學生高階思維的發展。

4.2.4關注教學線索的學科特征整合學生思維

教學設計中不僅要合理設計教學線索串聯相關知識，也要巧妙利用化學學科的獨特優勢，緊緊抓住從宏觀到微觀、從現象到本質、從定性到定量的發展視角設計教學，以具有化學學科特征的邏輯線索網羅零碎知識形成知識體系。讓學生在領會化學知識的同時感悟化學學科的發展歷程和研究思路。

4.2.5注重應用載體的高發展性拓展學生思維

對于練習，不僅是單純的強化，更要運用恰當的載體誘導學生實現有效遷移，即學習者利用已有知識理解新知識，把新知識納入到已有的認知結構中。教師要擅于借助實驗裝置的設計、模型的提煉應用等載體，幫助學生實現遠遷移、高路遷移。