指向高階思維的初中化學(xué)教學(xué)問題設(shè)計(jì)研究

胡寧寧

[摘要] 問題式教學(xué)對(duì)保證教學(xué)效果具有重要作用?；诟唠A思維的理念，從問題的不同類型出發(fā)，結(jié)合初中化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，對(duì)初中化學(xué)教學(xué)的問題設(shè)計(jì)提出相應(yīng)的策略，改善初中化學(xué)學(xué)習(xí)效果，提升學(xué)生的化學(xué)綜合素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞] 問題設(shè)計(jì);高階思維;初中化學(xué);高質(zhì)量問題

教學(xué)本身就是問題解決的認(rèn)知過程。適切的化學(xué)問題能幫助學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)完整的化學(xué)知識(shí)系統(tǒng)，推動(dòng)學(xué)生高階思維的發(fā)展。

一、高階思維和問題設(shè)計(jì)的概念

高階思維是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動(dòng)和綜合性能力，主要指創(chuàng)新能力、問題求解能力、決策力和批判性思維能力。而問題設(shè)計(jì)是以“問題”的形式組織教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)具體學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生突破學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)新等高階思維能力。由此可見，以培養(yǎng)高階思維為目的的問題設(shè)計(jì)，應(yīng)圍繞學(xué)科的重難點(diǎn)知識(shí)，設(shè)計(jì)出能體現(xiàn)較強(qiáng)綜合能力和較高認(rèn)知水平的問題。高階思維發(fā)展和培養(yǎng)不僅需要學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，還需要教師從更高的視角、更先進(jìn)的理念去設(shè)計(jì)高質(zhì)量問題。

二、初中化學(xué)問題設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

筆者在線上和線下學(xué)習(xí)和研究了很多化學(xué)評(píng)優(yōu)課、教研課、習(xí)題課，教師對(duì)問題的處理比以前智慧很多，學(xué)生思維品質(zhì)也得到很大提升。然而，大部分教師還比較缺乏設(shè)計(jì)高質(zhì)量教學(xué)問題的能力。有的教師對(duì)于系列問題的設(shè)計(jì)邏輯連貫性不夠;有的教師設(shè)計(jì)的化學(xué)教學(xué)問題結(jié)構(gòu)欠合理;有的教師利用問題引導(dǎo)學(xué)生的力度不夠大，挖掘生成的效果不顯著;有的教師設(shè)計(jì)的教學(xué)問題指向不明確……長(zhǎng)此以往，將嚴(yán)重影響初中化學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提高。究其原因，教師對(duì)初中化學(xué)教學(xué)僅停留在達(dá)成“基本目標(biāo)”上，讓學(xué)生機(jī)械地學(xué)習(xí)、記憶、訓(xùn)練，而不能基于化學(xué)核心素養(yǎng)視域引導(dǎo)學(xué)生把握知識(shí)的本質(zhì)。如此，學(xué)生缺乏將知識(shí)遷移到新情境中的能力，缺乏綜合性、創(chuàng)新性等高階思維訓(xùn)練，導(dǎo)致無法解決復(fù)雜的問題。

例如，教師在教學(xué)用加熱KClO3和MnO2混合物的方法制備O2的相關(guān)計(jì)算時(shí)，設(shè)計(jì)了兩個(gè)問題：制取O2的質(zhì)量是多少克;計(jì)算原混合物中KClO3的質(zhì)量。這兩個(gè)問題的設(shè)計(jì)目的在于幫助學(xué)生梳理化學(xué)計(jì)算的思路，進(jìn)一步規(guī)范解題格式。但這仍是以訓(xùn)練學(xué)生淺層思維為主的知識(shí)鞏固，并未對(duì)前后化學(xué)知識(shí)進(jìn)行整合，也沒有體現(xiàn)初中化學(xué)學(xué)習(xí)中“數(shù)形結(jié)合”思想。如果增加一個(gè)問題“說明反應(yīng)前后固體中鉀元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化情況”，效果就會(huì)大相徑庭。為解決這個(gè)問題，學(xué)生畫出反應(yīng)前后固體的質(zhì)量隨時(shí)間變化坐標(biāo)圖，既可以復(fù)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)，又可以訓(xùn)練其對(duì)圖標(biāo)和文字的轉(zhuǎn)換能力，提升他們解決問題能力和知識(shí)遷移能力。因此，教師應(yīng)緊扣教學(xué)目標(biāo)，熟知高質(zhì)量問題的不同類型，深挖與之符合的、能發(fā)展高階思維的生長(zhǎng)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出適切的高質(zhì)量問題，從而發(fā)展學(xué)生高階思維能力。

三、初中化學(xué)高質(zhì)量問題設(shè)計(jì)類型及策略

高質(zhì)量問題，應(yīng)注重知識(shí)的整合與聯(lián)結(jié)、遷移和應(yīng)用，能串聯(lián)起學(xué)生的“已知”和“未知”，是高階思維教學(xué)的抓手和著力點(diǎn)。為提高初中學(xué)生不同的化學(xué)高階思維能力，可以設(shè)計(jì)以下類型的高質(zhì)量問題。

1.遞進(jìn)性問題助內(nèi)化

遞進(jìn)性問題圍繞專題復(fù)習(xí)內(nèi)容對(duì)問題做整體設(shè)計(jì)，由淺到深，由易到難。這類問題設(shè)計(jì)有助于學(xué)生更好地內(nèi)化所學(xué)知識(shí)，在層層遞進(jìn)中培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識(shí)和問題求解能力。

例如，在復(fù)習(xí)“水的組成”時(shí)，教師圍繞水的知識(shí)設(shè)計(jì)遞進(jìn)性問題：（1）哪些實(shí)驗(yàn)可以證明水的組成？

（2）水的蒸發(fā)和水的電解有什么區(qū)別？以氫氣的燃燒為例說明水是由氫、氧元素組成的。（3）哪些實(shí)驗(yàn)證據(jù)可以證明水分子中氫、氧原子的個(gè)數(shù)比為2：1？（4）有水生成的反應(yīng)有哪些？有水參加的反應(yīng)有哪些？水在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有什么作用？設(shè)計(jì)這些問題，旨在從水的宏觀變化到微觀解析，再到化學(xué)符號(hào)的復(fù)習(xí)。通過層層遞進(jìn)，不僅對(duì)化學(xué)語言三重表征進(jìn)行鞏固，還幫助學(xué)生深入思考，從水的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途、凈化等多角度認(rèn)識(shí)水，完善自己的知識(shí)體系，促進(jìn)化學(xué)知識(shí)內(nèi)化，形成如何復(fù)習(xí)同一類物質(zhì)的思維。由此，提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力和問題求解能力，體現(xiàn)學(xué)生高階思維培育。

2.遷移性問題重聯(lián)系

問題設(shè)計(jì)不能僅局限于一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。教師應(yīng)幫助學(xué)生理解知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系，從而找到新知識(shí)的生長(zhǎng)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出導(dǎo)向性的問題，對(duì)已學(xué)知識(shí)批判性反思，抑或?qū)ξ磳W(xué)知識(shí)正遷移，逐步完善認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)系運(yùn)用新舊知識(shí)、解決實(shí)際問題的能力。

例如，在復(fù)習(xí)專題“物質(zhì)的鑒別和檢驗(yàn)”時(shí)，教師設(shè)計(jì)以下問題：（1）已知一袋無標(biāo)簽的白色固體可能是氯化鈉、無水硫酸銅、氫氧化鈉中的一種，如何鑒別？（2）有四瓶溶液，分別是氯化鋇溶液、氫氧化鈉溶液、稀鹽酸溶液、碳酸鈉溶液，在無其他試劑的情況下如何鑒別？學(xué)生由問題（1）總結(jié)出加水是鑒別常用固體的一般方法，若直接運(yùn)用到問題（2）顯然無法解決。此時(shí)，學(xué)生在教師的啟發(fā)下關(guān)聯(lián)問題（1）的現(xiàn)象，并很快遷移到問題（2），從物質(zhì)間的反應(yīng)現(xiàn)象中找到解決辦法，繼而總結(jié)出無試劑鑒別的一般方法。在“物質(zhì)的鑒別和檢驗(yàn)”中設(shè)計(jì)這樣的遷移性問題，是因?yàn)橹R(shí)點(diǎn)本身承載了化學(xué)學(xué)科物質(zhì)變化、符號(hào)表征、實(shí)驗(yàn)與探究等多維度素養(yǎng)培育目標(biāo)，又符合“真實(shí)情境下的問題解決”。以問題驅(qū)動(dòng)促進(jìn)學(xué)生的遷移應(yīng)用，有助于學(xué)生聯(lián)結(jié)教材和生活實(shí)際，培養(yǎng)解決實(shí)際問題的能力，充分發(fā)展學(xué)生的高階思維。

3.探究性問題育能力

探究性問題需要學(xué)生深入思考，運(yùn)用已有的知識(shí)大膽猜想和假設(shè)，再通過實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究的思路，培養(yǎng)探究能力和創(chuàng)新能力。

例如，在“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)研究中，學(xué)生幾乎都能觀察到細(xì)鐵絲在氧氣中燃燒產(chǎn)生火星四射的現(xiàn)象。教師提問：細(xì)鐵絲在氧氣中燃燒為什么會(huì)火星四射？學(xué)生沉思無解時(shí)，教師展示事先查閱的資料：含碳細(xì)鐵絲燃燒時(shí)，其中的炭粒生成的CO2氣體在熔融液態(tài)物質(zhì)中形成氣泡，熔融液態(tài)物質(zhì)因氣泡炸裂引起火星四射的現(xiàn)象。學(xué)生注意到其中炭粒在這里的關(guān)鍵作用，教師追問“我們能否驗(yàn)證火星四射的解釋是否正確”，并提醒學(xué)生關(guān)注科學(xué)探究步驟。學(xué)生積極思考，紛紛提出猜想，經(jīng)討論后設(shè)計(jì)分組對(duì)比實(shí)驗(yàn)方案。他們通過不斷實(shí)驗(yàn)、糾正，最終確定了用長(zhǎng)短相等、粗細(xì)相同的含碳細(xì)鐵絲和不含碳細(xì)鐵絲，分別在足量氧氣（用可控制氧氣流量速度的氧氣瓶）中燃燒的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證了火星四射的原因。由此可見，教師并不滿足于教材實(shí)驗(yàn)活動(dòng)目標(biāo)“觀察到火星四射”，而是從學(xué)生印象最深刻的現(xiàn)象出發(fā)，深入挖掘“實(shí)驗(yàn)與研究”核心素養(yǎng)目標(biāo)，激發(fā)學(xué)生深入思考、探究火星四射的原因，并讓學(xué)生自主通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。此類探究性問題的設(shè)計(jì)，旨在讓學(xué)生完整體驗(yàn)科學(xué)研究的過程，不斷拓展、完善其知識(shí)結(jié)構(gòu)，鍛煉他們的探究能力、實(shí)驗(yàn)操作能力、創(chuàng)新能力等，有效促進(jìn)初中化學(xué)高階思維的發(fā)展。

初中化學(xué)教學(xué)中的問題設(shè)計(jì)直接關(guān)系到教學(xué)的效益與品質(zhì)。教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)適度性、探索性、生活化、開放性等問題，充分發(fā)揮問題的導(dǎo)向作用，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與教學(xué)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)高階思維、關(guān)鍵能力和必備品格，實(shí)現(xiàn)化學(xué)學(xué)科育人的最終目的。