開探究之路 求素養之實
——高階思維在化學課堂的實踐

劉 成

(江蘇省睢寧縣李集中學 221221)

傳統的化學教學注重對已有知識的理解和運用，核心素養下的課程理念要求轉向素養為核心，轉向培養學生的一種高階思維能力.高階思維需要能夠在對知識理解的基礎之上去分析、探究、評價、創新等.問題的解決方案通常也不是唯一的.新課程標準突出了創新意識和證據推理能力的培養，這些核心素養的培養都是需要學生通過探究活動來完成.作為高中化學教師，在平時的教育教學過程中時刻想著如何讓學生主動參與課堂討論，自主去探究疑難問題，積極的進行實踐探索.讓學生養成良好的課堂探究習慣，讓新課標提出的探究合作學習方式得到充分的落實,這也是培養學生高階思維中的一種能力.

1 激發探究，巧設問題

化學學科核心素養的培養必須以具體的化學知識為載體，通過巧妙的問題設計，激發學生的探究興趣，讓學生在化學知識學習過程中體會學科核心素養的內涵，切實培養和提升學生的化學核心素養.

如蘇教版化學2“煤的綜合利用 苯”中“苯的分子結構”既是這節課的重點也是本節課的教學難點.課堂中如何更好地讓學生理解苯的分子結構，從而為接下來苯的化學性質的學習做好鋪墊，成為本節課教學成敗的關鍵.為了突破難點，筆者設計了以下幾個步驟，以求能夠提高課堂教學效益.

1.1 提出問題

從凱庫勒式來看，苯的分子中是碳碳單鍵和碳碳雙鍵交替排列的，也就是說苯分子中存在碳碳雙鍵，那么如何去檢驗呢？

對于碳碳雙鍵的性質，學生根據學過的乙烯知識基礎，可以作出如下的設計：分別向苯中滴加酸性高錳酸鉀溶液和溴水，觀察酸性高錳酸鉀溶液和溴水是否褪色.根據乙烯的性質知道，乙烯可以使酸性高錳酸鉀溶液和溴水褪色，這是碳碳雙鍵典型的化學性質.既然苯分子中存在碳碳雙鍵，那么苯也應該能使酸性高錳酸鉀溶液和溴水褪色，事實是這樣的嗎？

1.2 實驗驗證

提供給學生如下藥品：苯、酸性高錳酸鉀溶液、溴水.請學生自己動手實驗來探究完成剛才提出的驗證方案.

學生進行分組實驗：在2支試管中各加入2mL苯，向其中1支試管加入幾滴酸性高錳酸鉀溶液，向另1支試管中加入1mL溴水，振蕩靜置，觀察實驗現象.通過實驗，學生并未觀察到酸性高錳酸鉀溶液和溴水褪色，原因是什么呢？此時學生會產生困惑，通過思考很快便可以得出苯的結構中不存在碳碳雙鍵.那么苯的結構到底是什么樣的？

這時，教師可以展示苯的分子結構模型，通過苯分子的平面正六邊形結構，幫助學生分析苯的結構特點，進一步指出苯分子中的6個碳原子之間的共價鍵完全相同，這是一種介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的獨特的共價鍵.

1.3 追問提升

根據苯的分子結構特點分析，鄰二甲苯是否存在同分異構體呢？

學生根據剛才的學習，不難得出苯中既然不存在碳碳單鍵和碳碳雙鍵交替排列的現象，那么鄰二甲苯就只有一種結構.

教學中教師創設問題的情境，通過提出問題、實驗驗證、追問提升等環節可以激發學生的探究欲望.通過分析引導，實驗探究，初步讓學生形成了探究的理念，訓練了學生的一種探究思維能力.通過學生自己設計方案推測苯的分子結構，自己動手實驗去驗證自己的方案，可以更好地調動學生的主動性和積極性.當學生發現驗證實驗與自己的推測產生矛盾時，進一步激發了學生的探知欲和對學習苯的結構的興趣.通過如此的課堂設計，不僅能夠讓學生深刻理解苯的結構特點，為苯的化學性質的學習打下良好的基礎，還能夠培養學生的“宏觀辨識與微觀探析”、“證據推理與模型認知”等核心素養.

2 實驗探究，培養創新

化學是一門以實驗為基礎的學科.在化學課堂教學過程中引導學生通過實驗探究，特別是將書本上的實驗進行一定的改進創新，有利于學生分析和解決問題，培養學生創新思維，有助于學生科學精神的養成.

比如在“二氧化硫的性質”教學中，二氧化硫的化學性質實驗比較多，而且書本上的實驗不太好做.另外二氧化硫有刺激性的氣味且有毒，如果課堂上隨制隨做的話，會造成教室里充滿刺激性有毒氣體，影響學生的健康且實驗效果較差.筆者在教學中做了如下的實驗改進：(1)課前先在實驗室用空純凈水瓶收集滿一瓶二氧化硫，再用醫用針管收集幾針筒二氧化硫備用.(2)分別將氯水、酸性高錳酸鉀溶液、品紅溶液裝入西林瓶中.(3)課堂中完成以下實驗，①向盛有二氧化硫的空純凈水瓶加入適量蒸餾水并迅速蓋上瓶蓋；②分別將針管中的二氧化硫壓入裝有氯水、酸性高錳酸鉀溶液的西林瓶中；③再將針管中的二氧化硫壓入裝有品紅溶液的西林瓶中，然后再在酒精燈上加熱.學生通過觀察到純凈水瓶癟了可以得出二氧化硫易溶于水；通過觀察西林瓶中氯水、酸性高錳酸鉀溶液褪色得出二氧化硫具有還原性；通過觀察西林瓶中品紅溶液褪色，加熱以后又恢復紅色，得出二氧化硫的漂白性及漂白原理，然后再由小組討論探究二氧化硫的漂白與氯水漂白原理的不同以及二氧化硫的漂白性與還原性的區別.通過如此實驗改進，選擇身邊常見的用品——純凈水瓶、針管和西林瓶，既簡單易操作又現象明顯便于學生觀察且不會造成污染.學生在好奇的目光中既印象深刻地學習了二氧化硫的性質，又在不知不覺中培養了創新思維.

3 自主探究，注重主體

自主探究性學習注重以學生為主體，以課堂自主探究為中心，強調問題的解決過程，關注為學生的終身發展奠基.學生能通過主動思考探究而得到答案，強調學生的主體性，學習的主動性和獨立性，通過探究的過程中遇到問題去主動尋找解決問題的一般思維路徑.高中生已近成年，自主探究的培養有助于提高學生的探究意識和思維能力，也有利于幫助學生領會到學習的價值，學習的根本目的是去解決問題.如果沒有自主探究能力就缺乏主動去解決問題的意愿.在高中化學中，各種化學原理及化學規律需要學習掌握，有了自主探究能力就能在遇到問題時對相似的問題做出總結歸納，學習一種物質的化學性質而拓展到相關物質的化學性質，找到化學知識內在的聯系.高中化學知識點多且雜，掌握起來很困難，就更需要學生能去主動探究、總結，尋找到其中的內在邏輯.

如在學習濃硫酸強氧化性的知識時，提出問題：如何證明濃硫酸具有強氧化性？濃硫酸起強氧化性的元素是什么呢？能否設計實驗去驗證？學生通過自主探究進行分組實驗：將濃硫酸、稀硫酸分別與銅加熱觀察實驗現象.根據現象：銅與稀硫酸不反應，與濃硫酸能反應產生了有刺激性氣味的氣體.進一步將產生的氣體通入品紅溶液中，發現品紅溶液褪色.學生通過如此探究便不難得出濃硫酸具有強氧化性的原因與濃硫酸中的+6價硫元素有關，與濃硫酸中的氫元素無關.同樣在以后學習濃、稀硝酸強氧化性的知識時便可以采用同樣的探究自主歸納總結出其中的聯系.

4 鼓勵探究，掌握規律

化學核心素養的培養更重要的是體現在學生的思維能力培養上，培養學生的思維能力，需要教師在課堂上鼓勵學生通過探究抓住化學學科內在的變化規律.新課程標準提出化學學科需要培養“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養.研究物質的性質時，首先需要去探究物質的內部結構，因為結構決定著物質的性質.結構是微觀的，性質是宏觀的，通過探析物質的微觀結構，可以更準確地去研究物質的性質以及進一步分析物質的用途.

如氮元素原子核外有2個電子層，最外層有5個電子，在元素周期表中位于第二周期第ⅤA族.學生不難從元素周期表的位置以及最外層容易得到3個電子分析得出結論：氮元素的非金屬性較強，氮氣應該較活潑.而事實上生活中經常使用氮氣作為保護氣，這是為什么呢？學生進一步通過氮氣的結構分析，存在N≡N共價鍵，鍵能較大，所以不活潑.然而氮元素畢竟是非金屬性較強的元素，所以氮氣在一定的條件下仍然能夠發生相應的化學反應.如工業上用氮氣和氫氣在高溫高壓及催化劑的作用下合成氨，很明顯從反應條件來看，反應變得困難了.學生在明白了氮氣有關反應的特征之后，就容易理解氮氣是在常溫下可以作為保護氣.一旦條件改變，N≡N共價鍵也可能會被破壞，從而會表現出較活潑的另一面性質.

化學學科中蘊含著豐富的內在規律，其核心是變化.無論是原子守恒還是電子守恒；無論是吸熱反應還是放熱反應；無論是化學平衡還是溶解平衡，在課堂上鼓勵學生將復雜的變化從不同的角度分類探究，掌握不同變化的內在規律，這是化學核心素養的要求，也是培養了學生高階思維的一種能力.

綜上，自主探究性學習是當前化學課堂中一種較為科學的教學模式.它不僅能夠讓學生初步形成探究的理念，培養探究的思維能力，調動學生的積極性，幫助學生樹立正確的學習觀.還能夠讓教師在化學教學中完成對學生學科核心素養的培養，在高中化學課堂上定能起到舉足輕重的作用和收到意想不到的教學效果.