中学化学教学中学生高阶思维培养浅析

樊小英 吕天瑶 魏梦雪

摘  要 中学生高阶思维的培养日益成为中学教学的价值取向之一，是学生适应未来社会发展的关键。从师生关系、HPS模式、意义建构、探究性实验课堂、巧设问题等方面出发，探究在中学化学课堂教学中如何培养学生高阶思维。

关键词 中学化学;高阶思维;核心素养;实验教学

1 前言

《辞海》对“思维”的解释是：“一种人类特有的精神活动。将外在所得的表象、概念经由分析、综合、判断、推理等步骤的认识活动的过程。”思维具有复杂性，国内外学者普遍认同美国当代教育家布鲁姆（Bloom）的教育目标分类学中的分析（analysis）、综合（synthesis）、评价（evaluation），后被修订为分析、评价和创造[1]。它是指发生在较高认知水平层次上的心智活动或较高层次的认知能力，具体说来，包括问题求解、批判性思维和创造性、综合运用分析性、实践性思维能力等[2]。

2017年，教育部颁布《普通高中化学课程标准（2017年版）》，此新课标的颁布，凸显学科核心素养的地位，可以说“素养时代已经到来”。新课标中核心素养条目3中的“分析推理”“建立逻辑关系”“揭示本质和规律”等字眼，以及核心素养条目4中的“探究”“创新”都，指向高阶思维[3-4]。由此可见，对于化学从教者而言，必须重视学生高阶思维的培养，切实让高阶思维培养落地化学教学实践。

2 在化学教学实践中培养学生高阶思维的教学策略

皮亚杰认知发展阶段理论指出，中学生处于形式运算阶段，他们虽然已经有一定的逻辑运算能力，但是对于琐碎的化学知识，大多数学生会选择死记硬背，而这样的学习方式只能发展学生的低阶思维。同时，死记硬背会导致学习效率不佳，久而久之，学生的学习积极性就会下降。在传统教学中，教师把传授化学知识作为主要任务，记忆性学习占有很大比重，长此以往，学生学习化学的效率大大下降，究其原因，就是高阶思维的培养没有得到很好的实施。下面就如何利用各种方式有效促进学生高阶思维培养进行探讨。

创造宽松师生互动氛围是高阶思维发展的前提  互动是知识建构的前提，而知识建构是发展高阶思维的有效途径[5]。社会建构主义者认为，人的活动是社会性实践，学习不只是个人学习内容的加工，也需要学习者之间进行合作互动[6]。教育心理学相关研究也指出：在民主的师生关系中、开放的课堂环境下，学生更容易在课堂上打开思维，大胆假设、提出问题，积极参与课堂讨论，积极发言、各抒己见，擦出思维的火花。一旦学生正确表达自己的想法，教师给予相应的鼓励，他们就能感受到创新的喜悦，创造思维不断升华。

【教学案例】

教师：同学们，咱们来看，这是氧原子的电子式，如图1所示。

学生1：老师，氧原子最外层电子数是6，那为什么氧原子的电子式要这样写，而不是两边各三个呢（图2）？

学生2：是啊，这个用对称是解释不了的吧？

学生3：对，老师，氮原子的电子式里还有三个成单电子呢。

学生4：这个记住不就好了吗？

教师：同学们，你们的这种质疑精神非常值得赞扬，老师希望同学们可以在化学学习中多思多疑、勤学勤问，对于这个问题，我们会在选修部分“结构化学”进行详细探究，在此咱们只作简单分析与讲解。

追根溯源与学生推理性思维的培养  对于追根溯源应用最好的就是HPS教学模式（history， philosophy and sociology of science，科学史、科学哲学和科学社会学结合的一种教学模式）了，这种教学模式重在培养学生的批判性、创新性、人文性，而创新性思维以及批判性思维恰好是包含在高阶思维要素之中。在化学教学中通过介绍科学史引入科学哲学的相关内容，让学生以科学家的思维去思考化学知识的由来，深刻体会到知识产生的过程，当他们运用推理能力解决问题时，也就发展了问题求解能力以及推理性思维能力[7]。

以鲁科版必修一第二节“研究物质性质的方法和程序”为例，引入“波义耳发现酸碱指示剂”的研究过程，旨在用历史上科学家研究化学实验过程中运用的方法启迪学生，使学生掌握化学研究方法，培养学生的推理思维能力。历史线与化学研究方法对应表如表1所示。

内容意义建构与深刻性思维的培养  奥苏泊尔的认知同化理论认为，学生如果把所学内容与自己的认知结构联系起来，那么有意义学习便发生了，并能在积极的思维活动中对知识进行融会贯通。在高中化学学习中，学生存在这样的问题：学习新知识的时候，由于旧知识的记忆已经模糊或者消失，他们没能在已有的认知结构中找到能够同化新知识的有关概念，而教师在讲解的过程中并未注意到新旧知识之间的关联，因此导致学生难以同化新知识，长此以往，就会对化学的认知产生“难”“多”的假象，导致很难深度思考、深度探究。故而，教师应该根据学生已有的认知结构进行教学设计，注重找出新旧知识的不同点以及衔接点，在旧知识之上进行衔接、延伸、拓展，形成系统化的知识，发展思维的深刻性。

在高中化学鲁科版必修一第一章第二节“氯气的化学性质”这一知识点的讲解中，学生头脑中已知燃烧的条件是可燃物、可燃物与氧气接触、温度达到着火点，而在Cl2与金属与非金属反应的理解中，接触到金属（Fe、Cu）在Cl2中燃烧的反应，以及H2在Cl2中燃燒的反应，其中并没有氧气参与，就算亲自做过实验，也很难转变“燃烧需要氧气参与”这个前概念。因此，教师就可以引入助燃物这样一个思维固着点，告诉学生，氧气事实上是助燃物的一种，燃烧的条件应该是可燃物、助燃物、着火源。这样一来，学生的思维就会自然过渡，前概念顺利转变，发展思维的深刻性。

探究性实验课堂与学生探究性思维的培养  化学是一门实验型学科，学生高阶思维的培养离不开化学实验教学，化学实验可以使学生对化学问题、化学知识的本质有更直观的认识与更深入的思考。高考题目中每年都会有实验探究题，这些题目大多是从体现化学的有用性以及真实性的角度出发，考查学生的探究能力。要完成这类题目，学生必须调动分析、综合、抽象、概括等不同的思维，但是对于大多数中学生来说，这一类型的题目难度很大，原因就是探究性思维能力的缺失。因此，在教学中要引导学生以问题和假设为出发点，根据探究目的设计探究方案、进行实验探究，这种探究意识的培养会逐渐提升与强化学生的探究性思维。

在高中化学鲁科版必修一第一章第二节“钠的性质”这一知识点讲解前，先设问：水可以灭火吗？学生根据已有知识回答：水可以灭火。接着播放消防员在钠着火现场进行灭火的视频，学生发现消防员并没有用水来灭火，而是用含水量很低的冷泡沫。借此契机给学生制造认知冲突，学生产生想去探究的欲望：为什么不能用水处理钠着火现场？引导学生假设：也许是钠会和水反应。再进行钠与水反应的实验，最后得出实验结论。

巧设开放性问题与综合性思维的培养  亚里士多德曾说：“思维自疑问和惊奇开始。”[8]但当下化学教学中，满堂灌的情况屡见不鲜，教师在教学中很难调动学生的好奇心，激发学生探究的欲望。因此，教师一定要重视问题设计，问题是发展学生高阶思维的着力点，一旦学生产生探究问题的驱动力，他们就会积极地搜索脑海中已有的知识，思维活跃度就会提高。

教师创设问题可以结合具体情境，在具体的情境中促进思维发展，同时要在情境中及时地提出深度化的问题。比如在学习完氯气的性质这个知识点之后，教师可以给学生布置开放性问题：“如果你是一名工程师，要在工业中制漂白粉，你打算怎么做？你需要为你的计划准备哪些试剂和仪器？”这样的问题设置要比教师直接给出工业制备漂白粉的装置图，让学生回答每一个仪器和试剂是用来干什么的，更能锻炼学生猜想和创造的能力。学生的好奇心和想象力被激发，会对问题的解决更加敏感，运用综合性思维的同时也解决了问题，二者相得益彰。

3 结语

推理性思维、发散性思维、深刻性思维、探究性思维、综合性思维的发展均指向高阶思维，教师在教学中以这些要素为出发点，可以发展学生的高阶思维。中学生正处于思维发展的关键时期，而中学化学在中学教学中占据重要地位。因此，中学化学教学，无论是化学知识的讲授，还是化学实验的操作，都应该注重发展学生的高阶思维，将高阶思维的培养落实在化学教学中，促进学生的思维全面发展。

参考文献

[1]王帅.国外高阶思维及其教学方式[J].上海教育科研，2011（9）：31-34.

[2]鐘志贤.促进学习者高阶思维发展的教学设计假设[J].电化教育研究，2004（12）：21-28.

[3]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：3.

[4]杨季冬，王后雄，童文昭.凸显高阶思维的化学教学：内涵、必要性和实践策略[J].化学教学，2018（6）：37-40.

[5]钟志贤.促进学习者高阶思维发展的教学设计假设[J].电化教育研究，2004（12）：21-28.

[6]陈琦，刘儒德.教育心理学[M].2版.北京：高等教育出版社，2011：156-157.

[7]汤小梅.化学教学中高阶思维训练拓展设计[J].化学教学，2017（8）：21-24.

[8]刘倩楠.大学生设计思维能力培养的教学研究[D].上海：华东师范大学，2015.