高中化學教學中高階思維的培養路徑

摘 要：教育工作者應以新時代人才培養為方向，于教育實踐中著重關注學生高階思維的養成，通過為學生提供鍛煉機會，推動學生問題解決能力、創造力和批判思維等發展.據此，文章在闡述高階思維內涵的基礎上，以人教版高中化學教學實踐為例，闡述學生高階思維培養路徑.

關鍵詞：高階思維；人教版；高中化學

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）18-0104-03

收稿日期：2023-03-25

作者簡介：高穎端（1983.12-），女，江蘇省海門人，本科，中學一級教師，從事中學化學教學研究.

基金項目：江蘇省教育科學“十四五”規劃立項課題“指向高中學生高階思維養成的高中化學“問題化教學研究”（課題立項號：D/2021/02/246）

1 高階思維能力簡述

通常情況下，高階思維形成于相關主體認知層次相對較高的心智活動，作為高階能力的核心內容，高階思維不僅包括決策力、創新力、問題解決能力，同時還包含批判性、綜合性思維等，在教學實踐中落實高階思維培養工作，契合新發展階段社會對人才的最新要求^[1].以布盧姆教學目標分類理論為參照，其將教學目標分為六項內容，即：記憶、理解、應用、分析、評價、創造，前三項目標側重于學生形成低階思維，后三項目標則為教學活動的延伸，更關注學生高階思維的發展.學生經過特定時間的學習后，認知水平層次會有所提升，此時即會形成高階思維.

2 高中化學教學中高階思維培養路徑

2.1 以學科素養為導向，重塑教學

從化學學科本質特征來看，為宏觀辨識和微觀探析，其屬于靜態空間，是貫穿學科學習的空間序列，化學符號則為外顯表征.與之相對的即為分析化學問題的時間軸，即：變化觀念和平衡思想，屬于動態推演活動^[2].物質間變化為化學學科重要知識，而學習主體在對物質間變化程度進行分析時，則需以平衡思想為引領，對限度問題進行研究.同時，化學學科核心素養還要求學生具備優秀的模型認知和證據推理能力，教師在培養該項能力時，要為學生提供質疑、批判機會，使學生在抽絲剝繭的過程中就某一主題作出理論假設.但應當注意：學習過程的參與在一定程度上比得出模型更重要，在去皮留質的過程中，學生可總結出理論適用條件，感受到理論得出的艱辛.另外，教師需關注學生科學探究與創新意識形成，重視其實踐應用能力發展，并于具體化學科學學習和實踐活動中推動學生形成良好的科學態度和社會責任感.

化學教師應明確：證據推理教學又可被細化為宏觀、微觀、定量和邏輯證據四個部分，且每部分證據類型又可劃分為證實、證偽兩大方面.同時，化學學科課程標準也將證據推理劃分為四個水平，從不同角度培養學生高階思維.以人教版高二化學選擇性必修一第三章《水溶液中的離子反應與平衡》教學為例，該章教學涉及到電離常數、水的離子積常數、溶度積常數等，為增進學生對上述平衡常數內涵的理解，教師可選擇其中某一常數組織探究活動，指導學生構建理論模型，并運用類推方式理解其他的平衡常數.在此階段，學生高階思維即可得到發展，會從分析推力水平向評價推理水平過渡.此外，學生在證據推理思維引導下所構建的思維模型還具有遷移性特點，有助于學生在新的情境中學習新的規則和理論.

2.2 以質疑批判為線索，優化教學

批判是創造的基礎，是實現高效學習的前提條件，學生在批判性的學習氛圍中可更好地掌握相關理論的適應性和抽象概括性，所建立的學科認知結構才能更加靈活和優質.教師在學科核心素養視域下組織化學學科教學的關鍵就在于通過復雜情境培養學生高階思維，因而需以批判和質疑為線索，將其貫穿于課堂教學全過程，以此驅動學生高階思維發展，提升學生創造能力水平^[3].在具體學科教學實踐中，教師不僅要有意識地保護學生質疑精神、鼓勵學生勇于對相關問題進行批判，還要主動結合教材內容，為學生設計具有驅動性特點的化學問題或問題鏈，以有效的問題為媒介，創設批判氛圍，使質疑和批判潛移默化地形成教學常態，長此以往，學生即會自動生成高階思維，取得良好的學科發展.

本環節選擇人教版高二化學選擇性必修二第二章《分子結構與性質》中“共價鍵”理論，以質疑批判為線索，對教學加以設計.對于教師而言，在進行本部分教學時，可將教學活動分為六個小部分，即：自學、互學、尋疑、整合、釋疑和共識，前三個環節屬于質疑部分，為學生學習共價鍵相關知識的預備階段，后三個部分則為批判部分，是該部分知識教學的主體，由學生共同討論、總結本課相關理論模型和高級規則.在本課前期，教師即可通過學習平臺向學生發布任務：相關資料顯示，19世紀中葉即有學者對分子中原子間相互作用情況進行了研究，并將其界定為化學鍵，隨著時代的變遷，現代化學鍵理論愈發完善，而共價鍵則為該項理論體系的核心部分，請你結合以往所學知識，查閱相關資料，對共價鍵相關知識進行預習.學生在自學、與他人互動交流的過程中，會初步形成對共價鍵的理解，同時，在查閱資料的過程中，也會提出疑問，即：共價鍵有哪些類型？不同類型共價鍵如何區分？將問題代入課堂學習活動中，將會取得事半功倍的學習效果.在正式教學階段，教師可設計問題鏈：共價鍵具有何種性質？共價鍵可以分為幾種基本類型？請嘗試闡述由π鍵、σ鍵或二者同時構成的共價鍵類型.學生通過學習，很快即可得出共價鍵具有飽和性、可分為π鍵和σ鍵兩種基本類型的結論.而教師第三個問題，則可將學生的思維引向高階，即其開始會思考π鍵和σ鍵在不同分子中的形成原理.此時教師即可進入探究教學，引導學生觀察乙烷、乙烯和乙炔三種分子結構，以小組形式進行討論，記錄不同分子內π鍵和σ鍵的數量，交流不同分子中π鍵產生原理.同時，鼓勵學生繪制乙炔分子中的π鍵，增進學生對這一部分知識理解.待完成上述探究活動后，即可組織學生深入討論：經過之前的學習已經了解到Na與Cl在得失電子后，皆會形成電子對，此時電子可被Na原子和Cl原子共用形成共價鍵，你認為這一觀點是否正確？學生經過本節知識學習，自然會對這一結論持質疑態度，教師適當指導學生從元素電負性差別理解這一問題，即可使學生得出結論：在元素電負性相差很大情況下，其通過化學反應形成的電子對不會被共用.

通過上述教學流程，在教師的講解和指導下，學生會自然而然地生成共價鍵相關知識框架，且有助于學生對已學知識進行結構化整合，提升學生問題解決能力水平.

2.3 以復雜情境為載體，生本教學

新的教育形勢下，教師構建有效的教學情境、以復雜情境為載體展開教學活動，可確保學科核心素養要求的落實.同時，在情境教學中教師可鼓勵學生進行自我解釋，提升學習質量.自我解釋就是指學生在學習學科知識、解決化學問題期間，運用自己的語言描述和證明文本信息的行為.1946年，美國著名學者埃德加·戴爾在對學習活動深入研究的基礎上，構建了學習金字塔理論，他認為：學習活動可分為被動和主動學習兩種，在被動學習模式下，學習者聽到、看到、講到或演示的學習內容留存率平均不足50%；而在主動學習模式下，學習者通過討論和實踐所學知識留存率則較為理想，在50%以上，而學習者為他人講解的知識留存率則可達到90%^[4].因此，化學教師在教學實踐中可構建復雜情境，為學生提供自我解釋的機會，掌握學生文本學習情況，推動學生心理和認知經驗擴充.同時，教師也要明確：學生面向復雜情境所作的自我解釋，可直接形成問題解決模型解決復雜問題，其屬于高階思維培養最為關鍵的環節，即：評價和創造.

以人教版高二化學選擇性必修一第二章《化學反應速率與化學平衡》中第一節《化學反應速率》為例，教師應明確：一直以來，在高考考題中化學反應速率知識都會出現，主要考查學生對化學反應速率概念內涵的理解、考查學生對化學反應速率外界條件影響的掌握情況等.如2021年河北高考題：

室溫下，某溶液初始時僅溶有M和N且濃度相等，同時發生以下兩個反應：①M+N=X+Y；②M+N=X+Z，反應①速率可表示為v₁=k₁c²（M），反應②速率可表示為v₂=k₂c²（M）（k₁、k₂為速率常數）.反應體系中組分M、Z的濃度隨時間變化情況如圖1所示，下列說法錯誤的是：

A.0～30 min時間段內，Y的平均反應速率為6.67×10^-8mol·L^-1·min^-1

B.反應開始后，體系中Y和Z的濃度之比保持不變

C.如果反應能進行到底，反應結束時62.5％的M轉化為Z

D.反應①的活化能比反應②的活化能大

該題即為典型的復雜情境，考查學生的高階思維.

教師在為學生講解該題時，可先讓學生根據題目文本信息確定相關知識要點，并對選項逐一進行解釋，然后鼓勵學生自我解釋每個選項所涉及的理論知識模型，在此基礎上指導學生形成相應的解題思路，面向其他學生講述自身所做選擇的理由，最后得出正確答案，即答案為A.

學者杜威曾說：思維過程實際上可以被看待為一系列事件序列鏈，在思維過程中，往往是先反思而后才是批判和探究，在此基礎上，方能獲得驗證結論.新發展階段，新課標、新理念與教育領域教學活動深度滲透，高中化學教師若想提升教學質量，推動學生學科核心素養發展，就要培養學生高階思維，鼓勵學生勇于思考、質疑和批判，學會主動建構知識體系，提升問題解決能力.

參考文獻：

[1] 張興華.高中化學高階思維能力培養[J].中學課程資源，2021，17（01）：61-62.

[2] 祖丕繆.高中視角下初中化學實驗教學對學生高階思維的培養[J].高考，2021（05）：136-137.

[3] 成華.促進學生高階思維發展的高中化學實驗課的實踐研究[J].化學教與學，2020（06）：90-92，89.

[4] 王春陽.高中化學教學中高階思維的培養路徑[J].中學化學教學參考，2019（11）：20-22.

[責任編輯：季春陽]