試論高中化學教學中學生高階思維能力的培養

顏有興

摘 要：核心素養是高中化學教學的導向，高階思維是化學核心素養的重點內容之一，即通過學生對化學反應原理的分析來解決現實問題。文章以高中化學為研究對象，以具體案例的方式對學生高階思維能力的培養進行了研究，期望在有效策略的引導下促進學生高階思維的形成。

關鍵詞：高中化學；高階思維能力；培養

高階思維是人的高認知心智活動。專家指出：化學高階思維包含分析、創新、探究、評價等幾個方面，而且高階思維是化學核心素養內容之一。縱觀當下的高中化學課堂，學生高階思維能力發展需要解決現狀堪憂以及培養路徑不明的問題。只有確定好這兩個基本點，才能推動學生高階思維能力的發展。

一、高階思維能力概念

關于高階思維，布魯姆將其劃分為六個維度，一般理解、應用被劃分為低階思維，文章上述提到的分析、創新、探究、評價屬于高階思維。學生高階思維的發展是一個循序漸進的過程，需要教師采取合理的手段對學生進行引導。從本質來看，高階思維能力超出了記憶的范疇，對學生的自主思考、自我學習能力提出了一定的要求。學術界關于高階思維能力依然沒有形成統一的定論。教師培養學生高階思維能力教學中有著很大的空間，可以從決策力、問題解決力等方面入手。高階思維是人在認知上產生的一種心智活動。高中階段的學生正在向著成人的方向發展，如若還在采取以往的方式開展教學，只會影響他們的發展。所以，教師要認識到學生高階思維發展的重要性，并采取措施為學生提供自我學習與發展的空間，這樣才能開啟學生的思維，才能提升學生的綜合素質與能力。

二、高中化學教學中培養學生高階思維能力的現狀

高中生高階思維能力的培養存在如下矛盾：一方面，部分教師十分認同培養學生的高階思維，并采取了系列措施加強對學生高階思維能力的培育。另一方面，一些教師對高階思維的概念認識不清，對相應的教學方法不了解，即便是有一些高階思維活動，也是無意識的教學行為。上述矛盾是必須要正視和解決的。要解決這一矛盾，需要教師認識到學生高階思維培養的重要性，需要教師通過參加培訓、閱讀書刊、開展主題研討的方式革新自身的理念，優化化學課堂教學。在這一思路的指引下，再度分析培養學生高階思維能力的課堂，依然可以有清晰的認識：第一，高階思維培育情況與教師的評價視角有著直接的關系。一般評價分為過程性和結果性評價，結果性評價會受人才選拔的影響，未能擺脫分數論。在當下的教育教學中，大部分的教師并未認識到自身評價會對學生思維深度產生影響，這也是高階思維培育一直未能深入的原因。第二，抽象思維和邏輯思維是學生高階思維發展的支撐點。在當下的化學課堂中，教師根本不知道學生的高階思維是通過日常的思維訓練獲得的。當然在這兩種思維訓練的基礎上，還需要學生表現出創造性、批判性思維，如此才能實現學生低階思維向高階思維的發展[1]。只有清晰把握高中化學課堂學生思維培養的現狀，才能找到學生高階思維培養的路徑。

三、培養高中生高階思維能力的意義

（一）促進學生個性心理的發展

學生健康的心理發展是一個主動構建、不斷內化的過程。高階思維要求學生基于自身視角對問題進行分析，并在此過程中得出新的結論。現代教育強調學生的個性發展，要求學生在做好課堂教學任務的基礎上，通過分析與思考提出個性化見解，形成自身的獨立人格。

（二）幫助學生建立起系統化的知識體系

學生高階思維的發展有助于學生抽象邏輯思維的發展，深化學生對知識的理解和應用。化學學科的學習，不僅需要學生綜合知識解決化學問題，更要對化學實驗開展合理的探究。如若學生的知識掌握得不牢固，邏輯思維薄弱，勢必會讓他們在問題解決中無所適從。另外，如若學生的知識學習是散亂的，還會影響他們整體邏輯思維體系的建立[2]。

（三）培養創新型人才

人們對真理的探索是在批判中發展的，而這需要大量的知識做鋪墊。但知識的單純疊加并非學生個體發展的關鍵，核心在于打破原有的認知，建立起全新的知識體系，讓學生從新的視角審視知識，而這也是未來創新型工作對人才的要求。如若學習者自身無法形成創造才能，就不能豐富自身的經驗，簡言之就是缺少成為創新型人才的關鍵要素。

（四）提升高中化學教育水平

教師理念、教學行為是影響教師教學水平的一大因素。在當下的化學課堂活動中，諸多問題的存在影響著教學質量提升，同時對學生的有效學習造成了干擾。高階思維的培育則是提升高中化學教學水平的重要路徑。首先，它可以幫助學生鞏固課堂知識。化學具有大量的知識點需要學生記憶，但受課時限制，本應該通過學生自主實驗得到的知識，卻讓學生以背誦的方式獲得。雖然了解、理解低階思維對學生短期內的學習有很大幫助，但從長遠來看存在很多問題。隨著時間的推移，他們會忘記這部分知識。而學生高階思維的發展可以讓他們從宏觀視角審視問題，將知識放置于整個網絡體系中，可以強化學生的學習效果。其次，它有助于提升學生的學習技能。化學是以實驗為基礎的學科，實驗不但是學生學習的一部分，更是他們獲取知識的手段。實驗是實踐范圍內的，需要以思維做引領。例如，化學實驗現象的分析，需要學生的分析思維；與結論情況不符合的，需要學生批判性地對待。可以說，高階思維是學生實驗教學有序開展的保障。隨著教學改革的深入發展，對學生的要求也在不斷提升，以素養為導向的教育教學，可以提升高中化學教學水平[3]。

四、高中化學學習對學生思維的要求

（一）分析思維

分析思維是學生從低階思維走向高階思維的橋梁，主要包含分析、推理、比較、組織等內容。根據學生的表現還可以將分析思維劃分為多個層次：基礎層，學生對復雜問題的拆分，通過對簡單問題的學習降低學生的學習難度；發展層，學生在對復雜化學知識的分析上，把握住各部分的關聯；提高層，學生以分析法為依托，總結化學現象間的規律。

（二）綜合思維

綜合思維是基于宏觀視角看問題的思維方式。馬克思主義認為：世間的萬物是不可能獨立存在的，都具有一定的聯系。同樣，教材內的各知識點之間也具有一定聯系，用綜合思維審視與分析，可以建立起系統化的知識體系。培養學生的綜合思維，有助于提升他們的解題能力，可以讓學生立足整體俯瞰整個題目，提煉與題目有關的知識點，并通過整合形成解題思路。雖然教材內的知識點多且比較分散，但他們可以在一定關系的整合下串聯成系統的知識體系，這就需要學生具備整體思維，從一個點聯想到一條線，這就是學生思維層面的反應。以化學反應為例，化學方程式是化學反應的符號表示形式，在學生的記憶中，要記住材料的化學性質、化學實驗步驟、反應條件等內容。

（三）批判思維

批判思維是合理的、反思性思維。批判思維并非隨意批判，它以評價為基礎，在評價的基礎上做出價值的判斷，對認可的事情加以維護，對違背事實的用自己的知識進行判斷，構建新的內容。實際上，批判思維是一種有破有立的思維，對學生的化學學習有著深遠的影響。舉例來講，生命力論在19世紀初期廣為流傳，但化學家弗里德里希·維勒借助實驗的方式完成了氰酸銨與硫酸銨形成了人工合成尿素，不僅是對生命力論的否定，也讓尿素成為以人工合成無機物質得到應用的有機化合物。可見，破除唯書的批判是化學學科持續發展的根本。

（四）創造性思維

創造性思維是一種不滿足當下問題解決方案，試圖通過更有效方法解決問題的思維方式。在這一過程中，可以通過反復的設想打破原有思維的桎梏，為問題提供多種解決方案。可見，創造性思維的關鍵在于突破固化思維，換一個角度思考問題。創造性思維是高中化學思維中高階思維特點的體現，對學生思維品質要求很高，以分析、綜合、批判思維為根本，同時要求學生具備探究與求異精神。高中教材內的知識點，如化學性質、原理等都是前人打破常規，探索得到的產物。高中化學實驗教學的開展不僅可以將抽象知識直觀化地展現出來，還能深化學生對化學原理的理解，同時在學生自主參與實驗中會形成科學探究意識，保持對學生的探究熱情。教師要平衡好理論與實驗教學，幫助學生解決學習的難點，同樣在學生參與實驗中培養自身的創造

思維[4]。

五、高中化學教學中培養學生高階思維能力的優化策略

和低階思維相比，高階思維具有科學性、靈活性、層次性的特征，將其落實于課堂教學的每一個環節，不但需要完成知識點的學習，更要通過分析、思考和創造等環節提升學生的解決問題的能力、批判思維能力等。所以，教師要從思想上重視起來，采取合理的措施并落實到位，從根本上提升學生的高階思維水平。

（一）轉變理念，為學生高階思維的發展提供保障

培養學生的高階思維能力，需要教師轉變觀念，這和以往的課堂有很大的不同。高階思維能力培育下的化學課堂，強調學生的自主思考、合作學習與探究，讓每個學生都有表達自我觀點的機會。教師要改變“灌輸式”教學模式，將學生高階思維的培養作為化學教學的任務，并積極構建學生高階思維發展的教學模式，將其滲透于教學的每一個環節。同樣，教師要尊重學生的個性發展，并加強鼓勵，保持學生對知識的探究熱情，這是學生高階思維能力發展的基礎保障。

（二）巧設問題，促進學生高階思維的形成

問題教學法結合了現代教學方法的優勢，在培育學生高階思維能力方面發揮著重要作用。問題教學法應用的關鍵在于打破權威性的師生關系，通過和諧、愉悅學習空間的建立促進學生的主動參與，在這樣的學習環境下開展探究，才能夯實基礎，引發學生對問題的思考，促進學生低階思維向高階思維的發展。可以從三個方面進行：

1.教師提出問題，引導學生進行思考

教師提問、學生思考是最為常見的問題式教學模式，在雙方的討論中產生思維碰撞，建立起明確的學習思路。例如，在蘇教版化學知識點“防治二氧化硫對環境的污染”相關知識點的學習中，教師就可以以實際生活為依托設置問題：“大家知道號稱空中死神的酸雨是如何形成的嗎？它有哪些危害？應該如何防治？”學生思考后給出了如下的答案：酸雨的形成是大量燃燒含硫量高的煤形成的，汽車排放的尾氣也是酸雨形成的一個重要原因。關于酸雨防治可以從源頭入手，如減少煤的排放量，必須加大對清潔能源的開發和利用；還可以研發煤炭新技術。防治酸雨還可以從做好城市規劃入手，如制訂汽車出行表等。合理的問題設置可以啟發學生對問題的思考，同樣在他們解決問題的過程中感受到了化學與生活的聯系，為學生核心素養的發展奠定了基礎[5]。

2.整合化學教材實驗，實現學生宏觀辨識向微觀探析的過渡

宏觀辨識即學生對學科的認知，可以從物質研究與變化規律視角入手。通過對宏觀現象的分析，對宏觀性質展開推理，把握內在關聯，由此啟發學生的微觀推理。在具體的教學開展中，需要教師整合教材內的實驗素材，并以此為基礎整合與之相關的知識，通過組織學生開展有助于思維發展的探究實驗，讓學生在對宏觀現象的剖析下探尋到事物的本質。依然以“防治二氧化硫對環境的污染”相關知識點的教學為例，首先提出問題“酸雨的形成是什么與什么發生了化學反應？”“針對二氧化硫的廢氣，從化學角度來看應該如何進行廢氣處理和回收利用呢？”隨即讓學生以小組的方式開展探究實驗。本教學過程的開展實現了學生宏觀辨識到微觀探析的發展。

3.基于微觀探析本質的分析，建立概念

在這一部分的知識學習中，教師要鼓勵學生從探究者的視角對知識開展深層次的探索，更在于指導學生從物質包含的元素設計實驗，以挖掘內因，建立事物探究本質的模型。在此過程中，可以借助二氧化硫與氧氣的反應方程式指導學生對化合價的變化進行分析，讓學生對化學微粒觀、本質觀產生深入的了解。在探究二氧化硫與氧氣發生反應的實驗中，教師可以提出如下的問題引導學生思考：“二氧化硫與氧氣發生反應的過程，其化合價發生了怎樣的變化，在這一過程中氧氣起到了什么作用？”“在什么條件下二氧化硫可以與空氣中的氧氣發生反應？”在學生解決上述問題的過程中，會對整個反應過程有深入的理解，同時準確構建酸雨的概念，推動著學生宏觀辨析到微觀探析和符號表現等化學核心素養的發展。

（三）引導學生深入思考，培養學生的高階思維

雖然高中化學課程具有抽象性的特點，但依稀可見技能身影。忽視知識的形成原理，會弱化學生對知識包含的規律與方法的理解。同時，在教學改革深入發展的今天，化學教學必須引領學生挖掘更深層次的內容，讓學生跳出原有知識與技能理解其中的思想與方法。在具體的教學開展中，教師可以通過設置問題、為學生提供思考空間等，鼓勵學生進行分析與思考，在這一過程中把握化學本質。只有讓學生真正參與到化學知識的形成過程中來，才能讓他們看到知識本質的一面。這就需要教師將化學情境與學生的學習任務結合起來，通過細化與拆分，讓各小組在對細小問題的解決中理解核心問題，并形成梯度思考思維模式[6]。

例如，在“氯、溴、碘及其化合物”有關知識的學習中，教師便可以為學生設置氯氣和水反應實驗的指導，深化學生對氧化還原反應的理解。在此過程開展中，教師可以設置如下的問題：“如若Cl2和H20發生了反應，可能會生成什么？”“如何設計實驗驗證預測？”在學生思考后，教師利用多媒體為學生播放“氯氣能否與水反應的實驗視頻”，通過對現象的觀察與分析，在小組討論中得出“水會變成黃綠色，氣泡在水中冒出來，同時伴隨刺鼻的氣味，這說明氯氣和水反應生成了鹽酸和次氯酸，在這一過程中氯氣不僅是氧化劑同時還是還原劑”的結論。

（四）采取拋錨教學，培養學生的高階思維

拋錨教學即在真實化學情境中設置問題，以問題為“錨”，引發學生探究。拋錨式問題的確定，需要根據教學內容、過程開展。可以從如下幾個方面進行：第一，構建化學情境，啟發學生的思維。學生的化學學習是思維發展的過程，整個學習活動都有思維參與其中。所以思維產生于真實情境中，而問題教學也會引發學生的思考。第二，確定問題和解決問題是拋錨式教學開展的基礎，正所謂“學源于思，思源于疑。小疑則小進，大疑則大進”。學生解決問題的過程也是他們思維啟發的過程，首先創設學習情境，而后明確問題，之后以問題為線索開展教學。例如，在“原電池”的學習中，教師便可以為學生創設“隨著社會的發展與進步，多種多樣的電器進入了生活中，使用電器需要電能，那么使用的電能是如何來的”的真實情境，而后教師根據學生的回答，繼續深度發問“煤炭發電存在很多的缺點，是否可以省略中間的步驟，將化學能直接轉化為電能呢？”第三，自主與小組合作學習。問題解決的線索是通過自主實驗或搜索資料得到的，學生先自主閱讀相關資料，與其他的學生合作探究問題，達到理解問題并提升認知的目的。在這一過程中，化學教師發揮著指導學習、啟發思維的作用。化學拋錨式研究在于通過實驗探究、證據推理、分析和解決問題。而學生經過獨立思考、參與小組合作等，可以實現被動學習到主動轉變的探究，并在推理與分析中得出結論。比如，在“電解原理”有關知識的學習中，首先引導學生對“電解氯化銅產物”進行分析，引導學生預測溶液中存在的微粒，而后經過小組的思維碰撞產生新的觀點，再借助實驗探究、觀察、推測等步驟把握電解池原理。學生參與知識形成的過程，便是學生思維鍛煉的過程，同樣推動著教學目標的實現。

（五）基于表達，培養學生的高階思維

和一般的知識學習不同，思維是學習者的一種內在品質，只有表達出來才有價值。簡言之，教師不但要關注學生高階思維能力的培養，更要引導學生將學習的整個過程表達出來，以對學生高階思維應用能力的發展起到強化的作用。以例子進行說明：胃酸分泌過多是常見的一種疾病，化學藥物在此種疾病的治療中發揮著重要的作用。在教學開展中，教師可以提問“如何監測復方氫氧化鋁對胃酸是否有效呢？”，學生會立刻想到分析它的化學成分，而后教師為學生展示其化學成分Al（OH）3、Mg2Si3O8。在學生看到Al（OH）3后，會立刻想到氫氧根，可以中和胃酸。接下來的工作就是驗證復方氫氧化鋁這款藥物中是否含有Al（OH）3。教師可以將班內的學生劃分為若干小組，并為學生提供相應的器材，助力他們的檢驗，每個小組成員都要對本次實驗方案開展思考并制訂出一套合理的方案，最后由小組長在課堂展示、講述。高階思維是學生化學學習的重要內容之一，既可以提升學生的學習效果，也可以讓學生在學習中不斷地優化和認識自己。在教學開展中，教師可以有意識地將學生高階思維能力的培養納入知識學習、問題解決中來，以提升學生用化學語言表達化學思維的能力[7]。

結束語

綜上所述，化學是高中階段的基礎課程，具有知識點多和抽象性、復雜性的特點，這給學生學習帶來了很大難度。正是化學課程的自身特點和學生思維品質弱的原因，化學課程教學問題不斷，影響著教學目標的實現。而化學教學與高階思維的培養是相互促進的關系，通過培養學生的高階思維可以促使他們更好地融入學習，快速地把握相關知識點。隨著社會的發展，社會對人才的需求也在不斷地增加，其中高階思維人才必定會受到重視。當下教育階段的主要任務就是加強對學生高階思維能力的培養。在這樣的現實背景下，教師只有重新審視課堂，結合學科特征和學生的學情，建立起學生高階思維能力發展模式，才能實現學生的有效過渡，才能為他們日后更好地提升與發展奠定基礎。

參考文獻

[1]羅鴻鑒.高中化學教學中學生高階思維能力的培養：以人教版“離子反應及其發生的條件”教學為例[J].教師博覽（科研版），2021（11）：63-64.

[2]李魁菊.高中化學教學中學生高階思維能力培養路徑研究[J].世紀之星（高中版），2021（10）：108-109.

[3]宋兆爽.王春.基于翻轉課堂教學模式下的化學教學實踐研究：以高中化學“原電池”為例[J].化學教育，2017（1）：14-18.

[4]楊文杰.高中化學教學學生高階思維能力培養路徑分析[J].化工管理，2021（29）：81-82.

[5]吳云.陳一銘.指向高階思維培養的高中化學項目式教學與評價實踐研究：以“神奇的84消毒液”為例[J].福建基礎教育研究，2022（4）：122-125.

[6]陳翠.高中化學教學中高階思維能力培養的研究[J].文淵（高中版），2019（5）：321.

[7]顏樂.繆向光.占文芳.培養高階思維能力的化學實驗教學研究：以“科學認識含氯消毒劑”為例[J].福建教育學院學報，2022（6）：9-12.