促進學(xué)生高階思維發(fā)展的高中化學(xué)實驗課的實踐研究

成華

摘要：文章從分析高中化學(xué)實驗課的現(xiàn)狀入手，談自己對促進學(xué)生高階思維發(fā)展的認識，改變教學(xué)策略，積極探索高中化學(xué)實驗課中促進學(xué)生高階思維發(fā)展的路徑，闡述在化學(xué)實驗課引導(dǎo)學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)來促進學(xué)生高階思維發(fā)展的教學(xué)實踐研究。

關(guān)鍵詞：學(xué)生高階思維;高中化學(xué)實驗課;實踐研究

文章編號：1008-0546（2020）06-0090-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.06.024

2017年以來，中國基礎(chǔ)教育經(jīng)歷了一系列改革，“核心素養(yǎng)”成為課程與教學(xué)改革發(fā)展的關(guān)鍵詞之一，其中的“科學(xué)精神”（理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探索）、“學(xué)會學(xué)習(xí)”（樂學(xué)善學(xué)、勤于反思、信息意識）、“實踐創(chuàng)新“（勞動意識、問題解決、技術(shù)應(yīng)用），均是對學(xué)生高階思維水平的要求。

作為基礎(chǔ)教育課程中的化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，化學(xué)實驗是研究和學(xué)習(xí)物質(zhì)及其變化的基本方法，是提升學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的一條重要途徑。因此，實驗課是高中化學(xué)教學(xué)中的重要組成部分。

課堂教學(xué)中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，我們要通過教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變，引導(dǎo)學(xué)生由“他主”到“自主”，鼓勵其積極參與到高中化學(xué)實驗課的教學(xué)中來，學(xué)生在自主學(xué)習(xí)的過程中，培養(yǎng)其獨立自主的獨特思維，而不是受制于教師的思維，不是簡單地復(fù)制他人的思維方式和技能，使其真正成為學(xué)生可以帶得走、可以再生的一種“思考能力”。本文中，筆者將就“如何在高中化學(xué)實驗課促進學(xué)生高階思維發(fā)展”闡述自己的實踐與思考。

一、高中化學(xué)實驗課的現(xiàn)狀

一方面，雖然大家知道化學(xué)實驗課的重要性，但由于課時緊，不少化學(xué)教師將學(xué)生應(yīng)該自己動手做的“探究實驗”“分組實驗”用教師“演示實驗”來代替，學(xué)生自主學(xué)習(xí)的機會被剝奪，缺乏創(chuàng)新能力，學(xué)生只能被動地接受教師的教學(xué)方法，學(xué)習(xí)積極性不高，更談不上有思維實踐的活動;另一方面，部分教師只是讓學(xué)生看教師在黑板上畫實驗或觀看實驗視頻，并讓學(xué)生死記實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)論，將學(xué)生對化學(xué)的最后一點興趣扼殺在識記的過程中，面對問題，學(xué)生沒有自己的觀點和見解，提高學(xué)生思維水平更無從談起。

二、促進學(xué)生高階思維發(fā)展的意義

1.從理論層面再次認識高階思維

高階思維是指發(fā)生在較高認知水平層次上的心智活動或較高層次的認知能力，主要包括創(chuàng)新、問題求解、決策和批判性思維等能力。高階思維能力的培養(yǎng)是當今教育教學(xué)關(guān)注的焦點。

美國教育家杜威認為，思維的過程是一種事件的序列鏈。他認為，思維就是一個發(fā)現(xiàn)問題，分析問題并最終解決問題的過程。后來，美國教育家布盧姆對杜威所提及的思維進行了分類，杜威所指的思維過程，其實就是高階思維過程。

布盧姆為教師在教育教學(xué)實踐中促進學(xué)生思維發(fā)展提供了指導(dǎo)平臺。他將思維過程分為六個教育目標，即學(xué)習(xí)時需要掌握的六個類目的行為表現(xiàn)，即記憶、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評價。記憶、理解和應(yīng)用，屬于低階思維;分析、綜合和評價，屬于高階思維。其后分析、綜合和評價三個高階思維又被修訂為分析、評價和創(chuàng)造（表1）。布盧姆的這一分類，為教師在教學(xué)實踐中將高階思維能力的發(fā)展與具體的課程和教學(xué)有效整合起來、為教師評價自我的教學(xué)是否有利于促進學(xué)習(xí)者的高階思維能力提供了一種便利的圖式。

因此，高中化學(xué)實驗課中教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會自主學(xué)習(xí)，主動理解實驗的目的，分析實驗已有條件，設(shè)計實驗方案并通過實驗觀察、記錄，評價實驗方案，最終得出科學(xué)的實驗結(jié)論。

2.從發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的高度來理解促進學(xué)生高階思維發(fā)展的意義

2014年3月，“核心素養(yǎng)”首次出現(xiàn)在《教育部關(guān)于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務(wù)的意見》中。2016年9月，中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)總體框架正式發(fā)布，綜合表現(xiàn)為人文底蘊、科學(xué)精神、學(xué)會學(xué)習(xí)等六大素養(yǎng)。

其中，“科學(xué)精神”主要是學(xué)生在學(xué)習(xí)、理解、運用科學(xué)知識和技能等方面所形成的價值標準、思維方式和行為表現(xiàn)。課堂教學(xué)中教師要培養(yǎng)學(xué)生理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究的科學(xué)精神。“學(xué)會學(xué)習(xí)”主要是學(xué)生在學(xué)習(xí)意識形成、學(xué)習(xí)方式方法選擇、學(xué)習(xí)進程評估調(diào)控等方面的綜合表現(xiàn)?！笆谌艘贼~，不如授人以漁”，教師課堂教學(xué)中要積極引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，形成樂學(xué)善學(xué)、勤于反思、信息意識等基本學(xué)習(xí)能力。所有這些都指向培養(yǎng)學(xué)生更高層次的思維，突出了學(xué)生“思維能力”培養(yǎng)的重要性。學(xué)校和教師應(yīng)該認識到，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維水平有利于奠基學(xué)生學(xué)習(xí)能力，有利于其長遠的發(fā)展。

北師大著名教授、中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)研究項目負責人林崇德先生指出，“不管是學(xué)科能力還是學(xué)科核心素養(yǎng)，它們的基礎(chǔ)都是思維”?？梢妼W(xué)生“高階思維”的培養(yǎng)，應(yīng)著重于培養(yǎng)學(xué)生的“思考能力”。如果說，核心素養(yǎng)是學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。這里的關(guān)鍵能力就應(yīng)該包括學(xué)生的“思考能力”，從教育的角度講，思考強調(diào)的是主體性，即獨立性和創(chuàng)造性。

3.從實驗教學(xué)的角度來思考促進學(xué)生高階思維發(fā)展的意義

作為高中化學(xué)課程的組成部分之一，化學(xué)實驗具有不可替代的作用。學(xué)生只有實際操作實驗后，才能更好地聯(lián)系所學(xué)相關(guān)化學(xué)知識并加深理解。通過實驗，學(xué)生的學(xué)習(xí)思維方式和學(xué)習(xí)能力，自然得到提高。

化學(xué)實驗作為高中化學(xué)學(xué)科的重要特征，是其學(xué)科知識的來源與基礎(chǔ)，學(xué)生在化學(xué)實驗課中通過實驗方案的設(shè)計、實驗現(xiàn)象的觀察記錄、實驗結(jié)論的歸納分析等高階思維活動，逐步養(yǎng)成化學(xué)特有的學(xué)科思維方法。

三、高中化學(xué)實驗課中促進學(xué)生高階思維發(fā)展的路徑

1.改變實驗課教學(xué)策略，突出學(xué)生的自主學(xué)習(xí)

2017年版高中化學(xué)課程標準在必修課程設(shè)置了5個主題，旨在促進全體學(xué)生在“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)態(tài)度與社會責任”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的各個方面都有一定的發(fā)展。其中主題1：“化學(xué)科學(xué)與實驗研究”中提到，實驗課的教學(xué)策略包括“改變在實驗中注重動手但缺少思考的現(xiàn)狀，強調(diào)高級思維過程?！?/p>

在高中化學(xué)實驗中，驗證性實驗較多，往往不利于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，學(xué)生只有自己動手進行實驗操作才能對相關(guān)化學(xué)知識進一步思考與創(chuàng)新。在以學(xué)生自主學(xué)習(xí)過程中，通過自主設(shè)計實驗?zāi)苓M一步加深學(xué)生的學(xué)習(xí)理解，提高其化學(xué)學(xué)習(xí)的積極性，可以有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。恩格斯曾經(jīng)說過：“就個別人的行動的一切動力都一定要通過他的頭腦，一定要轉(zhuǎn)變?yōu)樗脑竿男袆硬拍苁顾麄冃袆悠饋??！迸d趣是思維的催化劑，學(xué)生只有把自主參與化學(xué)實驗的興趣轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)化學(xué)的動力和行動，才有可能獲得更多的化學(xué)學(xué)科知識;掌握的化學(xué)知識越多、越準確越牢固、理解越深刻，則遇到實驗問題時也就更深入、更廣泛地去思考，這樣一來，學(xué)生的思維品質(zhì)和學(xué)習(xí)能力得到相互促進。

學(xué)生自主設(shè)計實驗的具體途徑有很多，通過各種實驗方法均可體現(xiàn)出來，如在探究“溶液中離子反應(yīng)的實質(zhì)及發(fā)生條件”的實驗過程中，本節(jié)課教師可在向?qū)W生介紹手持技術(shù)通過數(shù)字化實驗，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計實驗方案來測定不同溶液反應(yīng)前后的電導(dǎo)率變化，在進行實驗設(shè)計后，學(xué)生將方案做成表格，以易于觀察記錄實驗現(xiàn)象（表2）。

這樣，學(xué)生將微觀的離子的濃度變化通過溶液電導(dǎo)率的數(shù)據(jù)變化呈現(xiàn)在自己面前，使學(xué)生能將離子間反應(yīng)的微觀過程和宏觀的物質(zhì)的性質(zhì)、實驗現(xiàn)象更好地結(jié)合起來，接著教師再強化學(xué)生對離子反應(yīng)實質(zhì)的理解和離子方程式的書寫要求，從而將宏觀、微觀和化學(xué)符號更好地加以結(jié)合。

當然，我們可以要求學(xué)生根據(jù)實驗影響因素進行分組設(shè)計，再通過實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)比較實驗方案的優(yōu)缺點，鼓勵學(xué)生提出更好的設(shè)計思路，探索更好的設(shè)計方案。這類實驗對培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、創(chuàng)新性思維均起到了積極的作用。

2.改變實驗課教學(xué)方法，促進學(xué)生自主解決問題

實驗課教學(xué)中教師應(yīng)堅持問題導(dǎo)向，注重讓學(xué)生展示解決實驗問題的策略、過程及方法，引導(dǎo)學(xué)生通過高階思維參與問題的解決過程中去，并為學(xué)生營造寬松、積極的活動氛圍。

教師幫助學(xué)生解決問題時，不是直接給出答案，而是組織學(xué)生分組自主討論，引導(dǎo)學(xué)生自己找到解決問題的辦法。

如，在探究“淀粉水解產(chǎn)物”的實驗中，學(xué)生設(shè)計了用新制氫氧化銅懸濁液來驗證淀粉水解生成了葡萄糖，實驗流程如下：

實驗中我們卻沒有看到生成磚紅色沉淀。教師就要引導(dǎo)學(xué)生從葡萄糖還原性實驗的原理來分析反應(yīng)后溶液是否呈堿性？如何驗證溶液呈堿性？實驗過程中需要增加什么環(huán)節(jié)使淀粉水解液呈堿性？通過這樣的引導(dǎo)，學(xué)生不僅學(xué)會了如何調(diào)整實驗設(shè)計方案，更重要的是體驗了問題解決的思維過程，學(xué)會了如何分析問題和解決問題。

3.改變實驗課教學(xué)內(nèi)容，促進學(xué)生主動創(chuàng)新實驗

在實驗課教學(xué)中，教師可以改變教學(xué)內(nèi)容，增加對實驗的改進創(chuàng)新欄目，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維的“火花”，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的高階思維，尤其是實驗方案的多樣性、實驗現(xiàn)象的“反常性”、實驗裝置的多用途性等的應(yīng)用更能促進學(xué)生的高階思維的提升。

例如：當學(xué)生認識了金屬鈉和水反應(yīng)的原理后，可立即啟發(fā)引導(dǎo)他們思考金屬鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)，為什么沒有轉(zhuǎn)換出銅，而是生成了藍色的絮狀沉淀，再進一步引導(dǎo)學(xué)生思考金屬鈉分別與氯化鈉溶液、氫氧化鈉溶液、鹽酸之間的反應(yīng)會是怎樣呢？這樣的問題引導(dǎo)既擴大了思維的容量，同時也使學(xué)生對已認識了的化學(xué)知識理解得更深刻和全面。又如，當學(xué)生通過實驗認識了氨氣易溶于水后，為了使學(xué)生的思維在邏輯性和深刻性上得以培養(yǎng)和發(fā)展，立即使他們思考噴泉實驗的物理原因是什么？這種物理性原因是由何種化學(xué)原因造成的？還有哪些氣體能設(shè)計噴泉實驗？這樣的思維活動能使學(xué)生更透徹地理解所學(xué)知識，并在理解的基礎(chǔ)上引伸出更深刻的結(jié)論，同時也提高了學(xué)生的思維能力。

四、反思

1.在化學(xué)實驗課的教學(xué)中發(fā)展學(xué)生的高階思維更多地還是依靠問題教學(xué)中教師的教學(xué)問題設(shè)計，但對學(xué)生參與學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計關(guān)注不夠，筆者將在教師及學(xué)生共同參與的層面開展研究，真正體現(xiàn)課堂教學(xué)角色的互換，突出學(xué)生的主體地位。

2.“自主學(xué)習(xí)”的開展是高中化學(xué)實驗課教學(xué)中實現(xiàn)學(xué)生“高階思維發(fā)展”的新路徑。促進學(xué)生高階思維，并非要設(shè)計難題，教師要選擇一定的實驗內(nèi)容，設(shè)計成不同思維層次的任務(wù)要求，激發(fā)學(xué)生進行分析、評價、創(chuàng)造等高層次思維;高階思維能力發(fā)展基于學(xué)生主體參與，設(shè)計探究性的任務(wù)，驅(qū)動學(xué)生自主探究。

3.促進學(xué)生高階思維發(fā)展不能局限于實驗課一種課型，在新授課、習(xí)題課、課外活動課上均可以嘗試，可以考慮在原先問題教學(xué)比較成熟的案例中，選取適當?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容進行設(shè)計，根據(jù)自己的思維發(fā)展近況，學(xué)生自主設(shè)計成不同層次的學(xué)習(xí)任務(wù)單，以“自主學(xué)習(xí)單”為載體推動課堂教學(xué)方式的改革，將提高學(xué)生的核心素養(yǎng)落到實處，從以“教”為中心向以“學(xué)”為中心，在課堂教學(xué)中運用“自主學(xué)習(xí)單”，引導(dǎo)學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)，促進學(xué)生高階思維，提高課堂教學(xué)的實效性。