化學思維發展型課堂的基本特征及構建策略

江蘇省南通第一中學（226001） 徐 賓

《普通高中化學課程標準（2017 年版2020 年修訂）》明確指出：學業質量標準是以本學科核心素養及其表現水平為主要維度，結合課程內容，對學生學業成就表現的總體刻畫［1］。顯然，在“素養為本”的時代，學業質量水平有了等級性的具體描述，并成為考試與評價的重要依據。提高化學學業質量水平的主陣地在課堂，化學課堂教學的核心在于發展學生的化學思維，因此構建化學思維發展型課堂勢在必行。

一、化學思維發展型課堂的基本特征

（一）體現化學思維

化學思維發展型課堂是以促進學生化學思維發展為核心的課堂教學形態。化學思維是指導人們學習化學和研究化學的重要思維方式，是由相互聯系的多種思維構成的綜合性思維，它既具有思維的普遍性，又具有化學科學的思維特質。化學學科核心素養所包含的宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、科學探究與創新意識、科學態度與社會責任等，其本質都是指向化學思維。與其相對應的有“宏觀—微觀—符號”三重表征思維、結構性思維、變化與守恒思維、限度與平衡思維、基于證據的推理思維、模型思維、創新思維和綠色思維等。化學思維是專業性很強的科學思維，是化學學科的特征性思維。離開了化學思維，化學認知便無從談起。

（二）創設思維情境

從某種意義上講，教學的目的就是教會學生思維。學生通過學習要學會科學地思維，即知道從何處入手，向何處發展，獲得什么結果。因此，創設良好的思維情境是引發學生積極思維的前提條件。化學教師要善于利用知識發生、發展和衍變的邏輯關系，讓學生了解化學家審視知識的方法，發現其不足和迫切需要解決的問題，激活學生思維；要基于學生的視角，引發學生已有的知識經驗與新知識之間的矛盾沖突，激活學生思維；要遵循教育規律，精心設計教學活動，加強化學與社會、生活、科技、環境等的聯系，激活學生思維。

（三）促進思維發展

思維是有層次的。布盧姆等人把認知領域的教學目標從低級到高級分為識記、理解、應用、分析、綜合和評價六大層次。每一層次教學目標的達成所需要的思維能力和思維品質是不一樣的。由低級思維向高級思維進階是一種思維發展，將具體的事實、概念與學科中更具普適性的大概念建立關聯，也是一種思維發展。學科大概念（又稱學科思想、核心觀念等）并非指學科中某一具體的概念或定理、法則等，而是指向這些具體知識背后的能反映學科本質的、更為核心的、具有普遍性和廣泛解釋力的原理和思想方法，可運用于新的情境，具有持久的可遷移應用價值［2］。它們是知識背后的知識，是學科精髓所在。課堂教學中有思維發生不一定有思維發展，在同一思維層次上的反復操練猶如思維“內卷”，只會增加學生的學習負擔，對學生的思維發展毫無意義。化學思維發展型課堂旨在通過化學教學促進學生深度思維，幫助學生構建學科大概念體系，進而發展學生的化學思維，也就是讓學生通過化學課堂學習習得新的思維技能，或拓展已有思維技能的應用情境，或將已有思維技能作為加工知識的手段和方法，實現對學科知識的更深入理解以及對思維技能的更熟練運用［3］。

二、化學思維發展型課堂的構建策略

（一）設定目標，關注思維發展

教學目標是課堂教學的出發點和歸宿。在設計教學時，部分教師比較關注化學知識、方法類目標，不太關注思維發展目標，這就導致有些學生對所學的知識只知其然不知其所以然，不知道知識的來龍去脈，不知道知識的實際應用價值和意義。化學思維發展型課堂強調化學教學要實現學生思維能力從當前狀態向目標狀態的發展，因此，設定明晰、具體的思維發展目標就顯得尤為重要。

例如，在學習“物質的量的單位——摩爾”這一內容前，學生都是從微觀層面描述化學反應的，如“每2 個氫分子和1 個氧分子反應”等，但在工業生產中，物質之間的化學反應都是按照一定的質量關系進行的，這就需要將難以稱量的微觀粒子與可稱量的物質建立起某種聯系。學生由此意識到只有學習新的知識才能解決這一問題。因此，從知識學習與思維發展相結合的角度出發，這一節課的學習目標可以設定為：了解引入“物質的量”這個物理量的意義（學習新的思維方法）；知道阿伏伽德羅常數的含義（熟悉新的思維方法的切入點）；知道“質量”與“摩爾質量”的聯系與區別（拓展已有思維技能的應用情境）；掌握以“物質的量”為中心進行“粒子數、物質的量、質量”三者之間換算的方法（習得新的思維技能）。新內容的學習，開闊了學生的知識視野，提高了學生的認識水平，創新了學生的思維方式，開啟了以“物質的量”為中心的一系列計算的法門。

（二）問題導向，增強思維動力

化學思維發展型課堂承載著傳授化學知識與發展化學思維的雙重任務，但其核心是發展思維。知識是思維的基礎，思維是知識的靈魂，問題是連接知識與思維的橋梁。化學課堂教學中，教師要善于創設真實的、具有一定思考價值的問題情境，引發學生的認知沖突，激發學生的學習興趣，促進學生主動思維、科學思維，進而發展思維。基于“問題”視角，化學課堂教學可以劃分為以下三重境界。

第一重境界是課中教師提問題。教師針對教學重難點，或者學生的認識模糊點、能力薄弱點等，提出有一定思維含量的問題，打破學生原有的認知平衡，激發學生的學習欲望，引導學生在探究問題的過程中學習知識、領悟方法、發展思維，在“原認知平衡—不平衡—新認知平衡”的動態變化發展過程中自主構建新的知識結構。

第二重境界是課后學生沒問題。通過課堂教學，教師已經為學生掃清了能預見到的認知障礙，學生已經完全掌握了教學目標所要求的應知應會內容，化學基礎知識、基本技能、基本方法、基本觀念落實到位，不留任何缺憾。

第三重境界是課后學生想問題。這些問題不是因為課堂教學缺失遺留下的問題，而是課后學生主動探究的與課堂學習內容相關的拓展性問題。學生對課堂學習內容興趣濃厚，下課后感覺意猶未盡，進而自主探究新問題。也許有些內容是化學課程標準不作要求的，也許有些內容是后續課程將要學習的，但學生急于一探究竟，而一時又不知從何入手，這時他們產生的問題就是針對性極強的個性化問題。教師及時給這些學生提供必要的點撥和指導，對發展他們的化學思維大有裨益。

例如，結構性思維是化學學科特有的思維方式。微觀結構及粒子間的相互作用，既看不見也摸不著，只有通過想象和應用結構性思維才能深刻理解。因此，教學“化學鍵”時，教師可以先讓學生盡可能多地寫出由H、O、Cl、Na 組成的化合物。學生根據自己的認知，可能會寫出H2O、H2O2、HCl、Na2O、Na2O2、NaH、NaOH、NaCl、HClO、NaClO、Cl2O等化合物。這樣，一方面復習了有關Na、Cl 的元素化合物知識；另一方面，學生寫出的化學式可以作為課堂教學的素材。教學主線依次圍繞以下幾個問題展開：①原子是怎樣結合成物質的？②如何表示離子鍵和共價鍵？③如何用電子式表示NaCl、HCl 的形成過程？④為何氯化氫分子中的H、Cl 原子個數比是1∶1？⑤離子化合物與共價化合物中所含的化學鍵類型有何不同？⑥常見元素中，哪些元素的原子結合形成離子化合物？哪些元素的原子結合形成共價化合物？⑦化學反應的本質是什么？以上問題是學生學習的難點和疑點，其解決需要學生掌握科學的思維方法和規范的表述方法。課堂上，教師可以NaCl、HCl 作為教學示例，以H2O、Na2O、NaOH 以及H2、Cl2作為學生課堂訓練的內容，而H2O2、Na2O2、HClO、NaClO、Cl2O 等則留給學生課后思考，并作為下一節課的銜接內容。這樣，既分散了教學難點，又拓展了探究時空，激發了學生的深度思維，達到了發展學生思維的目的。

（三）交流互動，外顯思維過程

化學課堂上，交流互動是不可缺少的，生生互動、師生互動的形式是多樣的，但核心都是思維的互動。思維是內隱的，如何判斷學生有沒有形成有效思維，思維方法正確不正確，思維能力有沒有得到提高？這就需要外顯學生的思維過程，讓學生的思維能夠被“看到”。課堂上，教師應給學生適當的時間和空間，讓學生思一思、悟一悟、說一說、寫一寫、做一做，把自己的所思所想完全表達出來，這樣學生就外顯了自己的思維過程和思維方法。知與不知、會與不會、能與不能一目了然，同伴的學習經驗和思維方法可以借鑒，同伴的認知偏差和思維障礙可以起到警示作用。教師可以針對學生暴露出的問題做出診斷，并采用適當的方法進行補救，從而達到糾正錯誤、加深理解、強化觀念和發展思維的目的。

例如，學習“乙烯與溴的四氯化碳溶液發生加成反應”時，學生經常會把溴的四氯化碳溶液寫成溴水。學生犯這樣的錯誤，不僅因為粗心大意，還因為不清楚溴的四氯化碳溶液與溴水有何區別。對于這一細節，有經驗的教師會通過問題引起學生的注意，如：“實驗室制取1，2-二溴乙烷，能不能用乙烯與溴水反應？”學生相互討論，很快，討論就變成了爭論。學生根據自己的理解，說出各自的想法和理由。在互動過程中，學生進一步弄清了溴水與溴的四氯化碳溶液的聯系與區別。兩者溶劑的不同，造成了兩者成分的不同，進而造成了兩者性質的不同。通過討論、歸納，學生對“制取物質類”反應的要求有了新的認識。這樣的教學，不僅加深了學生對這一典型的加成反應的印象，促進了學生的深度學習，將學生的認知思維水平提高到了一個新的高度，還培養了學生嚴肅認真、一絲不茍的科學態度和科學精神。

（四）梳理歸納，彰顯思維方法

梳理歸納往往和課堂小結結合在一起，是課堂教學的一個基本環節。化學思維發展型課堂要求的梳理歸納不是教師簡單地回顧和復述本節課的教學內容，而是教師引導學生在梳理本節課的學習重點、難點和注意點時，既要凸顯本節課的思維方法，又要站在化學學科知識體系和學科觀念的高度，將零散性知識體系化、生活性知識科學化、事實性知識觀念化、方法性知識模型化，從而幫助學生在更高的層次上建構新的知識結構，把握化學知識的本質和思維體系。

例如，教學“乙醇”這部分內容時，教師往往通過一系列實驗現象，引導學生發現乙醇的物理性質以及乙醇可以與鈉反應、可以發生氧化反應和酯化反應等。在梳理歸納乙醇相關內容時，教師可引導學生關注乙醇分子發生反應時哪些原子參與了反應，發生斷鍵的部位在哪里，從而聚焦乙醇的官能團——羥基，這樣就將乙醇性質的具體知識抽象概括為學科次級大概念——官能團決定有機物的性質，再繼續抽象概括為學科大概念——物質的組成結構決定物質的性質。“物質的組成結構決定物質的性質”揭示了不同物質具有不同性質或相似性質的根本原因，成為人們理解和研究物質性質的思維結構。有了這樣的認知思維，學生在研究陌生物質的性質時，就可以從物質的組成結構入手，推斷出它們可能具有的化學性質。

（五）舉一反三，提升思維品質

思維品質是指個體在思維活動中智力特征的表現，體現了個體的思維水平與能力差異。思維品質一般包括思維的深刻性、靈活性、批判性、敏捷性、獨創性、系統性等6 個方面。在化學教學中，通過舉一反三來提升學生的思維品質，是發展學生思維的有效路徑。

舉一反三不是瘋狂地刷題，“舉一反三”中的“一”與“三”應存在內在聯系，“一”應該是“三”的典型，“三”必須是“一”的衍生，否則舉“一”不可能反“三”，甚至舉“三”都不可能反“一”。化學課堂上，教師經常進行例題教學和習題訓練，對于所選擇的例題或習題，教師應認真思考：選擇這道題的目的何在？題量能不能減少？如果不能減少，能不能將例題或習題進行整合？經過這樣篩選得到的例題或習題，才稱得上是精選、精編的例題或習題，才能體現知識的代表性、方法的示范性和思維的科學性。

化學思維發展型課堂重視化學知識的教學，更重視發展學生的化學思維。未來借助大數據的分析和評價工具來評價學生的思維發展也必將從經驗性的評價向量化的數據評價轉變。隨著評價數據的大量積累，學生“畫像”的精準度和分辨率可以得到進一步提高，為實施基于思維發展的教與學提供依據。