淺析高中化學實驗教學中深度學習與高階思維的培養(yǎng)

朵吉華

一、 引言

近些年來，我國教育領域改革逐漸加深，在這一背景下，高中化學實驗教學面臨著更高的要求，但從實際情況來看，在實際教學過程中依然面臨著一定的不利因素，基于此，有必要對其展開更深層次的探究，以更好地滿足高中生化學實驗深度學習的要求，促進學生高階思維的形成。

二、 高中化學實驗教學現(xiàn)狀探究

筆者詳細分析了高中化學實驗教學的實際情況，發(fā)現(xiàn)在當前深化開展教學改革的過程中，各個化學老師已經(jīng)基本上意識到了實驗教學創(chuàng)新改革的價值，并已經(jīng)著手在教學組織活動上做出了一定的改變，在此基礎上形成了新的教學改革方案。但結合目前高中階段化學實驗教學具體狀況可以明確，教師并沒有真正采取措施加強對學生創(chuàng)新意識以及科學探究能力的培養(yǎng)，整體面臨著一定的滯后性，學生在化學實驗教學活動中大多只能被動地看和聽，未充分調動起主觀能動性自覺主動地參與到其中，學生主要是對實驗進行模仿，這種學習方式比較淺層，難以達到深度學習的效果，長此以往勢必會導致學生失去創(chuàng)新以及自主探究能力，影響高中生化學核心素養(yǎng)的培養(yǎng)效果，也難以實現(xiàn)培養(yǎng)學生高階思維的目標。

三、 新課程標準下高中化學實驗教學要求

在我國教育領域不斷深化改革的過程中，對高中化學實驗教學提出了更高的要求，高中生在掌握基礎化學實驗知識的同時還應當形成深度學習的能力和高階思維能力，為其化學核心素養(yǎng)的培養(yǎng)以及后續(xù)更深層次知識的學習奠定堅實的基礎。

(一)深度學習

深度學習的特征包括以下幾方面：首先，學生在進行化學實驗學習的過程中應當積極主動地參與到各種合作中展開學習，進而高質量地完成學習任務，并在實驗過程中自主描述所面臨的各種問題，深入開展與同學和教師之間的交流和探討。通過分析理解對化學知識本質進行充分的掌握，并養(yǎng)成批判意識和習慣，針對所接收的新信息和新知識進行合理質疑，實現(xiàn)對新知識的深度思考。其次，深度學習認為學生應當能夠將各個信息和知識有效聯(lián)系起來，繼而對其固有的認知結構進行優(yōu)化調整，強化推動再建構。例如，學生在學習新知識的過程中自覺在其中融入以往所學過的舊知識，進而在腦海中思考二者異同，這樣不僅能夠對舊知識起到一定的鞏固作用，還可以實現(xiàn)對新知識的深度思考。與此同時，學生還應當將化學同其他學科有效結合起來，例如可以使用生物和物理知識進行化學知識學習。最后，學習者在深度學習的過程中應當能夠促進知識遷移，并將所學知識應用在現(xiàn)實問題的解決上，在學習過程中，學習者需要實時動態(tài)地對學習結果和過程進行充分的反思，持續(xù)對其進行深度思考分析。

(二)高階思維

高階思維是一種相對低水平思維而言的思維，高階思維的培養(yǎng)可以在極大程度上促進學習者思考力的提升，在當前社會發(fā)展中有著重要作用。相關學者認為高階思維本質上是一種綜合性能力，學習者應當基于各種復雜并真實的任務情境使用多重評價標準，在自我反思的基礎上進行決策，高效處理各種復雜的問題。由此可見，可以將高階思維總結成學習者所具有的自我反思能力、創(chuàng)造力以及具體問題的解決能力。

從化學實驗教學的角度來看，教師所要培養(yǎng)學生的高階思維能力主要指的是學生在化學實驗的過程中所體現(xiàn)出來的情境分析能力、實驗設計和探究能力以及實驗現(xiàn)象分析批判以及評價能力。其中情境分析能力主要指的是學生在面對復雜情境時所具有的分析能力，在此基礎上提出相應的問題，并基于情境條件對適當?shù)膶嶒灧椒ㄟM行分析，這一過程中可以充分展現(xiàn)出學生在結構不良問題方面的分析能力以及創(chuàng)造力；對實驗設計能力來說，其要求學生能夠在相應的情境所提供的條件下，針對實驗方法和步驟進行合理規(guī)劃，同時還要根據(jù)實際情況采取一定的優(yōu)化措施，這一過程能夠展現(xiàn)出學生優(yōu)化問題并對資源展開綜合分析以及整合的能力；批判和評價要求學生在完成化學實驗之后能夠詳細描述實驗現(xiàn)象，并對實驗過程展開反思。

四、 高中化學實驗教學中深度學習與高階思維的培養(yǎng)路徑和優(yōu)化措施分析

(一)培養(yǎng)路徑

1. 基于高階思維，優(yōu)化設計教學目標

在高中化學實驗教學中應用深度學習理論可以有效轉變學生的化學學習態(tài)度，對學生學習能力的提升以及全面發(fā)展有著推動作用。具體來看，應當立足于培養(yǎng)創(chuàng)新意識和強化學生科學探究的實際要求優(yōu)化開展教學目標的設計工作，基于高階思維明確學生的培養(yǎng)目標，并保障目標具有一定的深度。在此基礎上給予學生科學的教學指引，加強對學生實驗分析能力的培養(yǎng)，切實提高學生創(chuàng)新和實驗結果評價能力。對高中階段的化學教學來說，元素化合物是其中比較關鍵的內容，同時還是幫助學生開展化學實驗以及理解化學概念原理的重要基礎。教師在進行實驗教學的過程中應當對知識進行整合，以支撐學生展開更加系統(tǒng)化的學習。

以二氧化硫和硝酸性質這一知識點為例，教師所設計的實驗便可以實現(xiàn)對二氧化硫制備以及性質的有效整合，鼓勵學生對實驗現(xiàn)象進行觀察，充分同化學方程式相結合對其實質進行分析，方便學生對其產(chǎn)生更加系統(tǒng)化的理解，進而根據(jù)現(xiàn)象展開案例分析，在明白化學現(xiàn)象表象的同時深入探究其產(chǎn)生原因。例如在進行“葡萄糖”相關知識點實驗教學的過程中，教師便可以將“引導學生明確葡萄糖結構、性質和用途之間關系”作為教學目標，讓學生逐步產(chǎn)生控制實驗條件的意識，為學生構建高階實驗思維模型奠定堅實的基礎，此舉能夠提高學生創(chuàng)新意識和高階思維能力的培養(yǎng)效果，為高中生化學學科核心素養(yǎng)的形成創(chuàng)造良好的條件。

2. 圍繞深度參與，合理設置實驗問題

深度學習勢必要有高階思維的參與，在此過程中，相對低階思維而言，高階思維所占比例相對較高，而且若想真正實現(xiàn)深度學習的目標，還應當注重高階思維參與的全面性。具體來看，高中化學教師應當圍繞著上述目標設置更加具有挑戰(zhàn)性的學習主題和實驗問題，教師應當注意問題設置的針對性，不能一味盲目追求難度，應當確保其能夠充分同當前課程標準要求相適應，并與教材中的實驗內容相契合，并確保學校當前所具有的實驗裝置等條件可以滿足實驗教學需求。教師還應當深入了解學生現(xiàn)有學習能力和當前知識掌握情況，進而綜合考慮各方面影響因素對實驗內容進行拔高。

以“鈉和水反應”實驗教學為例，教師可以按照如下步驟進行問題設置：首先，讓學生回想已經(jīng)學過的知識對鈉和水反應后所生成的產(chǎn)物進行預測，并將學生預測的結果匯總，體現(xiàn)在黑板或多媒體設備上。其次，引導學生針對各個產(chǎn)物的檢驗方法展開相互交流和討論，基于此進行實驗方案設計，在正式開展實驗之前對有可能會產(chǎn)生的實驗現(xiàn)象進行預測，并以小組為單位展開實驗活動。最后，教師需要學生對實驗現(xiàn)象進行分析，得出結論。在這一系列環(huán)節(jié)中，挑戰(zhàn)點在于讓學生基于現(xiàn)有知識基礎對反應產(chǎn)物進行預測，在以往的學習活動中，學生對化學物質分類、氧化還原反應以及化學反應已經(jīng)有了基本的認識，但若想真正實現(xiàn)對其的整合與綜合應用進而得出預測結果依然有較大的難度。因此，教師應當充分發(fā)揮自身的引導作用，幫助學生在復雜知識點中進行重新整理、聯(lián)系建構，最終達到準確預測的效果，與此同時，這一階段還能夠幫助學生對其知識點的認識思路有更深入的解讀。

除此以外，其挑戰(zhàn)點還在于讓學生基于預測結果明確檢驗方法、對實驗方案進行設計，所以學生需要針對以往所學知識展開整合工作，為其后續(xù)的遷移應用創(chuàng)造良好的條件。學生在這一過程中應當具有觀察、聯(lián)系建構以及解釋說明等能力。所以在該實驗教學活動中盡管設置了兩個挑戰(zhàn)點，但若是教師能夠充分引導，再加上學生高階思維能力的全面參與，可以幫助學生順利開展實驗。此外，該實驗是建立在學生固有知識基礎上的，而其相對學生的學習能力來說又更高，由此可見該實驗教學能夠很好地維持在學生發(fā)展區(qū)范圍內。與此同時，該實驗的設置非常符合課程標準，這種問題設置模式能夠提升學生高階思維的運用能力，實現(xiàn)對學習過程的全面參與，真正達到深度學習的效果。

3. 聚焦遷移應用，科學創(chuàng)設教學情境

在深度學習理論下，學生在面對問題的情況下可以調動起自身主觀能動性使用已有的知識解決問題，所以教師應當根據(jù)遷移應用的要求對教學情境進行合理創(chuàng)設，確保其具有一定的復雜性和真實性，為學生提供更加直觀的體驗，真正融入情境中對知識產(chǎn)生更為深層次的理解，并促進知識和情境之間的有機結合，達到知識遷移應用的效果。從本質上來看，知識具有情境性，將知識學習放在特定情境中不僅可以提升學生的學習積極性和參與感，還能夠充分發(fā)揮情境的作用支撐學生進行知識建構，將抽象的知識同現(xiàn)實生活結合起來，以提升化學知識在現(xiàn)實生活中的應用能力。

以“鐵鹽和亞鐵鹽檢驗和轉換”相關知識點的實驗為例，教師便可以在正式開展實驗教學之前進行情境創(chuàng)設，將其作為課堂導入。“人體本身需要一定的微量元素，鐵元素便是其中之一，但當前全世界范圍內普遍存在著缺鐵性貧血等病癥，為了有效保障人體所需，一些人開始服用琥珀酸亞鐵以及葡萄糖酸亞鐵等補鐵劑，這也印證了在補鐵時所補充的基本上是亞鐵離子。”以這一情境作為切入點，鼓勵學生自主思考以下幾個問題：“如何對補鐵劑中是否存在亞鐵離子進行檢驗？”“如何判定其中是否只包括亞鐵離子？”基于情境提出問題，讓學生帶著問題投入實驗探究中，構建化學知識和現(xiàn)實生活之間的聯(lián)系，此舉可以促進學生的深度思考，并且能夠充分適應高階思維能力培養(yǎng)的相關要求。

4. 形成深度反思，構建多元評價體系

針對深度學習教學設計而言，持續(xù)性評價是其中至關重要的組成部分，所以為了實現(xiàn)深度學習的目標，則應當引導學生在開展化學實驗教學的過程中對實驗中所出現(xiàn)的各種異常現(xiàn)象進行及時發(fā)現(xiàn)和分析，并對最終的實驗結論和所歸納的物質變化規(guī)律展開反饋評價工作，充分落實對各種問題的反思與整理。因此，為了進一步增加學生的學習深度勢必要保證評價工作的高質量開展，除此以外，深度學習理論要求學生本身有扎實的復雜認知技能，但若是欠缺反饋和評價勢必會影響對抽象復雜知識的深入理解與認知。具體來看，教師在化學實驗教學中，一定要從以下兩方面著手對評價方式進行建立。

一方面，教師需要保障教學評價的持續(xù)性開展，化學實驗教學的根本目的并非只是通過實驗獲得正確結論以及能夠同事實相符合的實驗現(xiàn)象，而是要引導學生在化學實驗中應用高階思維，以達到強化學生化學核心素養(yǎng)的效果。基于此，在進行化學實驗時，教師應當從各個環(huán)節(jié)著手實時動態(tài)地關注學生學習情況，進而構建持續(xù)性的評價方式。以實驗準備階段為例，教師可以根據(jù)具體的實驗內容對與之相關的問題進行設置，合理制訂與評估清單，針對學生展開診斷性評價工作。教師在化學實驗教學的全過程中應當詳細分析學生知識學習狀況，進而根據(jù)具體情況的變化對實驗探究活動隨時進行優(yōu)化調整，可以采用口頭提問的方式，實現(xiàn)對學生的形成性評價。在完成實驗之后則需要開展總結性評價，使用傳統(tǒng)的測試方式，為學生提供試卷，以達到定量評價的效果，教師還可以根據(jù)現(xiàn)有條件對反思清單進行設置，滿足學生定性評價的要求。

另一方面，除了持續(xù)性以外，針對學生化學實驗成果所開展的評價工作還應當具有多元化的特點，其主要是集中在評價方式層面。現(xiàn)階段教學領域所采用的評價方式較多，主要包括定量和定性兩部分，其中定量方式的應用相對廣泛，例如期末考試等便是典型的定量評價。一般都是通過紙筆測驗獲得最終的測試分數(shù)，在此基礎上評價學生學習情況，這種方式的應用可以充分滿足大規(guī)模測試的要求。但其在實際實施的過程中勢必面臨一定的局限性，難以實現(xiàn)學生認知的有效評價，所以其在實施的工程中應當同定性評價相結合，在全面了解學生活動表現(xiàn)等的基礎上進行評價。評價可以采用多種評價方式相結合的方式，包括教師對學生的評價、學生自評以及學生互評等，這種多元評價主體可以促使學生從多維度著手對自己產(chǎn)生更加充分的認識，基于多種因素獲取關于自己的客觀反饋，真正意識到自己身上所存在的問題，以及時對學習狀態(tài)進行調整，切實提高學生的自身元認知能力。

(二)優(yōu)化路徑

1. 整合實驗內容

從實際情況來看，深度學習其實就是建構知識意義的過程，需要先對以往所學的知識展開精細化加工，為了提高化學實驗教學成效，教師需要對各種知識進行有機整合，以便于創(chuàng)建切實可行的知識框架。但從目前的實際情況來看，教師在教學階段大多將重點放在孤立和分散的實驗內容上，這不利于學生建立各知識點之間的聯(lián)系，難以促進知識的結構化。基于此，教師需要從整體的角度著手對化學實驗進行規(guī)劃，強調各個存在內在聯(lián)系實驗內容的有效整合，讓學生真正認識到各個知識和信息的關聯(lián)，起到知識同化與順應的作用。

例如教師在開展氣體有關實驗的過程中便可以將其同氣體相關性質探究實驗有機結合起來展開共同教學。除此以外，教師還應當在教材的基礎上靈活地將氣體實驗室制備的內容整合起來，例如氮氣、氯氣以及二氧化碳等，這樣便可以幫助學生對氣體實驗室制備裝置的應用和相關原理產(chǎn)生系統(tǒng)化的認知。在該方式下，教師可以采用整合性的手段直觀地將知識呈現(xiàn)給學生，方便學生更有條理地掌握知識之間的聯(lián)系，真正促進知識的結構化吸收，促使學生靈活使用知識解決各種實質性問題。

2. 保障實驗真實

在深度學習理論下，學生應當更加深層次地了解知識內涵，基于知識表象針對其進行批判質疑，這一過程中學生勢必能夠對新知識產(chǎn)生新的認識和解讀，并對原有的認知結構進行豐富。基于此，教師應當切實保障實驗的真實性，運行產(chǎn)生一定的異常現(xiàn)象，進而在此基礎上強化學生的認知沖突，學生在發(fā)現(xiàn)和思考異常現(xiàn)象時便可以實現(xiàn)質疑和批判的目標，這種異常現(xiàn)象勢必會同學生現(xiàn)有觀念和固有觀念之間產(chǎn)生矛盾，學生對認知沖突的解決能夠促進其對知識的深度理解。

在開展化學實驗教學活動時，教師往往通過多媒體技術的應用為學生播放一系列相關實驗視頻。這些實驗視頻中所展現(xiàn)出的實驗步驟和結果的準確性都是毋庸置疑的，而教師在課堂上所展示的實驗操作大多也會在課下有多次練習，即便是讓學生自主實驗也會按照教師所規(guī)定的步驟操作，所以在不出意外的情況下其所得出的結論也是準確無誤的。雖然這種實驗教學能夠有效避免實驗中各種問題的產(chǎn)生，提升了課堂效率，確保教學正常推進，但其在某種程度上制約了學生批判意識和質疑能力的提升，不利于學生的深度思考，基于此，教師應當加強對化學實驗教學真實性的重視，不刻意回避實驗中的不足，并且還要靈活利用這些問題，引導學生利用現(xiàn)有知識和認知對其進行批判質疑，在實踐過程中不斷反思實驗方案以及實驗過程的科學性，深化落實對知識的認識和解讀。

3. 營造和諧氛圍

深度學習理論要求學生更加自覺主動地投入合作中，針對化學實驗中所產(chǎn)生的各種問題展開充分的交流和溝通，以高效完成學習任務，為了實現(xiàn)這一目標，教師需要積極創(chuàng)設更加優(yōu)質和諧的教學氛圍。對學生學習來說，積極的學習氛圍對其效率和質量的提升有著推動作用，相關調查研究表明，學生所收獲的肯定、表揚、教師教學態(tài)度等均會在極大程度上影響他們化學實驗學習深度成效。相關專家指出，若是教師能夠構建起更加和諧的課堂氛圍，可以有效提升學生參與學習活動的積極性。

從師生關系的建立角度來看，教師需要對學生有充分的了解，既要在日常學習活動中對學生的學習進行重點關注，還應當掌握學生目前的興趣愛好，進而根據(jù)學生興趣所在采用學生更容易接受的教學語言和教學方式，以便于拉近師生之間的關系。基于此，教師可以根據(jù)實際情況和現(xiàn)有條件制訂興趣調查表，以更好地了解學生興趣愛好。與此同時，教師應當充分認識到學生在課堂中的主體地位，給予其相應的尊重，不能只看到學生成績。教師不應當過于關注學生的不足，并且用羞辱性的語言批判指責學生，而是應當采用鼓勵性的語言幫助學生修正自己的錯誤，這對學生未來長效穩(wěn)定發(fā)展有著重要意義。此外，教師需要注重對自身教學態(tài)度的合理把控，在教學中應當適當引入幽默的語言，構建更加輕松愉悅的課堂。

從生生關系的角度來看，教師應當強化對合作學習模式的應用，讓學生在合作學習中產(chǎn)生深度交流溝通，建立深厚的友誼和默契，合作學習主要指的是在小組內部，基于共同問題，通過分工合作以及相互溝通進而解決問題。教師要根據(jù)異質性的原則進行分組，確保小組內部各個層次的學生都有，在此基礎上開展小組實驗探究活動。通過實踐和相關調查研究能夠發(fā)現(xiàn)，合作學習模式的高效應用可以促進學生現(xiàn)有認知水平的提升，在改善學生智力和情緒方面有著重要作用。

五、 結語

綜上所述，若想促進高中生化學實驗的深度學習，勢必要有高階思維的參與，而深度學習又能夠促進學生高階思維的形成。因此，教師應當綜合考慮實際情況，從深度學習和高階思維培養(yǎng)的要求出發(fā)構建切實可行的培養(yǎng)路徑，切實提高高中生化學學習水平。