基于高階思維的高中化學教學策略探析

高中化學課程標準指出，教學應注重創設真實問題情境，在解決真實問題的過程中培養學生的思維能力，在實驗中發展學生的科學探究和批判質疑等高階思維能力。《中國高考評價體系》將關鍵能力歸納為知識獲取能力群、實踐操作能力群和思維認知能力群，這與高階思維的理解信息、概括洞察、發現應用三個層次同樣具有內在聯系。此外，隨著知識經濟的到來，真正的人才不僅需要具備豐富的知識儲備，更需要具備高階思維能力。本文以《離子反應》一節課為例，提出基于高階思維培養的課堂教學策略，旨在提高學生的理解信息、概括洞察以及發現應用等能力。

一、創設問題情境，激發探究學習興趣

問題情境的創設是激發學生探究興趣的有效手段。教師應結合教學內容，設計具有挑戰性和啟發性的真實問題，引導學生主動探究學習。如在教學《離子反應》時，教師可以在課前提前布置任務，讓學生調查家庭中常見的處理水垢方法，從真實問題情境引入課堂，從而體現學科的社會價值。

二、注重邏輯推理，提高理解信息能力

理解信息是高階思維能力的重要組成部分。教師可以通過案例分析、問題解決等，培養學生的理解信息能力。在《離子反應》的教學中，教師可以引導學生從上節課所學的電解質的電離入手，逐步思考并完成不同層次的三項任務。

第一項任務：宏觀、微觀和符號三重表征，強化微粒觀，引出離子反應及離子方程式的概念。此項任務通過兩個探究活動，一是教師帶領學生實驗，從宏觀、微觀和符號三個角度分析CuSO4溶液與NaOH溶液混合后的情況；二是學生拓展分析，思考向盛有AgNO3稀溶液的試管中加入稀鹽酸溶液這一過程的三重表征，并進行實驗驗證。

第二項任務：總結離子反應發生的條件，并通過實驗設計、實驗現象預測、觀察實驗現象，對結果進行證實或證偽。此項任務通過設計三組對比實驗，讓學生動手操作進行實驗探究。學生能直觀地觀察到相應的實驗現象，并借助邏輯推理，總結出復分解型離子反應發生的條件為：生成沉淀、氣體或水。

緊接著，教師進一步拋出問題：CH3COONa溶液與鹽酸混合，能否發生復分解反應？根據已有的知識，學生很容易預測CH3COONa溶液與鹽酸不反應，并設計將兩者混合，根據無明顯現象得出CH3COONa溶液與鹽酸不反應的錯誤結論。此時，教師可以借助數字化實驗，先給出信息：溶液電導率與溶液導電能力有關，導電能力越強，電導率越大；實驗所提供的CH3COONa溶液與鹽酸的電導率基本相同；CH3COOH在水溶液中主要以分子形式存在。學生根據信息再次分析預測兩者是否反應，并進行實驗驗證自己預測的結論。通過微觀分析并預測：若CN3COONa溶液與鹽酸發生反應，電導率會減小；若CN3COONa溶液與鹽酸不發生反應，電導率幾乎不變。根據實驗得到的圖像，混合后電導率確實降低，從曲線變化證實CN3COONa溶液與鹽酸混合發生了化學反應，從而總結出復分解型離子反應的條件為生成沉淀、氣體、水、弱酸或弱堿，進一步從微觀角度分析，得出離子反應的本質是溶液中某些離子數目的減少。

第三項任務：總結離子方程式的書寫方法及離子方程式的意義。離子方程式的書寫過程，就是將電解質在溶液中發生離子反應的過程進行思維外顯的過程。有了前兩個任務的鋪墊，不難完成這項任務。教師先舉例KCl與AgNO3離子方程式的書寫：先分析物質在溶液中的存在形式，然后根據離子反應條件書寫離子方程式，最后檢查原子守恒和電荷守恒。學生自主思考討論，并總結離子方程式的書寫方法。

三、強化實驗操作，提升動手實驗能力

化學實驗是培養學生高階思維能力的重要途徑。教師應鼓勵學生親自參與實驗操作，通過觀察、記錄和分析實驗現象，提高動手能力和觀察能力。同時，教師還應引導學生對實驗結果進行討論和解釋，培養學生的邏輯推理能力。例如《離子反應》一課，教師通過演示實驗、學生實驗及數字化實驗，可以發揮實驗在培養學生高階思維能力中的重要作用。

四、促進自我反思，發展概括洞察能力

自我反思與評價是培養學生高階思維能力的重要環節。教師應引導學生對學習過程和結果進行反思，幫助學生識別自己的優勢和不足，制定改進策略。同時，教師還應鼓勵學生相互評價，促進學生之間的交流與合作。例如《離子反應》一課的教學中，可以讓學生拓展分析，向盛有AgNO3稀溶液的試管中加入稀鹽酸溶液，分別從宏觀、微觀和符號三方面進行實驗驗證。通過三組對比實驗，結合信息分析預測CH3COONa溶液與鹽酸是否反應以及總結復分解型離子反應發生的條件，深入思考并總結離子方程式的書寫方法。

五、鼓勵嘗試創新，培養發現應用能力

遷移應用能力是培養高階思維能力中最高層次的目標。學生通過結合實驗數據和信息或進行創造，或做出預測，或形成判斷，或給出評價。創設問題情境、強化實驗操作、培養邏輯推理和促進自我反思等策略，可以為培養學生遷移應用能力奠定基礎，需要教師精心設計和推動。

例如在《離子反應》一課教學的最后設置“學以致用”環節，具體分為三個任務，先是練習離子方程式的正誤判斷，強化理解，便于進一步培養遷移應用解決實際問題的能力。接著讓學生重新思考解決稀鹽酸除水垢的原理，以及白醋除水垢的原理。再進一步布置課后的任務：已知人體的胃液中含有鹽酸，思考在醫療上用X射線檢查腸胃病時，常讓病人服用硫酸鋇（俗稱“鋇餐”），但不能服用碳酸鋇的原因，以及若不慎服用而中毒可采取的解毒方法；某造紙廠產生的廢水經檢測pH為9—10，思考為使其達到排放標準（pH為6—9）可采取的方法。這樣設置與生活聯系緊密的開放性問題，既能體現化學的學科價值，又能體現高階思維與生活的緊密聯系。

（本文系2023年度河南省基礎教育教學研究項目“基于高階思維培養的高中化學教學策略的實踐研究”的研究成果，課題編號：JCJYB2307180012）

（責 編 莫 荻）