高中化学课堂教学中发展学生思维的研究

王磊 朱成东 孙影 李金智

关键词：化学课堂;化学优质课;思维过程;思维发展

1问题的提出

发展学生核心素养是2017年版新课标的培养目标，促进学生深度学习和培养深度学习的能力成为落实核心素养的有效方式。深度学习是以学习者高阶思维形成、创新能力提升和精神影响为旨归，突出参与、体验和生成，并促进学习者核心素养培养的一种学习方式。显然，基于深入思考、深入探究的深度学习是建构观念、培养思维、提升探究能力的必由之路。发展学生思维能力是核心素养的关注点之一，因此聚焦发展学生思维能力理应成为化学教学的应有之义。林崇德认为思维能力的具体表现形式是思维品质，培养学生的思维品质是发展其智能的“突破口”。有研究表明当前高中生思维品质处于中等偏下发展水平，且思维的批判性品质和独创性品质发展水平较低。然而，思维是课堂教学中师生活动的中心，所以必须关注课堂教学、关注教师的教学设计，准确把握化学课堂教学中发展学生思维的现状，并有针对性地提出改进措施是一种现实诉求。

已有研究多是讨论发展学生思维的重要性、方法策略或开展具体的教学设计。总体而言，对当前高中化学课堂发展学生思维的质量研究较少，对其核心特征及哪些方面落实较为理想、哪些实行不够的讨论尚且不足。本文以化学优质课例为载体，研究高中化学课堂发展学生思维的状况。

2研究对象与工具

2.1研究对象

以2019年安徽省高中化学优质课中17节参赛课例为研究对象。参赛课例均经过多次打磨，凝聚了数位一线教师的教学智慧。本次优质课参赛课例均不同程度地凸显了化学学科核心素养，可在一定程度上体现教师对于发展学生思维的认识。通过评析优质课，总结提炼优秀课堂发展学生思维的特征，同时反思化学课堂促进学生思维发展的不足。

2.2研究工具

孙旭等人从教学设计、教学活动、思维过程和素养达成四个维度构建了“一核四维”的化学课堂教学评价指标体系，该体系基于“素养为本”的高中化学课堂构建而成，具有较好的信度、效度与鉴别力。本研究从中抽提“思维过程”（表1）评价维度，其中包含思维启发、思维引导、思维深化、思维整合和思维拓展5个指标。

2.3评定示例

由两位研究者依据评分标准对17节课例进行打分，对少数分歧进行讨论之后，借助SPSS25.0对两位研究者的评分结果进行一致性检验，在思维启发、思维引导、思维深化、思维整合、思维拓展指标上Kappa系数分别为0.821、0.821、0.767、0.866、0.896，可见在各指标上均达到较高程度的一致性，据此可认为评定结果真实可靠。最终取两位研究者的平均打分确定各课例的水平层次。

例如，在一节“铁的重要化合物”课例中，教师首先以铁矿石实物和“中国钢铁让世界更美好”的短片引入教学，接着以三个学习任务串联课堂。任务一是铁的氧化物的学习，该部分采用课前导学、课中交流分享的策略。任务二引导学生分析铁的氢氧化物的组成和制备方法，学生如期制得Fe（OH），却没有得到Fe（OH）2，此时教师展示自己的課前实验图，引发学生强烈的求知欲，再通过问题链——Fe（OH）。变成了什么？是什么使之发生了变化？如何证明你的猜想？来引发学生进阶思考，实现学生认识视角从宏观向微观转化，并用数字化实验验证学生猜想。当学生观察到02浓度减小，从而确信自己的猜想正确时，教师再次问道：“02浓度减小就一定意味着其参加了反应吗？”学生进一步思考，从定量的角度分析之后再次确定猜想的正确性。任务三是制备纯净的Fe（OH）2，学生设计实验并汇报实验结果，表示多种方法隔绝02效果均不够理想，此时教师引导学生尝试“化学除氧”，学生提出可用铁粉做抗氧化剂，教师引导学生观察之前的数字化实验结果（溶液中02浓度再次下降），由此启发学生Fe（OH）2也可以充当抗氧化剂，学生思考之后给出新的实验方案（4 mL 1 mol/L的NaOH溶液+1 mL 0.5 mol/L的FeSO4溶液+1 mL煤油与1 mL 1 mol/L的NaOH溶液+4 mL 0.5 mol/L的FeSO4溶液+1 mL煤油），教师演示实验效果良好，随后布置探究任务——Fe2和Fe3之间如何转化？学生设计实验，得出结论，表达交流。最后教师借用价类二维图帮助学生梳理课程内容。经分析讨论，对本节课在各维度水平界定如表2所示。

最终评定这节课在思维启发、思维拓展维度处于水平2，在思维引导、思维深化、思维整合维度达到水平3。据此认为，这节课整体水平较高，其中思维引导、思维深化、思维整合三个维度的设计方式值得借鉴参考，思维启发维度可进一步改善，以突出情境的启发性，思维拓展维度可进行调整以凸显课堂对学生思维的拓展、延伸功能。

3高中化学课堂教学中发展学生思维的质量分析

3.1总体情况分析

各维度评分的统计结果如图1所示。在思维启发、思维引导两个维度发展水平较好，绝大多数集中到水平3;思维深化、思维整合、思维拓展三个维度次之，但也基本上能够达到水平2或水平3。总体而言，优质课中教师能有意识地发展学生思维能力，但各维度发展质量不齐。此外，在同一维度的不同侧面发展情况亦有所差异。

3.2各维度发展情况分析

依5项指标进行详细分析，得到以下统计结果如表3所示。

3.2.1“思维启发”分析结果

在思维启发维度，82.4%的课例达到水平3，17.6%的课例达到水平2，整体质量较好。教师能有意识地创设教学情境，自觉地从生活实际出发设计关联课程的教学情境，但在利用情境启发学生思维的处理上表现出一定差异。水平3的课例中，教师虽以不同的方式创设情境，但最终都能够设计出与课程内容紧密联系且可以较好地激发学生兴趣的教学情境，能够恰当借助情境启发学生思维。或直接通过实验引导学生思考其中可能发生了什么;或先由学生猜想假设再实验验证，利用认知冲突指引学生思维发展，课堂开始由情境引入，课堂中不断呼应情境。同时，该水平的教师多倾向于借助化学实验创设情境，或通过学生“猜想假设一分析验证”来开展教学。

总体而言，在优质课例中，化学教师能自觉地发展学生思维。（1）思维启发层面，重视教学情境的创设，能较好地设计真实情境引入课堂，但对如何利用教学情境启发学生思维的关注还可强化;（2）思维引导层面，合理设计教学环节、板书图文，在问题设计上教师还需减少对表层性问题的讨论，增加对根源性问题的设计;（3）思维深化层面，重视引导学生进行分析讨论，但引导方式和高阶思维类型还可更加丰富;（4）思维整合层面，把握课堂发展线索，合理整合相关知识，对化学学科特征的体现还可加强;（5）思维拓展层面，关注迁移应用、重视强化认知，部分应用载体的发展性还可加强。

4.2启示建议

鉴于化学优质课相对于常态课总体水平更高，故针对优质课评析结果，总结其中的优势与不足，为更多一线课堂的发展提出几点建议。

4.2.1巧用情境启发学生思维

教師在设计教学情境时要知悉情境不仅仅要引起学生的情感共鸣，更为关键的是要有思维共振。课堂中教师可合理借用化学实验，通过感官的刺激激发学生的学习兴趣，同时深入挖掘实验情境的作用，可尝试让学生预测实验现象，在预测与事实的对比中产生认知冲突，进而顺利地展开教学，学生亦可以带着思想进入学习。

4.2.2设计本源性问题启发学生思维

郑长龙认为运用本源性方式，可以使教师形成对化学学科知识及其思维方式和方法的深层次认识，才有可能引导学生开展深度学习，发展学生化学学科核心素养。我们不仅要让学生知道这些是什么，更要让学生在思考“为什么”“怎么办”的过程中提升思维能力。要关注学生的思维方式，把握时机进行追问，促进学生思维能力的提升，也可设计“实验故障”，尝试让学生分析原因、提出解决方案，亦可给学生提供拓展性的材料，引导学生的思维发展。

4.2.3重视高阶思维的多样性深化学生思维

提倡高阶思维的多样性不仅是指学生思维方式的多样性，还指教师要能够以多样的方式引出学生的高阶思维。在课堂中除关注学生分析思维的发展之外，还要多锻炼学生比较、概括、分类等思维能力，可以采用让学生完善实验方案、交流反思等方法推动学生高阶思维的发展。

4.2.4关注教学线索的学科特征整合学生思维

教学设计中不仅要合理设计教学线索串联相关知识，也要巧妙利用化学学科的独特优势，紧紧抓住从宏观到微观、从现象到本质、从定性到定量的发展视角设计教学，以具有化学学科特征的逻辑线索网罗零碎知识形成知识体系。让学生在领会化学知识的同时感悟化学学科的发展历程和研究思路。

4.2.5注重应用载体的高发展性拓展学生思维

对于练习，不仅是单纯的强化，更要运用恰当的载体诱导学生实现有效迁移，即学习者利用已有知识理解新知识，把新知识纳入到已有的认知结构中。教师要擅于借助实验装置的设计、模型的提炼应用等载体，帮助学生实现远迁移、高路迁移。