指向高階思維的初中化學教學問題設計研究

胡寧寧

[摘要] 問題式教學對保證教學效果具有重要作用。基于高階思維的理念，從問題的不同類型出發，結合初中化學學科特點，對初中化學教學的問題設計提出相應的策略，改善初中化學學習效果，提升學生的化學綜合素養。

[關鍵詞] 問題設計;高階思維;初中化學;高質量問題

教學本身就是問題解決的認知過程。適切的化學問題能幫助學生主動建構完整的化學知識系統，推動學生高階思維的發展。

一、高階思維和問題設計的概念

高階思維是指發生在較高認知水平層次上的心智活動和綜合性能力，主要指創新能力、問題求解能力、決策力和批判性思維能力。而問題設計是以“問題”的形式組織教學內容，根據具體學科的知識點設計學習任務，讓學生突破學習的重難點，培養學生分析、評價、創新等高階思維能力。由此可見，以培養高階思維為目的的問題設計，應圍繞學科的重難點知識，設計出能體現較強綜合能力和較高認知水平的問題。高階思維發展和培養不僅需要學生學習方式的轉變，還需要教師從更高的視角、更先進的理念去設計高質量問題。

二、初中化學問題設計的現狀

筆者在線上和線下學習和研究了很多化學評優課、教研課、習題課，教師對問題的處理比以前智慧很多，學生思維品質也得到很大提升。然而，大部分教師還比較缺乏設計高質量教學問題的能力。有的教師對于系列問題的設計邏輯連貫性不夠;有的教師設計的化學教學問題結構欠合理;有的教師利用問題引導學生的力度不夠大，挖掘生成的效果不顯著;有的教師設計的教學問題指向不明確……長此以往，將嚴重影響初中化學教學質量的提高。究其原因，教師對初中化學教學僅停留在達成“基本目標”上，讓學生機械地學習、記憶、訓練，而不能基于化學核心素養視域引導學生把握知識的本質。如此，學生缺乏將知識遷移到新情境中的能力，缺乏綜合性、創新性等高階思維訓練，導致無法解決復雜的問題。

例如，教師在教學用加熱KClO3和MnO2混合物的方法制備O2的相關計算時，設計了兩個問題：制取O2的質量是多少克;計算原混合物中KClO3的質量。這兩個問題的設計目的在于幫助學生梳理化學計算的思路，進一步規范解題格式。但這仍是以訓練學生淺層思維為主的知識鞏固，并未對前后化學知識進行整合，也沒有體現初中化學學習中“數形結合”思想。如果增加一個問題“說明反應前后固體中鉀元素的質量分數變化情況”，效果就會大相徑庭。為解決這個問題，學生畫出反應前后固體的質量隨時間變化坐標圖，既可以復習基礎知識，又可以訓練其對圖標和文字的轉換能力，提升他們解決問題能力和知識遷移能力。因此，教師應緊扣教學目標，熟知高質量問題的不同類型，深挖與之符合的、能發展高階思維的生長點，設計出適切的高質量問題，從而發展學生高階思維能力。

三、初中化學高質量問題設計類型及策略

高質量問題，應注重知識的整合與聯結、遷移和應用，能串聯起學生的“已知”和“未知”，是高階思維教學的抓手和著力點。為提高初中學生不同的化學高階思維能力，可以設計以下類型的高質量問題。

1.遞進性問題助內化

遞進性問題圍繞專題復習內容對問題做整體設計，由淺到深，由易到難。這類問題設計有助于學生更好地內化所學知識，在層層遞進中培養學生的應用意識和問題求解能力。

例如，在復習“水的組成”時，教師圍繞水的知識設計遞進性問題：（1）哪些實驗可以證明水的組成？

（2）水的蒸發和水的電解有什么區別？以氫氣的燃燒為例說明水是由氫、氧元素組成的。（3）哪些實驗證據可以證明水分子中氫、氧原子的個數比為2：1？（4）有水生成的反應有哪些？有水參加的反應有哪些？水在化學實驗中有什么作用？設計這些問題，旨在從水的宏觀變化到微觀解析，再到化學符號的復習。通過層層遞進，不僅對化學語言三重表征進行鞏固，還幫助學生深入思考，從水的組成、結構、性質、用途、凈化等多角度認識水，完善自己的知識體系，促進化學知識內化，形成如何復習同一類物質的思維。由此，提高學生運用知識的能力和問題求解能力，體現學生高階思維培育。

2.遷移性問題重聯系

問題設計不能僅局限于一個知識點。教師應幫助學生理解知識間的內在聯系，從而找到新知識的生長點，設計出導向性的問題，對已學知識批判性反思，抑或對未學知識正遷移，逐步完善認知網絡，同時培養學生聯系運用新舊知識、解決實際問題的能力。

例如，在復習專題“物質的鑒別和檢驗”時，教師設計以下問題：（1）已知一袋無標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？學生由問題（1）總結出加水是鑒別常用固體的一般方法，若直接運用到問題（2）顯然無法解決。此時，學生在教師的啟發下關聯問題（1）的現象，并很快遷移到問題（2），從物質間的反應現象中找到解決辦法，繼而總結出無試劑鑒別的一般方法。在“物質的鑒別和檢驗”中設計這樣的遷移性問題，是因為知識點本身承載了化學學科物質變化、符號表征、實驗與探究等多維度素養培育目標，又符合“真實情境下的問題解決”。以問題驅動促進學生的遷移應用，有助于學生聯結教材和生活實際，培養解決實際問題的能力，充分發展學生的高階思維。

3.探究性問題育能力

探究性問題需要學生深入思考，運用已有的知識大膽猜想和假設，再通過實驗加以驗證，讓學生體驗科學研究的思路，培養探究能力和創新能力。

例如，在“氧氣的實驗室制取與性質”實驗研究中，學生幾乎都能觀察到細鐵絲在氧氣中燃燒產生火星四射的現象。教師提問：細鐵絲在氧氣中燃燒為什么會火星四射？學生沉思無解時，教師展示事先查閱的資料：含碳細鐵絲燃燒時，其中的炭粒生成的CO2氣體在熔融液態物質中形成氣泡，熔融液態物質因氣泡炸裂引起火星四射的現象。學生注意到其中炭粒在這里的關鍵作用，教師追問“我們能否驗證火星四射的解釋是否正確”，并提醒學生關注科學探究步驟。學生積極思考，紛紛提出猜想，經討論后設計分組對比實驗方案。他們通過不斷實驗、糾正，最終確定了用長短相等、粗細相同的含碳細鐵絲和不含碳細鐵絲，分別在足量氧氣（用可控制氧氣流量速度的氧氣瓶）中燃燒的改進實驗方案，驗證了火星四射的原因。由此可見，教師并不滿足于教材實驗活動目標“觀察到火星四射”，而是從學生印象最深刻的現象出發，深入挖掘“實驗與研究”核心素養目標，激發學生深入思考、探究火星四射的原因，并讓學生自主通過實驗驗證。此類探究性問題的設計，旨在讓學生完整體驗科學研究的過程，不斷拓展、完善其知識結構，鍛煉他們的探究能力、實驗操作能力、創新能力等，有效促進初中化學高階思維的發展。

初中化學教學中的問題設計直接關系到教學的效益與品質。教師應結合學生的學習特點，精心設計適度性、探索性、生活化、開放性等問題，充分發揮問題的導向作用，鼓勵學生積極參與教學活動，培養學生化學高階思維、關鍵能力和必備品格，實現化學學科育人的最終目的。