中學(xué)化學(xué)教學(xué)中學(xué)生高階思維培養(yǎng)淺析

樊小英 呂天瑤 魏夢雪

摘? 要 中學(xué)生高階思維的培養(yǎng)日益成為中學(xué)教學(xué)的價值取向之一，是學(xué)生適應(yīng)未來社會發(fā)展的關(guān)鍵。從師生關(guān)系、HPS模式、意義建構(gòu)、探究性實驗課堂、巧設(shè)問題等方面出發(fā)，探究在中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生高階思維。

關(guān)鍵詞 中學(xué)化學(xué);高階思維;核心素養(yǎng);實驗教學(xué)

1 前言

《辭海》對“思維”的解釋是：“一種人類特有的精神活動。將外在所得的表象、概念經(jīng)由分析、綜合、判斷、推理等步驟的認識活動的過程?！彼季S具有復(fù)雜性，國內(nèi)外學(xué)者普遍認同美國當代教育家布魯姆（Bloom）的教育目標分類學(xué)中的分析（analysis）、綜合（synthesis）、評價（evaluation），后被修訂為分析、評價和創(chuàng)造[1]。它是指發(fā)生在較高認知水平層次上的心智活動或較高層次的認知能力，具體說來，包括問題求解、批判性思維和創(chuàng)造性、綜合運用分析性、實踐性思維能力等[2]。

2017年，教育部頒布《普通高中化學(xué)課程標準（2017年版）》，此新課標的頒布，凸顯學(xué)科核心素養(yǎng)的地位，可以說“素養(yǎng)時代已經(jīng)到來”。新課標中核心素養(yǎng)條目3中的“分析推理”“建立邏輯關(guān)系”“揭示本質(zhì)和規(guī)律”等字眼，以及核心素養(yǎng)條目4中的“探究”“創(chuàng)新”都，指向高階思維[3-4]。由此可見，對于化學(xué)從教者而言，必須重視學(xué)生高階思維的培養(yǎng)，切實讓高階思維培養(yǎng)落地化學(xué)教學(xué)實踐。

2 在化學(xué)教學(xué)實踐中培養(yǎng)學(xué)生高階思維的教學(xué)策略

皮亞杰認知發(fā)展階段理論指出，中學(xué)生處于形式運算階段，他們雖然已經(jīng)有一定的邏輯運算能力，但是對于瑣碎的化學(xué)知識，大多數(shù)學(xué)生會選擇死記硬背，而這樣的學(xué)習(xí)方式只能發(fā)展學(xué)生的低階思維。同時，死記硬背會導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率不佳，久而久之，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性就會下降。在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師把傳授化學(xué)知識作為主要任務(wù)，記憶性學(xué)習(xí)占有很大比重，長此以往，學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的效率大大下降，究其原因，就是高階思維的培養(yǎng)沒有得到很好的實施。下面就如何利用各種方式有效促進學(xué)生高階思維培養(yǎng)進行探討。

創(chuàng)造寬松師生互動氛圍是高階思維發(fā)展的前提? 互動是知識建構(gòu)的前提，而知識建構(gòu)是發(fā)展高階思維的有效途徑[5]。社會建構(gòu)主義者認為，人的活動是社會性實踐，學(xué)習(xí)不只是個人學(xué)習(xí)內(nèi)容的加工，也需要學(xué)習(xí)者之間進行合作互動[6]。教育心理學(xué)相關(guān)研究也指出：在民主的師生關(guān)系中、開放的課堂環(huán)境下，學(xué)生更容易在課堂上打開思維，大膽假設(shè)、提出問題，積極參與課堂討論，積極發(fā)言、各抒己見，擦出思維的火花。一旦學(xué)生正確表達自己的想法，教師給予相應(yīng)的鼓勵，他們就能感受到創(chuàng)新的喜悅，創(chuàng)造思維不斷升華。

【教學(xué)案例】

教師：同學(xué)們，咱們來看，這是氧原子的電子式，如圖1所示。

學(xué)生1：老師，氧原子最外層電子數(shù)是6，那為什么氧原子的電子式要這樣寫，而不是兩邊各三個呢（圖2）？

學(xué)生2：是啊，這個用對稱是解釋不了的吧？

學(xué)生3：對，老師，氮原子的電子式里還有三個成單電子呢。

學(xué)生4：這個記住不就好了嗎？

教師：同學(xué)們，你們的這種質(zhì)疑精神非常值得贊揚，老師希望同學(xué)們可以在化學(xué)學(xué)習(xí)中多思多疑、勤學(xué)勤問，對于這個問題，我們會在選修部分“結(jié)構(gòu)化學(xué)”進行詳細探究，在此咱們只作簡單分析與講解。

追根溯源與學(xué)生推理性思維的培養(yǎng)? 對于追根溯源應(yīng)用最好的就是HPS教學(xué)模式（history， philosophy and sociology of science，科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會學(xué)結(jié)合的一種教學(xué)模式）了，這種教學(xué)模式重在培養(yǎng)學(xué)生的批判性、創(chuàng)新性、人文性，而創(chuàng)新性思維以及批判性思維恰好是包含在高階思維要素之中。在化學(xué)教學(xué)中通過介紹科學(xué)史引入科學(xué)哲學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，讓學(xué)生以科學(xué)家的思維去思考化學(xué)知識的由來，深刻體會到知識產(chǎn)生的過程，當他們運用推理能力解決問題時，也就發(fā)展了問題求解能力以及推理性思維能力[7]。

以魯科版必修一第二節(jié)“研究物質(zhì)性質(zhì)的方法和程序”為例，引入“波義耳發(fā)現(xiàn)酸堿指示劑”的研究過程，旨在用歷史上科學(xué)家研究化學(xué)實驗過程中運用的方法啟迪學(xué)生，使學(xué)生掌握化學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的推理思維能力。歷史線與化學(xué)研究方法對應(yīng)表如表1所示。

內(nèi)容意義建構(gòu)與深刻性思維的培養(yǎng)? 奧蘇泊爾的認知同化理論認為，學(xué)生如果把所學(xué)內(nèi)容與自己的認知結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來，那么有意義學(xué)習(xí)便發(fā)生了，并能在積極的思維活動中對知識進行融會貫通。在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生存在這樣的問題：學(xué)習(xí)新知識的時候，由于舊知識的記憶已經(jīng)模糊或者消失，他們沒能在已有的認知結(jié)構(gòu)中找到能夠同化新知識的有關(guān)概念，而教師在講解的過程中并未注意到新舊知識之間的關(guān)聯(lián)，因此導(dǎo)致學(xué)生難以同化新知識，長此以往，就會對化學(xué)的認知產(chǎn)生“難”“多”的假象，導(dǎo)致很難深度思考、深度探究。故而，教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生已有的認知結(jié)構(gòu)進行教學(xué)設(shè)計，注重找出新舊知識的不同點以及銜接點，在舊知識之上進行銜接、延伸、拓展，形成系統(tǒng)化的知識，發(fā)展思維的深刻性。

在高中化學(xué)魯科版必修一第一章第二節(jié)“氯氣的化學(xué)性質(zhì)”這一知識點的講解中，學(xué)生頭腦中已知燃燒的條件是可燃物、可燃物與氧氣接觸、溫度達到著火點，而在Cl2與金屬與非金屬反應(yīng)的理解中，接觸到金屬（Fe、Cu）在Cl2中燃燒的反應(yīng)，以及H2在Cl2中燃燒的反應(yīng)，其中并沒有氧氣參與，就算親自做過實驗，也很難轉(zhuǎn)變“燃燒需要氧氣參與”這個前概念。因此，教師就可以引入助燃物這樣一個思維固著點，告訴學(xué)生，氧氣事實上是助燃物的一種，燃燒的條件應(yīng)該是可燃物、助燃物、著火源。這樣一來，學(xué)生的思維就會自然過渡，前概念順利轉(zhuǎn)變，發(fā)展思維的深刻性。

探究性實驗課堂與學(xué)生探究性思維的培養(yǎng)? 化學(xué)是一門實驗型學(xué)科，學(xué)生高階思維的培養(yǎng)離不開化學(xué)實驗教學(xué)，化學(xué)實驗可以使學(xué)生對化學(xué)問題、化學(xué)知識的本質(zhì)有更直觀的認識與更深入的思考。高考題目中每年都會有實驗探究題，這些題目大多是從體現(xiàn)化學(xué)的有用性以及真實性的角度出發(fā)，考查學(xué)生的探究能力。要完成這類題目，學(xué)生必須調(diào)動分析、綜合、抽象、概括等不同的思維，但是對于大多數(shù)中學(xué)生來說，這一類型的題目難度很大，原因就是探究性思維能力的缺失。因此，在教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生以問題和假設(shè)為出發(fā)點，根據(jù)探究目的設(shè)計探究方案、進行實驗探究，這種探究意識的培養(yǎng)會逐漸提升與強化學(xué)生的探究性思維。

在高中化學(xué)魯科版必修一第一章第二節(jié)“鈉的性質(zhì)”這一知識點講解前，先設(shè)問：水可以滅火嗎？學(xué)生根據(jù)已有知識回答：水可以滅火。接著播放消防員在鈉著火現(xiàn)場進行滅火的視頻，學(xué)生發(fā)現(xiàn)消防員并沒有用水來滅火，而是用含水量很低的冷泡沫。借此契機給學(xué)生制造認知沖突，學(xué)生產(chǎn)生想去探究的欲望：為什么不能用水處理鈉著火現(xiàn)場？引導(dǎo)學(xué)生假設(shè)：也許是鈉會和水反應(yīng)。再進行鈉與水反應(yīng)的實驗，最后得出實驗結(jié)論。

巧設(shè)開放性問題與綜合性思維的培養(yǎng)? 亞里士多德曾說：“思維自疑問和驚奇開始?！盵8]但當下化學(xué)教學(xué)中，滿堂灌的情況屢見不鮮，教師在教學(xué)中很難調(diào)動學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生探究的欲望。因此，教師一定要重視問題設(shè)計，問題是發(fā)展學(xué)生高階思維的著力點，一旦學(xué)生產(chǎn)生探究問題的驅(qū)動力，他們就會積極地搜索腦海中已有的知識，思維活躍度就會提高。

教師創(chuàng)設(shè)問題可以結(jié)合具體情境，在具體的情境中促進思維發(fā)展，同時要在情境中及時地提出深度化的問題。比如在學(xué)習(xí)完氯氣的性質(zhì)這個知識點之后，教師可以給學(xué)生布置開放性問題：“如果你是一名工程師，要在工業(yè)中制漂白粉，你打算怎么做？你需要為你的計劃準備哪些試劑和儀器？”這樣的問題設(shè)置要比教師直接給出工業(yè)制備漂白粉的裝置圖，讓學(xué)生回答每一個儀器和試劑是用來干什么的，更能鍛煉學(xué)生猜想和創(chuàng)造的能力。學(xué)生的好奇心和想象力被激發(fā)，會對問題的解決更加敏感，運用綜合性思維的同時也解決了問題，二者相得益彰。

3 結(jié)語

推理性思維、發(fā)散性思維、深刻性思維、探究性思維、綜合性思維的發(fā)展均指向高階思維，教師在教學(xué)中以這些要素為出發(fā)點，可以發(fā)展學(xué)生的高階思維。中學(xué)生正處于思維發(fā)展的關(guān)鍵時期，而中學(xué)化學(xué)在中學(xué)教學(xué)中占據(jù)重要地位。因此，中學(xué)化學(xué)教學(xué)，無論是化學(xué)知識的講授，還是化學(xué)實驗的操作，都應(yīng)該注重發(fā)展學(xué)生的高階思維，將高階思維的培養(yǎng)落實在化學(xué)教學(xué)中，促進學(xué)生的思維全面發(fā)展。

參考文獻

[1]王帥.國外高階思維及其教學(xué)方式[J].上海教育科研，2011（9）：31-34.

[2]鐘志賢.促進學(xué)習(xí)者高階思維發(fā)展的教學(xué)設(shè)計假設(shè)[J].電化教育研究，2004（12）：21-28.

[3]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：3.

[4]楊季冬，王后雄，童文昭.凸顯高階思維的化學(xué)教學(xué)：內(nèi)涵、必要性和實踐策略[J].化學(xué)教學(xué)，2018（6）：37-40.

[5]鐘志賢.促進學(xué)習(xí)者高階思維發(fā)展的教學(xué)設(shè)計假設(shè)[J].電化教育研究，2004（12）：21-28.

[6]陳琦，劉儒德.教育心理學(xué)[M].2版.北京：高等教育出版社，2011：156-157.

[7]湯小梅.化學(xué)教學(xué)中高階思維訓(xùn)練拓展設(shè)計[J].化學(xué)教學(xué)，2017（8）：21-24.

[8]劉倩楠.大學(xué)生設(shè)計思維能力培養(yǎng)的教學(xué)研究[D].上海：華東師范大學(xué)，2015.