指向?qū)W生批判性思維發(fā)展的高中化學(xué)教學(xué)探究

文/楊麗君

引 言

在新課程和新高考改革背景下，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，可以提高學(xué)生的學(xué)科素質(zhì)與創(chuàng)新能力，滿足新課程改革的要求。文章從如何在高中化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)策略。

一、批判性思維的相關(guān)內(nèi)容及教學(xué)實(shí)施意義

（一）批判性思維的內(nèi)涵

批判性思維是指?jìng)€(gè)體主動(dòng)對(duì)所接觸知識(shí)或事件的真實(shí)性、精確性等性質(zhì)或價(jià)值提出疑問(wèn)，通過(guò)自我分析、評(píng)價(jià)與判斷，最終做出合理決策的思維過(guò)程[1]。教育工作中的批判性思維培養(yǎng)主要包含兩個(gè)方面的內(nèi)容：第一，經(jīng)過(guò)個(gè)體的質(zhì)疑、求證，確定某個(gè)命題或結(jié)論是錯(cuò)誤的，并進(jìn)行相關(guān)的改進(jìn)；第二，在個(gè)體質(zhì)疑、思考、求證后，確定該命題或結(jié)論是正確的。

（二）批判性思維的特點(diǎn)

批判性思維有以下四個(gè)特點(diǎn)：（1）主動(dòng)性。批判性思維是個(gè)體思考的主動(dòng)過(guò)程，是獲取信息的直接方法。（2）獨(dú)立性。批判性思維重視思維獨(dú)立性，要求個(gè)體獨(dú)自思考并得出結(jié)論。（3）發(fā)散性。通過(guò)發(fā)散思維，將影響結(jié)論與思考過(guò)程的因素綜合在一起，對(duì)事物或者觀點(diǎn)進(jìn)行批判，以此確定事物結(jié)論的正確性。（4）嚴(yán)密性。在批判的過(guò)程中，要對(duì)原有的結(jié)論和自己的探究過(guò)程及結(jié)論進(jìn)行批判，使得到的結(jié)論或觀點(diǎn)更具合理性。

（三）批判性思維的教學(xué)實(shí)施意義

批判性思維是構(gòu)成核心素養(yǎng)五要素的重要組成部分。在學(xué)科核心素養(yǎng)的高層次水平要求中，學(xué)生要能運(yùn)用對(duì)立統(tǒng)一思想考查、分析化學(xué)反應(yīng)，認(rèn)識(shí)化學(xué)變化的本質(zhì)，能對(duì)實(shí)驗(yàn)中的“異常”現(xiàn)象進(jìn)行反思、提出疑問(wèn)；能針對(duì)某些化學(xué)工藝設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，提出解決方案等。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中闡述的化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，體現(xiàn)了化學(xué)教學(xué)具有培養(yǎng)學(xué)生批判性思維的“土壤”，由此可見(jiàn)，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維有助于發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

二、高中化學(xué)教學(xué)中發(fā)展學(xué)生批判性思維的對(duì)策

（一）倡導(dǎo)問(wèn)題教學(xué)法，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維習(xí)慣

在高中化學(xué)教學(xué)中，要想培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，教師就要尊重學(xué)生的主體性，注重應(yīng)用問(wèn)題教學(xué)法[2]。教師在教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以預(yù)先留出一定的空間和時(shí)間，讓學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立的思考與實(shí)踐，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察、討論和思考等，并提出問(wèn)題、解決問(wèn)題。對(duì)學(xué)生而言，問(wèn)題教學(xué)法的運(yùn)用不僅能夠體現(xiàn)自身的主體地位，還可以幫助自己更好地理解課本知識(shí)。在實(shí)際教學(xué)中，教師需要對(duì)教材內(nèi)容和學(xué)習(xí)輿情進(jìn)行深層次的挖掘，利用矛盾設(shè)計(jì)知識(shí)熱點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑，鼓勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，獲得成就感與自信心。

以“催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響”內(nèi)容教學(xué)為例，魯科版“能量—反應(yīng)進(jìn)程”坐標(biāo)圖是結(jié)合臭氧分解反應(yīng)的歷程來(lái)體現(xiàn)的。與之相比，蘇教版“能量—反應(yīng)進(jìn)程”坐標(biāo)圖只有關(guān)于催化劑對(duì)Ea的改變，進(jìn)而影響反應(yīng)速率的表述，在理論的表達(dá)和應(yīng)用上有一定的脫節(jié)。教師可以利用問(wèn)題教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，使學(xué)生充分理解和掌握相關(guān)內(nèi)容。首先，教師在給出催化劑對(duì)反應(yīng)活化能量影響的“能量—反應(yīng)進(jìn)程”圖后，可以引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察“無(wú)催化劑”曲線和“有催化劑”曲線的差異，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考提出問(wèn)題的角度，然后進(jìn)行總結(jié)歸納，得出以下三個(gè)問(wèn)題：（1）峰的變化；（2）Ea的變化；（3）△H的變化。在解決這三個(gè)問(wèn)題的過(guò)程中，學(xué)生初步掌握了催化劑對(duì)反應(yīng)歷程的改變，使峰的數(shù)量發(fā)生變化，在改變反應(yīng)歷程的過(guò)程中使Ea減小，進(jìn)而影響反應(yīng)速率，但不影響總反應(yīng)焓變的理論。然后，教師推出具體題例：“H2O2分解反應(yīng)為2H2O2=2H2O+O2，△H＜0。在I-的催化作用下，分解機(jī)理如下：（1）H2O2+I-=H2O+IO-，△H＞0，慢反應(yīng)；（2）H2O2+IO-=H2O+O2+I-，△H＜0，快反應(yīng)?！苯處熆梢灾笇?dǎo)學(xué)生從解決三個(gè)問(wèn)題的角度出發(fā)，畫(huà)出反應(yīng)過(guò)程中有無(wú)催化劑的能量變化圖像，并進(jìn)行對(duì)比討論，進(jìn)一步鞏固學(xué)生的理論認(rèn)知。教師利用問(wèn)題教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知矛盾，由易到難，層層遞進(jìn)，能讓學(xué)生在探究和思考的過(guò)程中形成并發(fā)展批判性思維，同時(shí)減少化學(xué)理論學(xué)習(xí)的枯燥感，提高課堂教學(xué)的有效性。

（二）設(shè)計(jì)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，發(fā)展學(xué)生的批判性思維能力

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是訓(xùn)練批判性思維、培養(yǎng)科學(xué)學(xué)習(xí)方法的有力工具和載體[3]。在高中化學(xué)教學(xué)中，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)探究性、開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn)，并提供條件讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生解決問(wèn)題的能力。這一教學(xué)方法的運(yùn)用，將批判性思維當(dāng)成“技能”概念來(lái)理解并實(shí)施教學(xué)，對(duì)學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)化學(xué)學(xué)科，并培養(yǎng)核心素養(yǎng)是有幫助的[4]。

例如，SO2集諸多性質(zhì)于一身，是非金屬氧化物的典型代表。在教學(xué)中，教師可以結(jié)合開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)知識(shí)體系。首先，教師提出一個(gè)問(wèn)題：“SO2氣體分別通入足量的BaCl2和Ba(OH)2溶液中，現(xiàn)象如何？”引導(dǎo)學(xué)生在通過(guò)思考、討論并得出判斷性結(jié)論后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并驗(yàn)證。此時(shí)，學(xué)生會(huì)形成兩種看法：一種看法認(rèn)為均會(huì)生成BaSO3沉淀，溶液都變渾濁；另一種看法認(rèn)為亞硫酸酸性弱于鹽酸，SO2不會(huì)與BaCl2發(fā)生反應(yīng)，所以一個(gè)沒(méi)有明顯現(xiàn)象，一個(gè)變渾濁。那實(shí)際情況如何呢？通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，學(xué)生發(fā)現(xiàn)SO2通入足量的Ba(OH)2溶液中，有大量的白色沉淀生成，而在BaCl2溶液中也可以看到少量白色的沉淀，這與學(xué)生的原有看法都不完全相同。在理論推理與現(xiàn)實(shí)認(rèn)知產(chǎn)生強(qiáng)烈沖突的情況下，學(xué)生的積極性和求知欲都被充分調(diào)動(dòng)起來(lái)。教師可以繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，進(jìn)行“SO2與BaCl2溶液反應(yīng)條件探究及沉淀成分鑒定”或“SO2與Ba(NO3)2溶液反應(yīng)”等開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，從而達(dá)到完善學(xué)生知識(shí)體系的目的。

（三）開(kāi)發(fā)研究性課程，提升學(xué)生的批判性思維品質(zhì)

研究性學(xué)習(xí)是化學(xué)課堂教學(xué)的有力補(bǔ)充，是學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)的主陣地之一。充分開(kāi)發(fā)利用研究性課程，對(duì)學(xué)生的批判性思維培養(yǎng)具有重要意義。教師可以根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)能力提升的具體要求，設(shè)計(jì)研究性學(xué)習(xí)課題，引導(dǎo)學(xué)生將研究性學(xué)習(xí)作為提升自身批判性思維的一種方式，使其在學(xué)習(xí)中掌握更多的能力與技巧。

以化學(xué)史教育教學(xué)內(nèi)容為例，教師可以設(shè)計(jì)“我看化學(xué)史”之類的課題，利用研究性學(xué)習(xí)的靈活性、多樣性，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)課外閱讀、查閱網(wǎng)絡(luò)信息及小組討論等方式，充分了解化學(xué)發(fā)展的歷史，如通過(guò)人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)模型演變的化學(xué)史，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)理論的發(fā)展是動(dòng)態(tài)的過(guò)程。人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)模型的認(rèn)識(shí)是逐步深入的，而前進(jìn)的每一步都建立在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)是揭示原子結(jié)構(gòu)奧秘的重要手段，而結(jié)合現(xiàn)象的辯證性、全面性思考是揭示原子結(jié)構(gòu)奧秘的前提。如湯姆生通過(guò)陰極射線管的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為原子不是最小的微粒，提煉出原子中還有電子的“棗糕”原子結(jié)構(gòu)模型。同時(shí)期的日本科學(xué)家也發(fā)表了土星式的帶核的模型，卻不被世界認(rèn)可，是因?yàn)樯倭藢?shí)驗(yàn)的證據(jù)支撐。唐朝楊貴妃的飾品與波爾的量子化軌道模型類似，缺乏實(shí)驗(yàn)證據(jù)，同理也不認(rèn)為楊貴妃提出了量子化軌道理論。這些史料不僅增加了學(xué)習(xí)原子結(jié)構(gòu)模型的趣味性，還強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)證據(jù)推理的重要性，提升了學(xué)生的思維品質(zhì)。

學(xué)生對(duì)原子結(jié)構(gòu)模型印象最深刻的是盧瑟福的帶核原子模型，這個(gè)模型也是后續(xù)其他原子模型發(fā)展的基礎(chǔ)。教師可先用視頻播放的方式重現(xiàn)α粒子散射實(shí)驗(yàn)：為了探究原子的結(jié)構(gòu)，盧瑟福的學(xué)生及其助手在小黑屋進(jìn)行了幾天幾夜不眠不休的觀察。在實(shí)驗(yàn)遇到瓶頸時(shí)，盧瑟福提出換個(gè)方向觀察，從α粒子穿過(guò)金箔的射出面轉(zhuǎn)到射入面來(lái)觀察，這時(shí)看到粒子反彈的現(xiàn)象。這些視頻資料是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度的重要載體，充分體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科的育人價(jià)值。在原子結(jié)構(gòu)模型演變的研究性學(xué)習(xí)中，筆者還設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單的小黑箱實(shí)驗(yàn)，在一個(gè)箱子底部剪出多個(gè)同心圓，讓學(xué)生蒙上雙眼，用沙子替代α粒子，再灑向小黑箱底部。蒙眼的學(xué)生解開(kāi)眼罩，看到箱底漏出的沙子形狀，仍然不明所以，并不能準(zhǔn)確說(shuō)出箱子底部的形狀。而盧瑟福卻能從極少量的α粒子偏轉(zhuǎn)甚至反彈現(xiàn)象中質(zhì)疑湯姆生的棗糕原子模型，并提出相對(duì)準(zhǔn)確的帶核原子模型。筆者與學(xué)生共同感慨科學(xué)家的偉大，從宏觀的現(xiàn)象聯(lián)系到微觀的結(jié)構(gòu)，需要敏銳的洞察力、深度的思考能力和嚴(yán)密的邏輯思維分析能力。

在湯姆生、盧瑟福、盧瑟福助手、波爾幾代師生對(duì)微觀原子結(jié)構(gòu)不斷探究的化學(xué)史中，學(xué)生感受到科學(xué)家勤于實(shí)踐、善于合作、敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。而通過(guò)這樣批判與反批判推動(dòng)化學(xué)科學(xué)發(fā)展的生動(dòng)事例，在化學(xué)發(fā)展史上比比皆是。在化學(xué)教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)研究性課程學(xué)習(xí)化學(xué)發(fā)展史，讓學(xué)生感悟到大膽懷疑、不懼權(quán)威是化學(xué)學(xué)科發(fā)展的動(dòng)力，從而提升學(xué)生的批判性思維品質(zhì)。

（四）巧用社會(huì)性議題，診斷學(xué)生的批判性思維水平

社會(huì)性議題中的科學(xué)議題，開(kāi)闊了學(xué)生的學(xué)習(xí)視野。教師將與化學(xué)學(xué)科知識(shí)、化學(xué)原理相關(guān)的各種社會(huì)性科學(xué)議題融合到化學(xué)課堂中，不但能構(gòu)建與學(xué)生生活密切相關(guān)的富有價(jià)值的情境，在真實(shí)的情境中引發(fā)學(xué)生自主思考、積極討論、深度交流，而且能夠幫助學(xué)生更深刻地理解化學(xué)概念和原理，使其在不斷思考、交流和討論中設(shè)計(jì)和完善方案，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程中發(fā)展批判性思維，提升高階思維品質(zhì)。教師要通過(guò)提問(wèn)、觀察學(xué)生在參與化學(xué)相關(guān)的社會(huì)性議題中的表現(xiàn)，在學(xué)以致用的過(guò)程中診斷學(xué)生的批判性思維發(fā)展水平，并適時(shí)地給予學(xué)生發(fā)展性的評(píng)價(jià)和建議，真正做到教、學(xué)、評(píng)的一致性，助力高效課堂的構(gòu)建。

例如，在氮元素及化合物知識(shí)的復(fù)習(xí)中，教師可巧用社會(huì)性科學(xué)議題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生運(yùn)用化學(xué)學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，并對(duì)與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題做出正確的判斷。以多城市汽車限行這一社會(huì)性的科學(xué)議題為例，筆者在課堂上提問(wèn)：“從2008年北京奧運(yùn)會(huì)到現(xiàn)在，北京已經(jīng)推行汽車限行十三年有余，是否還要繼續(xù)執(zhí)行該政策？請(qǐng)從化學(xué)學(xué)科的視角來(lái)闡述你的觀點(diǎn)。”大部分學(xué)生從環(huán)境和健康的角度出發(fā)，認(rèn)為汽車尾氣排放導(dǎo)致霧霾等環(huán)境問(wèn)題，還有汽車耗能大，傳統(tǒng)的化石燃料資源面臨枯竭等問(wèn)題，基于這些原因應(yīng)該限行。少部分學(xué)生認(rèn)為，汽車的限號(hào)出行給生活帶來(lái)了諸多不便。也有學(xué)生認(rèn)為具備三元轉(zhuǎn)化器的尾氣處理裝置對(duì)環(huán)境的污染小，再加上新能源汽車的大力發(fā)展也減少了化石能源的使用，因此不必限行。學(xué)生基于各種證據(jù)，各抒己見(jiàn)，在權(quán)衡利弊的過(guò)程中發(fā)展了證據(jù)推理能力，在交流討論的過(guò)程中，不斷產(chǎn)生思維的碰撞，從中培養(yǎng)了批判性思維和辯證思維。教師在這一教學(xué)過(guò)程中，給予學(xué)生充分的空間和時(shí)間進(jìn)行自主思考和交流討論，同時(shí)針對(duì)學(xué)生闡述的觀點(diǎn)適時(shí)地給予點(diǎn)撥和建議，不但能診斷學(xué)生的批判性思維等高階思維的發(fā)展水平，而且能借助評(píng)價(jià)來(lái)促進(jìn)教學(xué)的開(kāi)展。

結(jié) 語(yǔ)

總之，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，提升學(xué)生的獨(dú)立思考能力和自主學(xué)習(xí)意識(shí)，是新課程改革背景下的必行之路。在化學(xué)課堂上，教師可以采用問(wèn)題式教學(xué)、開(kāi)放實(shí)驗(yàn)、研究性學(xué)習(xí)、社會(huì)性科學(xué)議題等方式，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)能力的發(fā)展。