中學化學教學中學生高階思維培養淺析

樊小英 呂天瑤 魏夢雪

摘? 要 中學生高階思維的培養日益成為中學教學的價值取向之一，是學生適應未來社會發展的關鍵。從師生關系、HPS模式、意義建構、探究性實驗課堂、巧設問題等方面出發，探究在中學化學課堂教學中如何培養學生高階思維。

關鍵詞 中學化學;高階思維;核心素養;實驗教學

1 前言

《辭海》對“思維”的解釋是：“一種人類特有的精神活動。將外在所得的表象、概念經由分析、綜合、判斷、推理等步驟的認識活動的過程。”思維具有復雜性，國內外學者普遍認同美國當代教育家布魯姆（Bloom）的教育目標分類學中的分析（analysis）、綜合（synthesis）、評價（evaluation），后被修訂為分析、評價和創造[1]。它是指發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，具體說來，包括問題求解、批判性思維和創造性、綜合運用分析性、實踐性思維能力等[2]。

2017年，教育部頒布《普通高中化學課程標準（2017年版）》，此新課標的頒布，凸顯學科核心素養的地位，可以說“素養時代已經到來”。新課標中核心素養條目3中的“分析推理”“建立邏輯關系”“揭示本質和規律”等字眼，以及核心素養條目4中的“探究”“創新”都，指向高階思維[3-4]。由此可見，對于化學從教者而言，必須重視學生高階思維的培養，切實讓高階思維培養落地化學教學實踐。

2 在化學教學實踐中培養學生高階思維的教學策略

皮亞杰認知發展階段理論指出，中學生處于形式運算階段，他們雖然已經有一定的邏輯運算能力，但是對于瑣碎的化學知識，大多數學生會選擇死記硬背，而這樣的學習方式只能發展學生的低階思維。同時，死記硬背會導致學習效率不佳，久而久之，學生的學習積極性就會下降。在傳統教學中，教師把傳授化學知識作為主要任務，記憶性學習占有很大比重，長此以往，學生學習化學的效率大大下降，究其原因，就是高階思維的培養沒有得到很好的實施。下面就如何利用各種方式有效促進學生高階思維培養進行探討。

創造寬松師生互動氛圍是高階思維發展的前提? 互動是知識建構的前提，而知識建構是發展高階思維的有效途徑[5]。社會建構主義者認為，人的活動是社會性實踐，學習不只是個人學習內容的加工，也需要學習者之間進行合作互動[6]。教育心理學相關研究也指出：在民主的師生關系中、開放的課堂環境下，學生更容易在課堂上打開思維，大膽假設、提出問題，積極參與課堂討論，積極發言、各抒己見，擦出思維的火花。一旦學生正確表達自己的想法，教師給予相應的鼓勵，他們就能感受到創新的喜悅，創造思維不斷升華。

【教學案例】

教師：同學們，咱們來看，這是氧原子的電子式，如圖1所示。

學生1：老師，氧原子最外層電子數是6，那為什么氧原子的電子式要這樣寫，而不是兩邊各三個呢（圖2）？

學生2：是啊，這個用對稱是解釋不了的吧？

學生3：對，老師，氮原子的電子式里還有三個成單電子呢。

學生4：這個記住不就好了嗎？

教師：同學們，你們的這種質疑精神非常值得贊揚，老師希望同學們可以在化學學習中多思多疑、勤學勤問，對于這個問題，我們會在選修部分“結構化學”進行詳細探究，在此咱們只作簡單分析與講解。

追根溯源與學生推理性思維的培養? 對于追根溯源應用最好的就是HPS教學模式（history， philosophy and sociology of science，科學史、科學哲學和科學社會學結合的一種教學模式）了，這種教學模式重在培養學生的批判性、創新性、人文性，而創新性思維以及批判性思維恰好是包含在高階思維要素之中。在化學教學中通過介紹科學史引入科學哲學的相關內容，讓學生以科學家的思維去思考化學知識的由來，深刻體會到知識產生的過程，當他們運用推理能力解決問題時，也就發展了問題求解能力以及推理性思維能力[7]。

以魯科版必修一第二節“研究物質性質的方法和程序”為例，引入“波義耳發現酸堿指示劑”的研究過程，旨在用歷史上科學家研究化學實驗過程中運用的方法啟迪學生，使學生掌握化學研究方法，培養學生的推理思維能力。歷史線與化學研究方法對應表如表1所示。

內容意義建構與深刻性思維的培養? 奧蘇泊爾的認知同化理論認為，學生如果把所學內容與自己的認知結構聯系起來，那么有意義學習便發生了，并能在積極的思維活動中對知識進行融會貫通。在高中化學學習中，學生存在這樣的問題：學習新知識的時候，由于舊知識的記憶已經模糊或者消失，他們沒能在已有的認知結構中找到能夠同化新知識的有關概念，而教師在講解的過程中并未注意到新舊知識之間的關聯，因此導致學生難以同化新知識，長此以往，就會對化學的認知產生“難”“多”的假象，導致很難深度思考、深度探究。故而，教師應該根據學生已有的認知結構進行教學設計，注重找出新舊知識的不同點以及銜接點，在舊知識之上進行銜接、延伸、拓展，形成系統化的知識，發展思維的深刻性。

在高中化學魯科版必修一第一章第二節“氯氣的化學性質”這一知識點的講解中，學生頭腦中已知燃燒的條件是可燃物、可燃物與氧氣接觸、溫度達到著火點，而在Cl2與金屬與非金屬反應的理解中，接觸到金屬（Fe、Cu）在Cl2中燃燒的反應，以及H2在Cl2中燃燒的反應，其中并沒有氧氣參與，就算親自做過實驗，也很難轉變“燃燒需要氧氣參與”這個前概念。因此，教師就可以引入助燃物這樣一個思維固著點，告訴學生，氧氣事實上是助燃物的一種，燃燒的條件應該是可燃物、助燃物、著火源。這樣一來，學生的思維就會自然過渡，前概念順利轉變，發展思維的深刻性。

探究性實驗課堂與學生探究性思維的培養? 化學是一門實驗型學科，學生高階思維的培養離不開化學實驗教學，化學實驗可以使學生對化學問題、化學知識的本質有更直觀的認識與更深入的思考。高考題目中每年都會有實驗探究題，這些題目大多是從體現化學的有用性以及真實性的角度出發，考查學生的探究能力。要完成這類題目，學生必須調動分析、綜合、抽象、概括等不同的思維，但是對于大多數中學生來說，這一類型的題目難度很大，原因就是探究性思維能力的缺失。因此，在教學中要引導學生以問題和假設為出發點，根據探究目的設計探究方案、進行實驗探究，這種探究意識的培養會逐漸提升與強化學生的探究性思維。

在高中化學魯科版必修一第一章第二節“鈉的性質”這一知識點講解前，先設問：水可以滅火嗎？學生根據已有知識回答：水可以滅火。接著播放消防員在鈉著火現場進行滅火的視頻，學生發現消防員并沒有用水來滅火，而是用含水量很低的冷泡沫。借此契機給學生制造認知沖突，學生產生想去探究的欲望：為什么不能用水處理鈉著火現場？引導學生假設：也許是鈉會和水反應。再進行鈉與水反應的實驗，最后得出實驗結論。

巧設開放性問題與綜合性思維的培養? 亞里士多德曾說：“思維自疑問和驚奇開始。”[8]但當下化學教學中，滿堂灌的情況屢見不鮮，教師在教學中很難調動學生的好奇心，激發學生探究的欲望。因此，教師一定要重視問題設計，問題是發展學生高階思維的著力點，一旦學生產生探究問題的驅動力，他們就會積極地搜索腦海中已有的知識，思維活躍度就會提高。

教師創設問題可以結合具體情境，在具體的情境中促進思維發展，同時要在情境中及時地提出深度化的問題。比如在學習完氯氣的性質這個知識點之后，教師可以給學生布置開放性問題：“如果你是一名工程師，要在工業中制漂白粉，你打算怎么做？你需要為你的計劃準備哪些試劑和儀器？”這樣的問題設置要比教師直接給出工業制備漂白粉的裝置圖，讓學生回答每一個儀器和試劑是用來干什么的，更能鍛煉學生猜想和創造的能力。學生的好奇心和想象力被激發，會對問題的解決更加敏感，運用綜合性思維的同時也解決了問題，二者相得益彰。

3 結語

推理性思維、發散性思維、深刻性思維、探究性思維、綜合性思維的發展均指向高階思維，教師在教學中以這些要素為出發點，可以發展學生的高階思維。中學生正處于思維發展的關鍵時期，而中學化學在中學教學中占據重要地位。因此，中學化學教學，無論是化學知識的講授，還是化學實驗的操作，都應該注重發展學生的高階思維，將高階思維的培養落實在化學教學中，促進學生的思維全面發展。

參考文獻

[1]王帥.國外高階思維及其教學方式[J].上海教育科研，2011（9）：31-34.

[2]鐘志賢.促進學習者高階思維發展的教學設計假設[J].電化教育研究，2004（12）：21-28.

[3]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：3.

[4]楊季冬，王后雄，童文昭.凸顯高階思維的化學教學：內涵、必要性和實踐策略[J].化學教學，2018（6）：37-40.

[5]鐘志賢.促進學習者高階思維發展的教學設計假設[J].電化教育研究，2004（12）：21-28.

[6]陳琦，劉儒德.教育心理學[M].2版.北京：高等教育出版社，2011：156-157.

[7]湯小梅.化學教學中高階思維訓練拓展設計[J].化學教學，2017（8）：21-24.

[8]劉倩楠.大學生設計思維能力培養的教學研究[D].上海：華東師范大學，2015.