基于化學學科核心素養的科學思維能力的培養
——以《溶液》單元復習為例

■ 武漢市常青樹實驗學校 詹 天 孫玉婷

《義務教育課程標準（2022）》提出要“整體規劃素養立意的課程目標，重視開展核心素養導向的化學教學”，明確指出“發展科學思維”是課程目標要求之一。科學思維能力的培養是一個循序漸進、持續進步的過程，如何在有限的課堂教學中激發學生思維？如何在教學中促進學生科學思維能力提升、素養落地？如何確保學生思維能力的持續發展與進步？下面筆者以《溶液》單元復習為例，談談基于化學學科核心素養的科學思維能力培養的有效策略。

一、基于學科核心素養的科學思維能力培養的有效策略

1.思維能力的培養和學科教學應相互融合、相互促進

課堂教學是發展學生核心素養的主渠道，教師每一節課都應做到對學生思維的自覺關注與揭示。為此，教師課前要做好充分的準備，要篩選合適的素材與教學形式，有效激發學生思維。同時需要注意思維具有內隱性，不容易被觀察，教師要給出充足的時間讓學生間思維進行流動與碰撞，讓學科知識與思維訓練相互融合、相互促進，在解決問題的過程中逐步提高學生能力、發展學生思維，逐步落實核心素養的培養。

2.多樣化的教學方式促進學生自主思考

教師在教學過程中，應盡可能選擇項目教學、主題教學或者實驗教學等多樣化的教學方式，盡可能設計多樣的學習任務，引導學生分別開展分類與概括、證據與推理、解釋與評價等符合化學學科特點的高階思維活動，引導學生通過小組合作、實驗探究、交流討論等多種方式解決問題。在解決實際問題的過程中調動學生產生分析、想象、推理、質疑等積極的思維活動，引導學生自主學習、深度學習，促進科學思維能力的發展。

3.素養導向的多樣化教學評價促使學生思維活躍

評價是教學系統中重要的組成部分，堅持核心素養導向的評價，兼顧師生評價和生生評價，激發學生思維，讓學生思維外顯。關注過程性評價和綜合性評價，引導學生從不同角度看待問題，同時選擇有價值的學習活動進行表現性評價，落實“教——學——評”一體化，讓學生思維活動全程參與學科教學過程中，促進學生全面而有個性的發展。

二、教學目標

《溶液》是人教版九年級化學下冊第九單元內容，熟練掌握溶液知識是學好酸堿鹽和復分解反應的基礎，也為高中物質的量、濃度等知識的學習埋下伏筆。傳統《溶液》單元的教學中存在以下問題：（1）大多數教師仍以“詮釋性教學”或“授受式教學”方式為主，忽略了對學生思維的關注與啟發，學生無法在理解的基礎上建構概念之間的邏輯關系；（2）傳統的“溶解度”教學過程中，教師重知識與技能的教學、輕情感體驗與素養教學，對學生實驗探究能力與科學思維能力的培養不夠重視；（3）教學方式比較單一，學生缺乏自主學習、自主探究、深度學習的機會，學生的思維得不到有效發展；（4）在溶解度相關曲線圖中，學生無法從圖中提取有用信息、加工信息。

1.通過溶解度實驗教學，讓學生在真實的情景中復習鞏固溶解度的概念、溶液的配置等重點知識，了解溶解度曲線的繪制、掌握曲線上點線的含義；在教學過程中充分引導學生分別開展分類與概括、證據與推理、解釋與評價等符合化學學科特點的高階思維活動，提高學生高階思維能力的發展。

2.通過設計并優化溶解度測定的實驗方案，增強學生創新思維能力；通過引導學生對方案的進行對比與評價，加強學生對實驗評價的辯證思維能力。

3.在提出問題、設計實驗、分組實驗、數據處理等過程中，讓學生感受化學實驗的一般思路，通過多樣的學習方式與任務，讓學生的思維訓練與學科知識的學習相互融合、相互促進。

三、教學流程

1.教學流程圖

基于以上教學目的，借助布魯姆提出的認知目標分類體系，設計了本節課的教學流程，如圖1所示。環節一通過復習所學知識調動學生低階思維活動，環節二中通過設計實驗、評價方案、優化方案等環節，促進學生從低階思維到高階思維的發展；通過測量溶解度的實驗活動，培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力，進一步發展學生的高階思維，最后環節進行本節課知識點、方法、技能、情感等方面的總結、歸納，有助于前面環節中學科學習與思維訓練的鞏固與提升，同時為下一次學科學習和思維活動做好準備。

圖1 教學流程

2.重點片斷教學實施過程

（1）“溶解度測定的實驗方案設計”片斷教學

【教師】化學是一門以實驗為基礎的科學，你能根據所學自行設計出測量硝酸鉀溶解度/溫度曲線方案嗎？

【學生】小組討論方案

學生比較容易想到的方案一，在教師的引導下，經過激烈的討論，部分學生也能想到方案二。

【教師】提問1：上述方案有哪些優缺點？引導學生互評方案的可行性及優缺點

提問2：請你從操作簡單方便、節約藥品、結果更精確等角度分析，還可以如何優化實驗設計？

小組間相互討論，經過生生評價、師生評價，最終選擇并優化方案二進行實驗。

表1 溶解度測定方案設計與評價

（2）“曲線圖中點線含義的練習”教學片斷

【教師】仔細閱讀下列題干信息及曲線圖，跟上述溶解度曲線圖有什么不一樣？你能從下列物質的曲線圖中得到哪些信息？

圖2

圖3

圖4

【學生】表述圖中點、線的含義

【教師】引導學生間互評、鼓勵學生盡可能得到更多的信息，同時及時進行有針對性的校正

【教師】通過上述曲線圖的練習，你有沒有獲得一些做曲線圖的技巧及經驗？

【學生】曲線圖的橫縱坐標很關鍵；題干信息非常有用，需要認真、細致的閱讀；做曲線圖時想象自己在做這個實驗，會很快理解曲線圖上點、線的含義……

四、教學效果

1.引導學生多方法設計實驗，有效激發學生思維、訓練學生創新思維能力。測量溶解度曲線，大家比較容易想到的是方案是“在一定的溫度下，在一定量的水中，加固體加到不能溶解為止”。

本節課從學生最容易想到的上述方案入手，對方案進行綜合評價，然后一步步引導學生逆向發散思維，設計出“先配置一定濃度的溶液，加熱完全溶解后進行降溫，實時測量有晶體析出時的溫度”，在這個過程中，學生不僅能夠熟練配置溶液的實驗操作、深度理解不飽和溶液和飽和溶液的相互轉化，還能激發學生發散思維、發展學生實驗創新思維能力。

2.讓學生自主發現問題、解決問題，訓練學生探究性思維能力。剛開始學生設計的是“將固體溶解在100g水中配置不同濃度的溶液”，在交流討論中發現此時需要稱量的硝酸鉀太多，從而將100g水改為10g水；而10g水盛放在50ml的燒杯中不易測量實時溫度，又將50ml燒杯改為更小的燒杯；測量過程中發現水銀溫度計讀數太慢，最終選擇數顯溫度計……學生在一個個真實問題下自發的不斷開動腦筋、積極思考、不斷改進，學生的探究性思維得到了有效的發展。

3.通過方案評價、優化與改進、分享交流、分組匯報等環節，大多數學生都能積極參與到課堂中來，整個課堂學習過程中涵蓋了小組合作與分享交流的能力、問題解決的能力、辯證分析的思維能力等，學生的綜合能力尤其是科學思維能力得到了有效發展。

4.通過學生自己動手測定溶解度曲線，學生對于溶解度概念及曲線有了更深層次的理解，有學生表示“沒有那么害怕曲線圖了”，部分學生做這一類圖形題的自信心明顯增強不少。