基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的科學(xué)思維能力的培養(yǎng)
——以《溶液》單元復(fù)習(xí)為例

■ 武漢市常青樹實驗學(xué)校 詹 天 孫玉婷

《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)（2022）》提出要“整體規(guī)劃素養(yǎng)立意的課程目標(biāo)，重視開展核心素養(yǎng)導(dǎo)向的化學(xué)教學(xué)”，明確指出“發(fā)展科學(xué)思維”是課程目標(biāo)要求之一?？茖W(xué)思維能力的培養(yǎng)是一個循序漸進(jìn)、持續(xù)進(jìn)步的過程，如何在有限的課堂教學(xué)中激發(fā)學(xué)生思維？如何在教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維能力提升、素養(yǎng)落地？如何確保學(xué)生思維能力的持續(xù)發(fā)展與進(jìn)步？下面筆者以《溶液》單元復(fù)習(xí)為例，談?wù)劵诨瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的科學(xué)思維能力培養(yǎng)的有效策略。

一、基于學(xué)科核心素養(yǎng)的科學(xué)思維能力培養(yǎng)的有效策略

1.思維能力的培養(yǎng)和學(xué)科教學(xué)應(yīng)相互融合、相互促進(jìn)

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

2.多樣化的教學(xué)方式促進(jìn)學(xué)生自主思考

教師在教學(xué)過程中，應(yīng)盡可能選擇項目教學(xué)、主題教學(xué)或者實驗教學(xué)等多樣化的教學(xué)方式，盡可能設(shè)計多樣的學(xué)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生分別開展分類與概括、證據(jù)與推理、解釋與評價等符合化學(xué)學(xué)科特點的高階思維活動，引導(dǎo)學(xué)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(diào)動學(xué)生產(chǎn)生分析、想象、推理、質(zhì)疑等積極的思維活動，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)，促進(jìn)科學(xué)思維能力的發(fā)展。

3.素養(yǎng)導(dǎo)向的多樣化教學(xué)評價促使學(xué)生思維活躍

評價是教學(xué)系統(tǒng)中重要的組成部分，堅持核心素養(yǎng)導(dǎo)向的評價，兼顧師生評價和生生評價，激發(fā)學(xué)生思維，讓學(xué)生思維外顯。關(guān)注過程性評價和綜合性評價，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度看待問題，同時選擇有價值的學(xué)習(xí)活動進(jìn)行表現(xiàn)性評價，落實“教——學(xué)——評”一體化，讓學(xué)生思維活動全程參與學(xué)科教學(xué)過程中，促進(jìn)學(xué)生全面而有個性的發(fā)展。

二、教學(xué)目標(biāo)

《溶液》是人教版九年級化學(xué)下冊第九單元內(nèi)容，熟練掌握溶液知識是學(xué)好酸堿鹽和復(fù)分解反應(yīng)的基礎(chǔ)，也為高中物質(zhì)的量、濃度等知識的學(xué)習(xí)埋下伏筆。傳統(tǒng)《溶液》單元的教學(xué)中存在以下問題：（1）大多數(shù)教師仍以“詮釋性教學(xué)”或“授受式教學(xué)”方式為主，忽略了對學(xué)生思維的關(guān)注與啟發(fā)，學(xué)生無法在理解的基礎(chǔ)上建構(gòu)概念之間的邏輯關(guān)系；（2）傳統(tǒng)的“溶解度”教學(xué)過程中，教師重知識與技能的教學(xué)、輕情感體驗與素養(yǎng)教學(xué)，對學(xué)生實驗探究能力與科學(xué)思維能力的培養(yǎng)不夠重視；（3）教學(xué)方式比較單一，學(xué)生缺乏自主學(xué)習(xí)、自主探究、深度學(xué)習(xí)的機(jī)會，學(xué)生的思維得不到有效發(fā)展；（4）在溶解度相關(guān)曲線圖中，學(xué)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(xué)，讓學(xué)生在真實的情景中復(fù)習(xí)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(xué)過程中充分引導(dǎo)學(xué)生分別開展分類與概括、證據(jù)與推理、解釋與評價等符合化學(xué)學(xué)科特點的高階思維活動，提高學(xué)生高階思維能力的發(fā)展。

2.通過設(shè)計并優(yōu)化溶解度測定的實驗方案，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力；通過引導(dǎo)學(xué)生對方案的進(jìn)行對比與評價，加強(qiáng)學(xué)生對實驗評價的辯證思維能力。

3.在提出問題、設(shè)計實驗、分組實驗、數(shù)據(jù)處理等過程中，讓學(xué)生感受化學(xué)實驗的一般思路，通過多樣的學(xué)習(xí)方式與任務(wù)，讓學(xué)生的思維訓(xùn)練與學(xué)科知識的學(xué)習(xí)相互融合、相互促進(jìn)。

三、教學(xué)流程

1.教學(xué)流程圖

基于以上教學(xué)目的，借助布魯姆提出的認(rèn)知目標(biāo)分類體系，設(shè)計了本節(jié)課的教學(xué)流程，如圖1所示。環(huán)節(jié)一通過復(fù)習(xí)所學(xué)知識調(diào)動學(xué)生低階思維活動，環(huán)節(jié)二中通過設(shè)計實驗、評價方案、優(yōu)化方案等環(huán)節(jié)，促進(jìn)學(xué)生從低階思維到高階思維的發(fā)展；通過測量溶解度的實驗活動，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力，進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的高階思維，最后環(huán)節(jié)進(jìn)行本節(jié)課知識點、方法、技能、情感等方面的總結(jié)、歸納，有助于前面環(huán)節(jié)中學(xué)科學(xué)習(xí)與思維訓(xùn)練的鞏固與提升，同時為下一次學(xué)科學(xué)習(xí)和思維活動做好準(zhǔn)備。

圖1 教學(xué)流程

2.重點片斷教學(xué)實施過程

（1）“溶解度測定的實驗方案設(shè)計”片斷教學(xué)

【教師】化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，你能根據(jù)所學(xué)自行設(shè)計出測量硝酸鉀溶解度/溫度曲線方案嗎？

【學(xué)生】小組討論方案

學(xué)生比較容易想到的方案一，在教師的引導(dǎo)下，經(jīng)過激烈的討論，部分學(xué)生也能想到方案二。

【教師】提問1：上述方案有哪些優(yōu)缺點？引導(dǎo)學(xué)生互評方案的可行性及優(yōu)缺點

提問2：請你從操作簡單方便、節(jié)約藥品、結(jié)果更精確等角度分析，還可以如何優(yōu)化實驗設(shè)計？

小組間相互討論，經(jīng)過生生評價、師生評價，最終選擇并優(yōu)化方案二進(jìn)行實驗。

表1 溶解度測定方案設(shè)計與評價

（2）“曲線圖中點線含義的練習(xí)”教學(xué)片斷

【教師】仔細(xì)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(zhì)的曲線圖中得到哪些信息？

圖2

圖3

圖4

【學(xué)生】表述圖中點、線的含義

【教師】引導(dǎo)學(xué)生間互評、鼓勵學(xué)生盡可能得到更多的信息，同時及時進(jìn)行有針對性的校正

【教師】通過上述曲線圖的練習(xí)，你有沒有獲得一些做曲線圖的技巧及經(jīng)驗？

【學(xué)生】曲線圖的橫縱坐標(biāo)很關(guān)鍵；題干信息非常有用，需要認(rèn)真、細(xì)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(xué)效果

1.引導(dǎo)學(xué)生多方法設(shè)計實驗，有效激發(fā)學(xué)生思維、訓(xùn)練學(xué)生創(chuàng)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(jié)課從學(xué)生最容易想到的上述方案入手，對方案進(jìn)行綜合評價，然后一步步引導(dǎo)學(xué)生逆向發(fā)散思維，設(shè)計出“先配置一定濃度的溶液，加熱完全溶解后進(jìn)行降溫，實時測量有晶體析出時的溫度”，在這個過程中，學(xué)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(zhuǎn)化，還能激發(fā)學(xué)生發(fā)散思維、發(fā)展學(xué)生實驗創(chuàng)新思維能力。

2.讓學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，訓(xùn)練學(xué)生探究性思維能力。剛開始學(xué)生設(shè)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)水銀溫度計讀數(shù)太慢，最終選擇數(shù)顯溫度計……學(xué)生在一個個真實問題下自發(fā)的不斷開動腦筋、積極思考、不斷改進(jìn)，學(xué)生的探究性思維得到了有效的發(fā)展。

3.通過方案評價、優(yōu)化與改進(jìn)、分享交流、分組匯報等環(huán)節(jié)，大多數(shù)學(xué)生都能積極參與到課堂中來，整個課堂學(xué)習(xí)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(xué)生的綜合能力尤其是科學(xué)思維能力得到了有效發(fā)展。

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