初中化學(xué)促進(jìn)學(xué)生高階思維發(fā)展的教學(xué)策略

徐承翔

科學(xué)、技術(shù)與時(shí)代的發(fā)展要求教師在認(rèn)知結(jié)構(gòu)、角色定位、專業(yè)發(fā)展等方面有與之相適應(yīng)的變化。未來社會(huì)需要的是有高階思維能力的終身學(xué)習(xí)者，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力成為教師課堂教學(xué)的重要任務(wù)。教師應(yīng)把對(duì)學(xué)生高階思維能力的培養(yǎng)融合在課堂教學(xué)過程中，即課堂教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)涵蓋知識(shí)目標(biāo)與高階思維能力目標(biāo)，讓學(xué)生在習(xí)得知識(shí)的同時(shí)獲得能力提升，這也是當(dāng)前基礎(chǔ)教育課堂教學(xué)變革的主要方向。

我國學(xué)者鐘志賢教授認(rèn)為，高階思維主要是指發(fā)生在高層次認(rèn)知水平上的心智活動(dòng)，高階思維能力是綜合運(yùn)用分析性、評(píng)價(jià)性和實(shí)踐性思維的能力，是問題解決能力、創(chuàng)新能力、決策力和批判思維能力的核心。

筆者發(fā)現(xiàn)，由于初中化學(xué)教學(xué)為學(xué)生提供理論聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會(huì)不足，實(shí)驗(yàn)及探究多是“從文字到文字”之間“靜態(tài)”的碰撞（作業(yè)、習(xí)題或紙筆測(cè)試等），而缺乏對(duì)“動(dòng)態(tài)”的邏輯思維和批判性思維的訓(xùn)練，導(dǎo)致以整體性、過程性、生成性、情境性等為重要特征的高階思維能力的培養(yǎng)較為欠缺，學(xué)生解決實(shí)際問題的能力、創(chuàng)造性思維、原創(chuàng)能力等較弱。筆者在教學(xué)實(shí)踐中通過對(duì)促進(jìn)高階思維發(fā)展的教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行實(shí)踐、思考、分析與梳理，提煉出以下相關(guān)教學(xué)策略，以期有助于提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、設(shè)計(jì)自主學(xué)習(xí)任務(wù)，強(qiáng)化具身認(rèn)知，奠基高階思維能力

具身認(rèn)知理論認(rèn)為認(rèn)知是身體的認(rèn)知，心智是身體的心智，離開了身體，認(rèn)知和心智根本就不存在。具身認(rèn)知過程不只是簡單的身體感知過程，還包含感覺過程和知覺過程。該理論認(rèn)為人的認(rèn)知過程具有涉身性、體驗(yàn)性、情境性與生產(chǎn)性等特點(diǎn)，認(rèn)知結(jié)果反饋于認(rèn)知、促進(jìn)認(rèn)知，強(qiáng)調(diào)主體參與，重視互動(dòng)過程，關(guān)注切身體驗(yàn)。因此，具身認(rèn)知是人認(rèn)識(shí)事物的源頭，是高階思維進(jìn)階的開端。

化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，在初中化學(xué)課堂教學(xué)中要設(shè)計(jì)能引導(dǎo)學(xué)生主體參與的自主學(xué)習(xí)任務(wù)，通過學(xué)生“具身”的感知，多維度、多層次、全面深入地分析事物，才能引發(fā)思考、聯(lián)想和批判。

如在教學(xué)“酸堿鹽的性質(zhì)”時(shí)，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)往往是教師演示實(shí)驗(yàn)并講解反應(yīng)現(xiàn)象、反應(yīng)規(guī)律等，之后就進(jìn)入記憶鞏固階段。這樣的教學(xué)，學(xué)生接受的是事實(shí)性知識(shí)，處于被動(dòng)、機(jī)械、接受的狀態(tài)，獲得的僅是低階知識(shí)。

在具身認(rèn)知理論指導(dǎo)下，筆者設(shè)計(jì)了學(xué)生自主動(dòng)手“探尋稀HCl 有哪些化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)”的學(xué)習(xí)任務(wù)，并提供相關(guān)藥品與器材，要求學(xué)生完成探尋稀HCl 能與哪些類別的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)并說明支持觀點(diǎn)的證據(jù)，記錄實(shí)驗(yàn)過程中的疑問，小組討論疑問的解決方案。學(xué)生在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下逐步探索，提出了很多在以往課堂中沒有提過的問題，并始終處在學(xué)習(xí)、思考中，課堂學(xué)習(xí)氛圍與以往不同，教師也能從學(xué)生的證據(jù)表達(dá)、質(zhì)疑交流、疑問的解決方案交流中得到學(xué)生學(xué)習(xí)成果的反饋。

如學(xué)生為了舉證稀HCl 能與哪些物質(zhì)反應(yīng)，在仔細(xì)觀察、區(qū)分、判斷的過程中獲取證據(jù)并組織語言表達(dá)觀點(diǎn)，而語言往往是學(xué)生思維的有聲表現(xiàn)。又如學(xué)生提出“稀HCl 與NaOH溶液反應(yīng)無明顯現(xiàn)象，那么兩者到底有無發(fā)生化學(xué)反應(yīng)”時(shí)，教師順勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生思考“是否有辦法證明稀HCl 與NaOH 溶液的確發(fā)生反應(yīng)，有沒有辦法證明兩者反應(yīng)時(shí)哪個(gè)過量”。再如當(dāng)學(xué)生提出“稀HCl 與打磨過的鋁片和未打磨的鋁片反應(yīng)現(xiàn)象為何差異很大？若鋁片表面有AlO，生銹鐵釘表面有FeO，為何稀HCl 與未打磨的鋁片反應(yīng)要過一會(huì)才能產(chǎn)生氣體，而稀HCl 和生銹鐵釘反應(yīng)則很快就會(huì)出現(xiàn)氣泡”的問題時(shí)，教師順勢(shì)讓學(xué)生比較思考“在日常生活生產(chǎn)中為何鐵制品的銹蝕報(bào)廢比鋁制品的銹蝕報(bào)廢程度要高很多”等問題。

可見，在化學(xué)這門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科教學(xué)中，通過強(qiáng)化具身認(rèn)知，設(shè)計(jì)自主動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生不僅“身體”參與到了學(xué)習(xí)過程中，而且在“觀察→分析→尋找證據(jù)→作出判斷→發(fā)現(xiàn)并提出疑問→與同伴探討如何解決疑問的交流表達(dá)”過程中，讓“身體”與“學(xué)習(xí)情境、他人、自我”相互“作用、互動(dòng)與結(jié)合”，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和思維習(xí)慣；讓學(xué)生能自然釋放“身體”和情感，獲得鍛煉高階思維能力的機(jī)會(huì)，以高階學(xué)習(xí)帶動(dòng)低階學(xué)習(xí)，完成更有意義的學(xué)習(xí)過程。

二、設(shè)計(jì)探究學(xué)習(xí)任務(wù)，突出證據(jù)推理，導(dǎo)向高階思維能力

“證據(jù)推理”指從問題情境及已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)中通過識(shí)別與轉(zhuǎn)換形成觀點(diǎn)，并多方收集證據(jù)，利用證據(jù)進(jìn)行推理，從而獲得結(jié)論，解決問題。其表現(xiàn)在化學(xué)學(xué)習(xí)中即“具有證據(jù)意識(shí)，能基于證據(jù)對(duì)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出可能的假設(shè)；通過分析推理加以證實(shí)或證偽；建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系”。

通過設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)奶骄炕顒?dòng)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)真實(shí)的世界，像“科學(xué)家”一樣思考問題、解決問題，經(jīng)歷證據(jù)推理的過程，提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)；讓學(xué)生能在真實(shí)情境中發(fā)現(xiàn)問題、提出觀點(diǎn)，通過搜集和分析資料獲得證據(jù)，提升與他人交流溝通的能力，逐漸形成分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造等高階思維能力。

“質(zhì)量守恒定律”是化學(xué)學(xué)科的核心概念，也是初中化學(xué)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。而質(zhì)量守恒定律內(nèi)容中的“在具體的反應(yīng)中判斷哪些物質(zhì)參加反應(yīng)，有哪些物質(zhì)生成”是難點(diǎn)。為了在教學(xué)中突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，筆者在教學(xué)實(shí)踐中設(shè)計(jì)了如下探究學(xué)習(xí)任務(wù)（見圖1），通過證據(jù)推理培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。

圖1 質(zhì)量守恒定律探究教學(xué)框架

作為情境引入的甲、乙兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，利用“反應(yīng)前后質(zhì)量變大或變小”來給學(xué)生制造認(rèn)知沖突，引發(fā)學(xué)生提出猜想。利用活動(dòng)1、活動(dòng)2 中的丙、丁實(shí)驗(yàn)作為“反應(yīng)前后質(zhì)量不變”的案例，引導(dǎo)學(xué)生從宏觀角度認(rèn)識(shí)和理解質(zhì)量守恒定律。讓學(xué)生分析丙、丁實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)物和生成物；評(píng)價(jià)丙實(shí)驗(yàn)是否需要放在密封裝置內(nèi)進(jìn)行及丁實(shí)驗(yàn)是否可以放在敞口裝置內(nèi)進(jìn)行；對(duì)比丙、丁實(shí)驗(yàn)，分析甲、乙實(shí)驗(yàn)反應(yīng)前后天平失去平衡的原因，為“分析在具體反應(yīng)中的反應(yīng)物和生成物”這個(gè)難點(diǎn)作鋪墊；之后再由學(xué)生改進(jìn)甲、乙實(shí)驗(yàn)，使之能更明顯地反映化學(xué)變化前后反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量變化情況，進(jìn)行“創(chuàng)造”層次的高階思維培養(yǎng)；學(xué)生以搜集到的多個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為證據(jù)，推理化學(xué)變化前后反應(yīng)物和生成物的宏觀質(zhì)量變化情況。利用活動(dòng)3 引導(dǎo)學(xué)生從微觀角度理解化學(xué)變化前后質(zhì)量守恒的必然性。

學(xué)生在驅(qū)動(dòng)性問題——“原先平衡的杠桿或天平后來不平衡了，化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量會(huì)發(fā)生變化嗎？”的引導(dǎo)下進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，充分體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)分析、推理論證的過程。通過推理論證過程，讓學(xué)生思維活動(dòng)外顯，完成分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造等高階思維訓(xùn)練。在探究活動(dòng)中，通過證據(jù)推理使學(xué)生建構(gòu)了科學(xué)概念，通過師生互動(dòng)、生生互動(dòng)使教師獲得了及時(shí)的教學(xué)反饋。

三、設(shè)計(jì)真實(shí)問題解決任務(wù)，強(qiáng)調(diào)批判性思維，進(jìn)階高階思維能力

創(chuàng)造能力和創(chuàng)新精神是人才培養(yǎng)的重要方面，創(chuàng)造力需要?jiǎng)?chuàng)新思維支撐，而創(chuàng)新性思維則是以批判性思維為基礎(chǔ)。從化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)看，批判性思維也是科學(xué)思維這一學(xué)科核心素養(yǎng)的重要方面。課堂是學(xué)生學(xué)習(xí)的主陣地，教師應(yīng)該充分利用課堂教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，在真實(shí)情境中營造批判性思維氛圍，在問題解決中提升學(xué)生的批判性思維能力，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神，促進(jìn)高級(jí)思維能力的進(jìn)階。

初中學(xué)生的思維正處在幼稚與成熟的過渡時(shí)期，思維水平仍然較低，處于從直覺經(jīng)驗(yàn)型思維向邏輯思維的過渡，辯證的批判性思維還只是處在萌芽狀態(tài)。但是，這個(gè)時(shí)期也是培養(yǎng)學(xué)生批判性思維的關(guān)鍵時(shí)期，對(duì)學(xué)生思維的培養(yǎng)與正確引導(dǎo)尤為重要。因?yàn)閷W(xué)生在這個(gè)時(shí)期個(gè)體獨(dú)立性增強(qiáng)，發(fā)散思維發(fā)展較快，接觸與接受新事物較多，教師應(yīng)該鼓勵(lì)他們大膽發(fā)問、提出異議、用自己的思維方式來判斷事物，甚至對(duì)他們提出的意見要尊重和包容。批判性思維的滲透和培養(yǎng)更有利于學(xué)生深入思考所面臨的問題，養(yǎng)成求真、公正、反思、開放的良好品質(zhì)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，對(duì)學(xué)生適應(yīng)未來復(fù)雜的、變化的、不確定的世界有積極的促進(jìn)作用。

批判性思維技能包括解釋、分析、推理、評(píng)價(jià)、說明及自我調(diào)節(jié)等。

如學(xué)習(xí)“酸堿性質(zhì)”時(shí)，針對(duì)稀鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)沒有明顯現(xiàn)象這一情況，給學(xué)生提出問題：“你能設(shè)計(jì)多少種實(shí)驗(yàn)方案證明稀鹽酸和氫氧化鈉溶液發(fā)生了反應(yīng)？”“如果要進(jìn)行具體操作，你會(huì)選擇哪種方案進(jìn)行，為什么？”學(xué)生在解決問題時(shí)需要用到分析、推理、評(píng)價(jià)、說明等批判性思維技能。教師可以結(jié)合學(xué)生的反饋，從批判性思維技能的角度對(duì)他們進(jìn)行點(diǎn)撥和引導(dǎo)，讓學(xué)生在經(jīng)歷問題解決的過程中，提升分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造等高階思維能力。

如學(xué)習(xí)“物質(zhì)轉(zhuǎn)化規(guī)律”內(nèi)容時(shí)，給學(xué)生呈現(xiàn)真實(shí)情境問題：某品牌的鈣片——“碳酸鈣D3 顆?！钡陌b上注明“每袋含鈣500 毫克”。請(qǐng)你設(shè)計(jì)方案并實(shí)驗(yàn)，測(cè)定并分析數(shù)據(jù)，說明該產(chǎn)品信息的可靠性。學(xué)生需要運(yùn)用物質(zhì)轉(zhuǎn)化規(guī)律相關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案（包括藥品、裝置等），進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獲得數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，依據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析，根據(jù)造成誤差的原因改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，盡可能讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確。在這樣的真實(shí)問題解決過程中，學(xué)生對(duì)藥品種類、藥品用量、裝置、誤差分析、裝置改進(jìn)等方面會(huì)提出自己的想法，而對(duì)不同想法進(jìn)行的判斷和抉擇就是批判性思維多項(xiàng)技能的訓(xùn)練和提升。

四、設(shè)計(jì)新情境遷移任務(wù)，指向深層次理解，提升高階思維能力

應(yīng)用性是知識(shí)的重要功能，學(xué)習(xí)知識(shí)的目的是為了理解社會(huì)、適應(yīng)社會(huì)，解決日后生活和工作中遇到的問題。從認(rèn)識(shí)論的角度來說，知識(shí)就是人們?cè)趯?shí)踐過程中取得的經(jīng)驗(yàn)的概括與總結(jié)，知識(shí)必須在“實(shí)踐—認(rèn)識(shí)”的循環(huán)的過程中不斷提升價(jià)值，才能成為高價(jià)值的知識(shí)。學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)也必須建立在充分理解的基礎(chǔ)上，只有理解了知識(shí)，才有可能去應(yīng)用。UbD（Understanding by Design）理論認(rèn)為，理解乃教育的目的，當(dāng)教師的教學(xué)旨在使學(xué)習(xí)者理解可遷移的概念和過程，給其提供更多機(jī)會(huì)，將理解的內(nèi)容應(yīng)用到有意義的情境時(shí)，才更可能獲得長期的成就。而高階思維的發(fā)生可以通過設(shè)計(jì)真實(shí)的情境遷移任務(wù)，在完成任務(wù)的過程中產(chǎn)生的“難題或疑問”“一些困惑、混淆或懷疑”會(huì)引發(fā)學(xué)生的深層次思考，而這些問題與疑惑也會(huì)維持和引發(fā)高階思維。

如在“化合物的性質(zhì)”內(nèi)容中，物質(zhì)鑒別及離子的特征反應(yīng)是核心內(nèi)容。為了使學(xué)生能應(yīng)用所學(xué)知識(shí)跟實(shí)際生活生產(chǎn)相聯(lián)系，實(shí)施課標(biāo)要求的“化學(xué)—技術(shù)—社會(huì)（CTS）”教育，筆者設(shè)計(jì)了新情境遷移任務(wù)——“黑盒探秘”，將用網(wǎng)上購買的皮蛋粉自制的“無鉛皮蛋”作為課堂教學(xué)材料，要求學(xué)生自己鑒定皮蛋粉里可能含有哪些成分（經(jīng)測(cè)定，該皮蛋粉中除泥粉外，所含的是NaCl、NaCO、CaO 等物質(zhì)，恰巧是九年級(jí)學(xué)生需要重點(diǎn)掌握的物質(zhì)）。

學(xué)生對(duì)“黑盒探秘”任務(wù)非常感興趣，在學(xué)習(xí)過程中積極投入，思維活躍程度也比以往要高，與同伴的討論熱烈。

在這個(gè)應(yīng)用知識(shí)遷移解決新問題的過程中，教師為了能引導(dǎo)學(xué)生達(dá)成知識(shí)的遷移和理解層次的深化，為學(xué)生提供了學(xué)習(xí)支架：①皮蛋粉中所含的物質(zhì)（除泥粉外）就是本節(jié)課需要掌握的常見化合物。②皮蛋粉中所含的陽離子有Na和Ca。③制作皮蛋的注意事項(xiàng)：皮蛋粉倒入陶瓷或塑料的小盆里面（不要用鋁制盆）；用勺子攪拌，禁止用手直接抓拌；避免兒童接觸，不可以吞食；加冷開水?dāng)嚢璩珊隣?，待冷卻后，再將鴨蛋滾上一層皮蛋粉糊，密封，靜置；夏季成熟時(shí)間短，秋季成熟時(shí)間會(huì)略長。④提供的器材：溫度計(jì)、滴管、燒杯、點(diǎn)穴板；提供的試劑：酚酞、紫色石蕊試液、BaCl溶液、AgNO溶液、HNO溶液、HCl 溶液、NaCO溶液、澄清石灰水等。

與平時(shí)解題的感覺完全不同，“黑盒探密”新情境遷移任務(wù)使學(xué)生真正感覺到了挑戰(zhàn)，需要積極調(diào)動(dòng)頭腦中所學(xué)知識(shí)，靈活遷移應(yīng)用，還需要小組合作，發(fā)揮集體智慧，解決面對(duì)的復(fù)雜問題。在“探密”的過程中，最后能解決問題的小組普遍反映，在實(shí)踐過程中能更深刻地理解物質(zhì)反應(yīng)規(guī)律及離子的特征反應(yīng)，頭腦中能留下更深刻的印象，而且能夠幫助有困難的小組，幫助他們分析哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了紕漏，該如何糾正等。

核心素養(yǎng)背景下育人目標(biāo)的變化以及未來社會(huì)所需人才素養(yǎng)的變化是對(duì)教師提出的挑戰(zhàn)。要培養(yǎng)具有高階思維能力的終身學(xué)習(xí)者，作為培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)者的教師就要在日常的課堂教學(xué)中設(shè)計(jì)能促進(jìn)學(xué)生高階思維發(fā)展的、真實(shí)情境下的學(xué)習(xí)任務(wù)，來培養(yǎng)學(xué)生論證、反駁、篩選、利用信息的能力，培養(yǎng)學(xué)生的判斷、決策能力，發(fā)展學(xué)生的高階思維。