構建思維課堂以塑造思維特質的教學設計

徐星 楊菲 展軍顏 黃翠 覃玉嫻

【摘 要】本文以“應用廣泛的高分子材料”第一課時為例，論述在課堂教學中根據教材內容與學生的原有認知，設置合理思維階梯，結合證據推理與實驗探究等方式進行思維課堂教學設計，以教材知識發展為主線促生思維型課堂，以學生學科能力發展為隱線塑造思維特質，期許學科知識與技能、學科觀念的形成與建構、學科能力的發展以及創新思維特質和社會責任感的形成等方面融為一體，形成學科核心素養體系。

【關鍵詞】高分子材料? 思維課堂? 思維特質? 核心素養

【中圖分類號】G? 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2018）11B-0092-03

高中化學課程標準明確指出，課堂教學的實施應注重學生學科知識的自主建構，并能有助于學生學科思維能力的形成與提高，以及創新等思維特質的塑造。作為綜合性學科的化學同樣需要學科思維能力。學科思維能力是直接決定學生獲取新知識的速度、知識的應用水平和層次，以及解決實際生產等問題的能力。它包括思維方法、思維情感、特征方式以及思維特質，其中化學思維特質的培養是重中之重。

近年高考試題的考查已由知識本位向學科能力轉化，并重視學科素養的考查。尤其是高考試題中的有機合成題，情景新、綜合性強，是一類能較好反映學生學科思維能力和學科核心素養的試題。然據廣西招生考試院近年高考數據統計，2013—2017 年難度系數均低于 0.5，約 21% 左右的學生選擇有機部分。問卷調查（抽樣南寧市某重點中學的四個班 191 人）顯示學生在同分異構體（46.6%）、陌生信息題（49.74%）以及知識遷移（55.5%）等方面存在較大困難。絕大多數學生反映有機化學是目前難度最大，選擇者少的一類題。

現以“應用廣泛的高分子材料”第一課時為例，探討核心觀念統領下學科能力提升與思維特質培養有效結合的教學模式，即教學目標的設置（知識載體是什么）、思維特質的要求（為什么選擇這些知識）和學科能力的形成（如何架設與實施知識載體）。這也是對該理念下教學的一種深層次理解和知識應用的思考。

一、洞悉學情，精準找出思維障礙點

（一）教材分析

從教材知識結構來看，“應用廣泛的高分子材料”位于人教版選修 5 第五章第二節，承前啟后，包括塑料、合成纖維、合成橡膠三部分內容。從教材知識功能來看，該部分內容與學生日常生活和目前科技發展等聯系緊密，可以有效引導學生利用有機化學知識合理開發利用自然資源，培育學生創新意識和綠色化學觀念的化學學科核心素養。

（二）學情分析

從學生思維培養的角度來看，從問卷調查數據知道，學生的有機化學成績優秀率不足 10%，54% 的學生的有機化學成績一般。這表明學生能夠用分類思想學習和研究熟悉物質及其性質（低階思維），缺乏在已有分類思想的基礎上以“分類觀”為組織線索，將整個有機化學（必修和選修）部分全面整合;缺乏系統地認識與理解有機合成的內在聯系和功能價值以及遷移創新應用來解決生活實際問題（高階思維）。這既與學生主動性不強有關（僅有 31% 主動學習），又與教師關注學生程度有關（課堂關注不足 30%），故學生課堂參與度不高（不足 20%）。

二、構建思維課堂，塑造思維特質

具體教學設計如下：

環節一：以生活科技素材引入新課

【教師講述并展示圖片】聚四氟乙烯塑料是一種具有特殊性質的大分子，普遍用作不粘鍋的涂層。此外，它還用于制作假牙、人工關節和心臟瓣膜、太空服、太空交通工具中的燃料箱等，被稱為“塑料王”。

【設計意圖】課程理念指出，在人類文化背景下構建高中化學課程體系，結合人類探索物質及變化的歷史與化學科學發展的趨勢，有效地滲透化學史教育，提高學生的科學素養及人文素養。

環節一中選取日常生活中熟悉材料不粘鍋、假牙，以及與科技相關的人工關節和心臟瓣膜、太空服、太空交通工具中的燃料箱等素材，將抽象知識具體到真實的生活情景中，為學生創設能夠利用所學知識解決復雜情境下的問題的機會，激發學生的興趣與思維。

環節二：以學科思想研究有機化合物

【學生文獻檢索】以“高分子化合物”“合成高分子化合物”等為關鍵詞，在網絡上查找資料，對其初步認識。

【問題 1】你可以從什么角度對“高分子化合物”進行分類？（按來源）

【問題 2】對“合成高分子化合物”可從什么角度進一步分類？

（按用途、按結構、按性質……）

【問題 3】生活中有哪些塑料制品？嘗試對比不同塑料制品的異同點。（圖片展示）

【設計意圖】前面所述，學生主動學習有機化學積極性不高，其中一個原因是因為當學生面對陌生的知識時不知如何學習，或者說不能有效地檢索信息資料來解決問題，存在思維障礙。因此，這部分設計的目的主要基于以下兩個角度。

一是將文獻檢索與課堂教學有效結合。這樣不僅可以鍛煉和培養學生獲取信息和運用信息的能力，而且還能激發學生自主學習能力，拓寬學生視野，及時得到世界最新化學專業知識。進而提升學生學科素養，提升終身學習能力。

二是設置問題線索，架設思維階梯。學生已具有分類思想，并已檢索和收集“高分子化合物”和“合成高分子化合物”相關資料（思維起點）。架設階梯性問題，引導并促進學生積極思考，讓學生進一步體會分類思想在研究物質中的功能、價值。同時，通過設置問題 3，使學生產生認知沖突，激發學生進一步探索的欲望（思維階梯一）。

環節三：自主探究創新 促升思維特質

【實驗探究1】不同高分子材料的受熱試驗。實驗用品：透明塑料袋、鐵鋸條、酒精燈。

【實驗探究 2】炊具把手原料酚醛樹脂的溶解性實驗。實驗用品：大試管、帶有長玻璃管的橡皮塞、鐵架臺、燒杯、石棉網、酒精燈。苯酚、甲醛（40%）、濃鹽酸（37%）、濃氨水（28%）

【設計意圖】根據最新考試大綱，高考試題重視架構真實內容情境，以能力測試為導向，選拔具有學習潛能和創新精神的人才。近年高考試題中實驗探究能力的考查，特別是探究性和開放性問題的考查，很好地體現這一點。

因此，教學過程中的實驗環節，不能僅僅陳述實驗事實或實驗現象，而應將“裸露”的知識“包裝”起來，通過具體的驅動性實驗活動來承載。如實驗探究 1 驅動性實驗活動“不同高分子材料的受熱試驗”，驅動性問題為：（1）為什么會出現受熱現象的不同？（2）性質上的差異與什么有關？（3）金剛石與石墨的質地分別是什么樣子的？與其用途有什么聯系？

學生通過實驗解決實際生活問題，并在階梯性的實驗設計活動中形成有效解決問題的學科思維能力。

【問題 4】深入機理，推理思考：你知道嗎？—— 酚醛樹脂的形成。

【問題 5】為什么用堿催化生成的酚醛樹脂形成網狀結構？你能畫出酚醛樹脂的部分網狀結構嗎？

酚醛樹脂局部結構

【究其本質，總結升華】

【設計意圖】思維階梯二：宏觀現象背后的微觀本質的探究。

通過宏觀的實驗現象分析微觀反應的實質，即具體的知識載體背后蘊含的核心知識和規律。這既有利于學生更深入地了解學科知識的內涵與外延，增加其學習的主動性和興趣，又促進學生對學科核心知識的深層次理解和應用。因此，在實施教學過程中，將教學目標的設置（知識載體是什么）、思維特質的要求（為什么選擇這些知識）和學科能力的形成（如何架設與實施知識載體）有效結合，形成核心觀念統領下學科能力提升與思維特質培養有效結合的教學模式。

環節四：遷移應用 提升素養

【問題 6】塑料制品已是日常生活中重要的組成部分，但卻又帶來環境污染。請運用所學知識設計合理有效開發利用塑料制品的方案。

【設計意圖】圖片展示出塑料開發過程、產生危害以及產量與回收對比數據。學生能夠直觀感知環境問題的嚴重性，回歸解決生活實際問題本源。從化學視角認識和理解如何有效解決環境問題等相關化學知識，即“知識怎么用”，提出解決方案，如循環多次利用，回收塑料（再生料、燃燒、發電）進行微生物降解、光降解等。同時，培養學生肩負起解決人類面臨的能源危機、環境污染等問題的責任的意識。

總之，本文以“應用廣泛的高分子材料”第一課時為例，結合學生的認知水平、知識載體、素養要求等方面來設計階梯性的問題，以適應不同學生化學思維能力發展的需求，并探討“以教材知識發展為主線促生思維型課堂、以學生學科能力發展為隱線塑造思維特質”的課堂教學模式。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（實驗）[M].北京：人民教育出版社，2003

[2]徐 星，展軍顏，黃慧清.洞悉思維的基點 構建思維型課堂——新課程理念下“物質分類”的教學設計[J].中學化學，2017（9）

[3]徐 星，楊 菲，展軍顏，宋慶麗.基于學生思維特質培養的主題式教學實踐探究[J].基礎教育研究，2018（7）

【基金項目】廣西招生研究專項課題（2017ZSK017）。

【作者簡介】徐 星（1981— ），男，碩士研究生，中教一級，研究方向：中學化學基礎教育研究 。

（責編 盧建龍）