基于學(xué)生高階思維培養(yǎng)的高中化學(xué)教學(xué)策略研究

郝蓓 王澍

摘要：利用數(shù)字電壓傳感器測(cè)量“水果電池”的電壓，探究影響“水果電池”電壓的因素： 電極材料、電解質(zhì)、組合方式及安全性。依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論設(shè)計(jì)最佳“水果電池”，利用實(shí)驗(yàn)結(jié)論解釋化學(xué)史、生活中及未來(lái)人類如何對(duì)電池構(gòu)造進(jìn)行改進(jìn)與發(fā)展，在問(wèn)題解決過(guò)程中實(shí)現(xiàn)學(xué)生高階思維的培養(yǎng)，達(dá)成學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞： 學(xué)生高階思維; 教學(xué)策略; 核心素養(yǎng); 電池構(gòu)造

文章編號(hào)： 1005-6629（2022）03-0032-06

中圖分類號(hào)： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1 問(wèn)題的提出

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）在課程目標(biāo)中要求： 學(xué)生能發(fā)現(xiàn)和提出有探究?jī)r(jià)值的化學(xué)問(wèn)題，依據(jù)探究目的設(shè)計(jì)并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，提出進(jìn)一步探究或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)想。初步學(xué)會(huì)收集各種證據(jù)，對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)及其變化提出可能的假設(shè)，對(duì)復(fù)雜化學(xué)問(wèn)題情境中的關(guān)鍵要素進(jìn)行分析，建立解決復(fù)雜化學(xué)問(wèn)題的思維框架，養(yǎng)成獨(dú)立思考、敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神[1]。故而，有價(jià)值的化學(xué)問(wèn)題的研究過(guò)程即是學(xué)生高階思維的培養(yǎng)過(guò)程。

高階思維也稱為“高層次思考（Higher-order Thinking）”，擁有高階思維等同于擁有高效能的思考力，它被視為21世紀(jì)不可缺乏的一種能力[2]。高階思維也是學(xué)生在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中需要達(dá)成的心智活動(dòng)與認(rèn)知能力。其內(nèi)涵可歸納為三大核心要素： 創(chuàng)造性思維、反思批判性思維和復(fù)雜問(wèn)題解決[3]。創(chuàng)造性思維指學(xué)生運(yùn)用感知、理解、聯(lián)想、創(chuàng)造等思維技巧解決問(wèn)題的高級(jí)心理活動(dòng);反思批判性思維指學(xué)生提問(wèn)、質(zhì)疑、互相解答、評(píng)論、進(jìn)行自我觀點(diǎn)的改進(jìn)與修正的高級(jí)心理活動(dòng);真實(shí)情境的復(fù)雜問(wèn)題解決是學(xué)生將知識(shí)靈活應(yīng)用到分析、解決實(shí)際問(wèn)題的思維方式。

新課標(biāo)對(duì)原電池的內(nèi)容要求為認(rèn)識(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，認(rèn)識(shí)原電池反應(yīng)原理[4]。目前教師大多比較重視深入研究原電池認(rèn)知模型的建立、電極類型的判斷、電解質(zhì)中離子的相關(guān)反應(yīng)等教學(xué)[5]。但是將有關(guān)原電池的化學(xué)史或生活中常用的電池作為案例素材，發(fā)展學(xué)生對(duì)原電池工作原理的認(rèn)識(shí)，建立對(duì)電化學(xué)過(guò)程的分析思路，亦是新課標(biāo)在教學(xué)策略中所倡導(dǎo)的。目前的研究?jī)H把以上內(nèi)容作為引入課程或銜接課程，并未進(jìn)行分析解釋、推論預(yù)測(cè)、設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)等學(xué)習(xí)活動(dòng)，在此過(guò)程中學(xué)生的創(chuàng)造性、反思批判性思維的培養(yǎng)則沒(méi)有獲得更多的關(guān)注。

鑒于此，本文以化學(xué)史、生活中及未來(lái)人類對(duì)電池構(gòu)造的改進(jìn)與發(fā)展為主線，緊密聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際，注重組織課堂教學(xué)，探討歷史上電池的演變、生活中電池的設(shè)計(jì)，未來(lái)電池的發(fā)展，獲得電池構(gòu)造的改進(jìn)與發(fā)展的方法。在真實(shí)的問(wèn)題情境與復(fù)雜問(wèn)題解決中，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行提問(wèn)、質(zhì)疑、追問(wèn)、分析、反思、批判、總結(jié)等思維方式，促進(jìn)思維發(fā)展，實(shí)現(xiàn)高階思維的培養(yǎng)，并達(dá)成如“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“變化觀念與平衡思想”等核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)。

2 基于學(xué)生高階思維的教學(xué)設(shè)計(jì)

新課標(biāo)在“化學(xué)反應(yīng)與能量主題活動(dòng)與探究建議”中提出，可用生活中的材料制作簡(jiǎn)易電池。由于“水果電池”結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)原電池的組成結(jié)構(gòu)、工作電壓、連接方式等方面的理解，故本課程以“如何提高‘水果電池’電壓”作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)，通過(guò)學(xué)生制作“水果電池”，探究組裝“水果電池”的最佳因素，建立、鞏固原電池認(rèn)知模型。通過(guò)化學(xué)史、生活中常用電池的構(gòu)造分析和未來(lái)電池的發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)進(jìn)一步評(píng)價(jià)修正模型，在活動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)、知識(shí)的鞏固、能力的訓(xùn)練和素養(yǎng)的提升，增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決生活問(wèn)題的能力，促進(jìn)高階思維的發(fā)展。基于學(xué)生高階思維的課程發(fā)展過(guò)程歸納為如圖1所示。

2.1 利用化學(xué)史讓學(xué)生感受高階思維在科學(xué)發(fā)展過(guò)程中的作用

化學(xué)史是科學(xué)家在艱辛探究歷程中不斷經(jīng)歷思維的突破和創(chuàng)新的歷史。化學(xué)史能提高學(xué)習(xí)的趣味性，能加深學(xué)生對(duì)基本概念的理解和掌握，還能使學(xué)生體會(huì)科學(xué)家的探究歷程，引導(dǎo)學(xué)生理性思考和科學(xué)判斷，促使學(xué)生進(jìn)行深度思考，從而推動(dòng)發(fā)展其高階思維能力的發(fā)展。設(shè)置化學(xué)史教學(xué)的另一目的是讓學(xué)生從對(duì)電池歷史演變的分析中找到對(duì)生活中電池及未來(lái)電池改進(jìn)的共通之處，體會(huì)人類科學(xué)文明螺旋上升的發(fā)展模式，如圖2所示。

2.2 利用數(shù)字化手段測(cè)量數(shù)據(jù)培養(yǎng)學(xué)生信息獲取與加工能力

本節(jié)課是在國(guó)家課程基礎(chǔ)上的拓展內(nèi)容，教學(xué)內(nèi)容源于國(guó)家課程卻又高于國(guó)家課程。學(xué)生已經(jīng)具備一定的電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，能解決簡(jiǎn)單的如“水果電池”的設(shè)計(jì)組裝等問(wèn)題，故設(shè)計(jì)成單元教學(xué)： 化學(xué)史解讀、水果電池設(shè)計(jì)、生活中的電池分析、未來(lái)電池暢想共四課時(shí)。借助學(xué)校STSE課程基地的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)傳感器，將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，讓學(xué)生通過(guò)直觀的數(shù)字變化將“看不到”的微觀世界“可視化”，探究影響電壓的因素，測(cè)量不同的“水果電池”的工作電壓。根據(jù)測(cè)量的多組數(shù)據(jù)，學(xué)生通過(guò)分析數(shù)據(jù)獲得組裝水果電池的最優(yōu)條件，并成功組裝“水果電池”使二極管變亮。其過(guò)程如圖3所示。

2.3 利用實(shí)驗(yàn)結(jié)論解釋情境問(wèn)題促進(jìn)學(xué)生高階思維的發(fā)展

組裝“水果電池”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論能否解釋或應(yīng)用于生活中的其他電池？為了獲得穩(wěn)定、更高的電壓，生活中的普通鋅錳干電池的設(shè)計(jì)能否用推導(dǎo)的結(jié)論來(lái)解釋？堿性鋅錳干電池在普通鋅錳干電池的基礎(chǔ)上是如何改進(jìn)的？鉛蓄電池的獨(dú)特設(shè)計(jì)又是因?yàn)楹畏N原因？電池的發(fā)展中為什么鋰離子電池應(yīng)用更廣泛？鋰離子電池的內(nèi)部設(shè)計(jì)有沒(méi)有印證實(shí)驗(yàn)結(jié)論？人類將從哪些方面思考未來(lái)電池的設(shè)計(jì)方案？依據(jù)以上問(wèn)題鏈，引導(dǎo)學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)結(jié)論，進(jìn)行深入有效的思考。其過(guò)程如圖4所示。

3 基于學(xué)生高階思維培養(yǎng)的教學(xué)策略

3.1 片段1 播放關(guān)于原電池的化學(xué)史內(nèi)容

[信息1]1780年伽伐尼提出“生物電”。

[信息2]1799年伏特發(fā)明“伏打電堆”。

[提問(wèn)]“伏打電堆”是如何設(shè)計(jì)的？利用了什么原理？

[學(xué)生回答]使用鋅片、銀片與食鹽水，利用原電池原理組成電池。

[追問(wèn)]結(jié)合化學(xué)家戴維利用“伏打電堆”制備金屬鈉、鉀的化學(xué)史，請(qǐng)說(shuō)明“伏打電堆”能否廣泛應(yīng)用？

[學(xué)生回答]“伏打電堆”提供的電壓小，電流不穩(wěn)定，不易攜帶，不能在生活生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。

[信息3]1836年英國(guó)化學(xué)家丹尼爾制造出“丹尼爾電池”。

[信息4]1842年德國(guó)物理學(xué)家本生制造了“本生電池”即碳鋅電池。

[提問(wèn)]閱讀信息3、 4，丹尼爾與本生如何改良了電池？

[學(xué)生回答]伏打電堆是單液原電池，氧化劑和還原劑直接接觸，存在自放電現(xiàn)象。“丹尼爾電池”使用鋅片、銅片作電極材料，改進(jìn)成雙液原電池，解決電池自放電問(wèn)題。“本生電池”將電極材料改進(jìn)成鋅片與碳，進(jìn)一步增大電極間的電極電勢(shì)差。

[追問(wèn)]這兩種電池的改進(jìn)方法有什么優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)呢？

[學(xué)生回答]改進(jìn)了電池的電極材料與電解質(zhì)的組成，可使電池保持平穩(wěn)的電流，但使用時(shí)間不長(zhǎng)，電解質(zhì)為稀硫酸，搬運(yùn)不方便，也不能在生活生產(chǎn)中推廣。

[信息5]1859年法國(guó)科學(xué)家勒克朗謝研制出現(xiàn)代“干電池”原型，促使20世紀(jì)初手電筒的發(fā)明。

[追問(wèn)]勒克朗謝如何改進(jìn)了電池？

[學(xué)生回答]改進(jìn)了電極材料、電解質(zhì)及組成方式，使用鋅作負(fù)極，石墨作正極，二氧化錳在正極附近發(fā)生反應(yīng)，氯化銨為電解質(zhì)。電池使用時(shí)間更長(zhǎng)，攜帶更方便。

經(jīng)過(guò)200多年的研究歷程，科學(xué)家逐步揭示了原電池原理，并利用原電池原理發(fā)明了電池，推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步。

設(shè)計(jì)意圖： 通過(guò)播放化學(xué)史引入課程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，體會(huì)科學(xué)家揭示原電池原理過(guò)程的艱辛曲折與鍥而不舍的精神，并將這種精神應(yīng)用于學(xué)習(xí)中。通過(guò)歷史上電池的更迭與發(fā)展，學(xué)生初步感受科學(xué)家在電極材料、電解質(zhì)、電池組合方式等方面對(duì)電池的研究與改進(jìn)，為后續(xù)電池構(gòu)造的探討埋下思考方向的伏筆。

3.2 片段2 探究影響“水果電池”電壓的因素

[課前準(zhǔn)備]準(zhǔn)備約相同大小的鎂片、鋁片、鋅片、鐵片、銅片、石墨，同批次的蘋果、香蕉、橙子、檸檬，不同濃度的檸檬汁，發(fā)光二極管，導(dǎo)線若干，數(shù)字電壓傳感器。

[投影]播放美國(guó)藝術(shù)家查蘭設(shè)計(jì)的水果電池藝術(shù)照。

[提問(wèn)1]如何組裝水果電池？依據(jù)的原理是什么？

[學(xué)生回答]依據(jù)原電池原理使用不同金屬（或石墨）、水果即可構(gòu)成水果電池。

[演示]展示一個(gè)水果，制作水果電池。將水果電池連接發(fā)光二極管，觀察是否能使二極管發(fā)亮。

[學(xué)生回答]二極管沒(méi)有發(fā)亮。

[追問(wèn)]為什么我設(shè)計(jì)的水果電池沒(méi)有使二極管變亮？

[演示]將水果電池連接到數(shù)字化電壓傳感器中測(cè)電壓，數(shù)值較低。

[提問(wèn)2]如何改進(jìn)水果電池使它具有更高的電壓？影響水果電池電壓的因素可能有哪些？

[學(xué)生討論]影響電壓的可能因素有水果的種類、水果汁濃度、電極的種類、電極與水果的接觸面積、電極間的距離……

[追問(wèn)]你的猜測(cè)是否合理？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證你的猜測(cè)？

[學(xué)生實(shí)驗(yàn)]借助數(shù)字電壓傳感器，測(cè)量當(dāng)改變水果的種類、水果汁濃度、電極的種類、電極與水果的接觸面積、電極間的距離等因素時(shí)水果電池的電壓數(shù)值，總結(jié)使水果電池獲得較大電壓的最佳條件。利用實(shí)驗(yàn)結(jié)論組裝水果電池，使二極管發(fā)亮。

[學(xué)生總結(jié)]成功組裝水果電池需要考慮的因素有： 電極材料、電解質(zhì)種類、組合方式。用小燒杯盛放1∶1檸檬汁（與水體積比）20mL，使用鎂與石墨作電極，調(diào)整電極間距離約為0.5cm，與檸檬汁充分接觸。將兩個(gè)檸檬汁電池并聯(lián)，再串聯(lián)一個(gè)檸檬汁電池，最終成功組裝的水果電池可使二極管發(fā)亮。

設(shè)計(jì)意圖： 本環(huán)節(jié)首先提出一個(gè)開放性問(wèn)題： 影響水果電池電壓的因素可能有哪些？由于變量太多，學(xué)生能分析出許多影響因素，卻無(wú)法進(jìn)行有效因果關(guān)聯(lián)。緊接著再提出一個(gè)封閉性問(wèn)題： 每個(gè)小組選擇一個(gè)影響因素，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。學(xué)生自然會(huì)考慮變量控制，從而獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)論。水果沒(méi)有電，水果設(shè)計(jì)成電池產(chǎn)生了電，調(diào)整水果電池使之產(chǎn)生更大的電壓和更大的電流。借助這一真實(shí)而復(fù)雜的情境，學(xué)生積極主動(dòng)地提出問(wèn)題，開展探究活動(dòng)，思考、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納、分析、推理，最終解決問(wèn)題。在此過(guò)程中，學(xué)生能夠?qū)W會(huì)運(yùn)用創(chuàng)造性、反思批判性思維解決復(fù)雜問(wèn)題，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。

3.3 片段3 依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析生活中的電池

[問(wèn)題1]水果電池能否用于生活？評(píng)價(jià)你設(shè)計(jì)的水果電池。

[學(xué)生回答]水果電池提供的電壓與電流不能滿足生活中較大的電器，攜帶不方便，浪費(fèi)嚴(yán)重，不能在生活生產(chǎn)中推廣。

[追問(wèn)]生活中的普通鋅錳干電池與水果電池相比有什么優(yōu)點(diǎn)？

[學(xué)生回答]普通鋅錳干電池能提供穩(wěn)定的電流，使用時(shí)間較長(zhǎng)，攜帶方便，可用于生活生產(chǎn)中。

[問(wèn)題2]為了進(jìn)一步滿足人類的生活需求，堿性鋅錳干電池孕育而生。觀察普通鋅錳干電池與堿性鋅錳干電池的結(jié)構(gòu)（如圖5所示），電池是怎樣改進(jìn)的？

[學(xué)生回答]與普通鋅錳干電池相比，堿性鋅錳干電池將正負(fù)極位置顛倒，正極碳與二氧化錳涂在鋼外殼內(nèi)壁，負(fù)極將鋅片改為鋅粉，這種結(jié)構(gòu)的改變可增大電極間的接觸面積。電解質(zhì)使用KOH，堿性條件下電池沒(méi)有自放電現(xiàn)象，單位質(zhì)量輸出的電能多且儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)。這種結(jié)構(gòu)的改變可增大電池電壓，提供更穩(wěn)定的電流，延長(zhǎng)電池使用時(shí)長(zhǎng)。

[追問(wèn)]隨著人類生活需求的逐步提高，設(shè)計(jì)能提供更高的電壓且可重復(fù)使用的電池尤為迫切。分析鉛蓄電池的結(jié)構(gòu)，如圖6所示，這樣的設(shè)計(jì)有沒(méi)有印證實(shí)驗(yàn)結(jié)論？

[學(xué)生回答]鉛蓄電池內(nèi)部設(shè)計(jì)成柵狀結(jié)構(gòu)，含有多組正負(fù)極片，電極片上有許多孔洞，內(nèi)部各組柵板間并聯(lián)。這些設(shè)計(jì)均是為了減小兩電極間距離，增大電極接觸面積，從而獲得更高更穩(wěn)定的電壓。

[問(wèn)題3]隨著科學(xué)技術(shù)特別是信息技術(shù)的發(fā)展，鉛蓄電池比能量太低，污染較嚴(yán)重。人類需要尋找比能量更大的材料。如何提高單位質(zhì)量電池的容量？哪種材料做電極更合適？借助元素周期表尋找合適的材料。

[學(xué)生回答]借助元素周期表計(jì)算可得，鋰、鈹?shù)谋饶芰枯^大。

[追問(wèn)]由于鈹及其化合物毒性大，不適合做電極，目前最理想的金屬為鋰。鋰離子電池因能量密度高、工作電壓高、使用溫度范圍大等優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。不管是方形鋰離子電池還是圓柱形鋰離子電池，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中電極只有1mm厚度并高壓卷繞形成，如圖7所示。能否用實(shí)驗(yàn)結(jié)論解釋這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)？

[學(xué)生回答]這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)能使電池具有超強(qiáng)的放電能力、平穩(wěn)的高輸出電壓、更高的能量密度。這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)均可以利用電極材料、電解質(zhì)、組合方式等實(shí)驗(yàn)結(jié)論來(lái)解釋。

[視頻]播放一段鋰離子電池相關(guān)視頻，簡(jiǎn)單了解鋰離子電池目前的發(fā)展?fàn)顩r。

[追問(wèn)]2018年全球汽車動(dòng)力鋰離子電池企業(yè)出貨量排名第一的是我國(guó)某民族企業(yè)。我國(guó)某自主品牌電動(dòng)汽車使用的即是我國(guó)自主研發(fā)的鋰離子電池。觀察該電池的構(gòu)造示意圖，如圖8所示，有無(wú)印證實(shí)驗(yàn)結(jié)論？

[學(xué)生回答]該電池的設(shè)計(jì)構(gòu)造符合實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

設(shè)計(jì)意圖： 用學(xué)生實(shí)驗(yàn)獲得的結(jié)論解釋生活中電池的構(gòu)造，既是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的應(yīng)用，也是對(duì)生活電池從構(gòu)造上的更深入了解。學(xué)生體會(huì)每種電池的設(shè)計(jì)都有其優(yōu)點(diǎn)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是材料學(xué)的發(fā)展，每種電池又有其不足之處，需要改進(jìn)。而改進(jìn)方式仍依據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)所得結(jié)論。同時(shí)，學(xué)生認(rèn)識(shí)到電池的發(fā)展也要依托能源、材料、技術(shù)的進(jìn)步，在問(wèn)題解決過(guò)程中感知科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的曲折螺旋式上升趨勢(shì)。不同電池構(gòu)造的解釋過(guò)程既需要學(xué)生具有創(chuàng)造性思維，又要進(jìn)行反思批判性思維，才能進(jìn)行復(fù)雜問(wèn)題的解決，教學(xué)過(guò)程正是促進(jìn)學(xué)生高階思維發(fā)展的過(guò)程。

3.4 片段4 依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論暢想理想中的電池設(shè)計(jì)

[新聞]某小區(qū)地下車庫(kù)內(nèi)，一輛某品牌電動(dòng)汽車忽然冒起白煙，進(jìn)而發(fā)生自燃。

[提問(wèn)1]閱讀這則新聞，你認(rèn)為電池的設(shè)計(jì)還需要考慮什么方面？

[學(xué)生回答]安全性！

[提問(wèn)2]奇思妙想： 你理想中的電池應(yīng)該怎樣設(shè)計(jì)？

[學(xué)生活動(dòng)]小組探討，交流想法。未來(lái)電池的設(shè)計(jì)也要考慮： 電極材料、電解質(zhì)、組合方式及安全性。

[學(xué)生活動(dòng)]查閱資料、小組討論，分享各組了解到的未來(lái)電池。譬如，使用新型納米材料石墨烯做電極材料;使用核動(dòng)力做電池能源;只需更換新的電解液就可以快速充電的無(wú)膜流動(dòng)電池;應(yīng)用于電子卡或衣物上的薄紙電池;具有可彎曲折疊、更優(yōu)越加工性的紙制太陽(yáng)能電池;壽命可長(zhǎng)達(dá)20年之久的氚電池。

設(shè)計(jì)意圖： 電池方便人類的生活，推動(dòng)社會(huì)的進(jìn)步，但是每種電池均有其優(yōu)點(diǎn)和需要改進(jìn)的方面，實(shí)驗(yàn)結(jié)論也可用于解釋未來(lái)電池構(gòu)造的改進(jìn)與發(fā)展。運(yùn)用化學(xué)原理與化學(xué)技術(shù)，解決生活中的化學(xué)問(wèn)題，提高人類生活質(zhì)量，這是化學(xué)科學(xué)對(duì)人類的重要貢獻(xiàn)之一。學(xué)生充分體會(huì)到化學(xué)的學(xué)習(xí)是為了認(rèn)識(shí)世界、改造世界、保護(hù)世界，化學(xué)科學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了人類物質(zhì)和精神文明的進(jìn)步。

4 研究體會(huì)

4.1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)是促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行高階思維的重要工具

利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)可視化特點(diǎn)，通過(guò)“水果電池”結(jié)構(gòu)探討，將定性的宏觀的水果電池能否使二極管變亮轉(zhuǎn)變?yōu)槎康乃姵仉妷旱木唧w數(shù)值，獲得設(shè)計(jì)電池的關(guān)鍵因素，進(jìn)行電池結(jié)構(gòu)的微觀探析。將實(shí)驗(yàn)結(jié)論充分應(yīng)用于解釋電池的歷史、現(xiàn)在及未來(lái)發(fā)展的過(guò)程，凸顯實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中的重要作用。

4.2 情境問(wèn)題是引領(lǐng)學(xué)生發(fā)展高階思維的重要手段

依據(jù)電池的歷史、現(xiàn)在及未來(lái)發(fā)展，提出情境問(wèn)題： 科學(xué)家為什么要設(shè)計(jì)電池，為什么要改進(jìn)電池，從哪些方面改進(jìn)電池？在有效的情境問(wèn)題引領(lǐng)下，促進(jìn)學(xué)生查閱資料、設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)探究等，使用對(duì)比、歸納、整合、提升等科學(xué)方法解決真實(shí)情境問(wèn)題。正是在解決問(wèn)題的過(guò)程中，充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，將學(xué)生的創(chuàng)造性思維、反思批判性思維、復(fù)雜問(wèn)題解決三者融為一體，有效地發(fā)展了學(xué)生的高階思維，提升了學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1][4]中華人民共和國(guó)教育部制定. 普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社，2018： 6，74.

[2]Cotton Kathleen. Teaching thinking skills [DB/OL]. New York. Teachers College Press. 1991.

[3]李珍珍. 基于“高階思維”培養(yǎng)的化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)研究——以甲烷為例[D]. 曲阜： 曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2018.

[5]單世乾，倪娟. 基于探究實(shí)驗(yàn)建構(gòu)認(rèn)知模型的化學(xué)教學(xué)研究——以“原電池的工作原理”教學(xué)為例[J]. 化學(xué)教學(xué)，2018，（12）： 59～64.