化学思维发展型课堂的基本特征及构建策略

江苏省南通第一中学（226001） 徐 宾

《普通高中化学课程标准（2017 年版2020 年修订）》明确指出：学业质量标准是以本学科核心素养及其表现水平为主要维度，结合课程内容，对学生学业成就表现的总体刻画［1］。显然，在“素养为本”的时代，学业质量水平有了等级性的具体描述，并成为考试与评价的重要依据。提高化学学业质量水平的主阵地在课堂，化学课堂教学的核心在于发展学生的化学思维，因此构建化学思维发展型课堂势在必行。

一、化学思维发展型课堂的基本特征

（一）体现化学思维

化学思维发展型课堂是以促进学生化学思维发展为核心的课堂教学形态。化学思维是指导人们学习化学和研究化学的重要思维方式，是由相互联系的多种思维构成的综合性思维，它既具有思维的普遍性，又具有化学科学的思维特质。化学学科核心素养所包含的宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任等，其本质都是指向化学思维。与其相对应的有“宏观—微观—符号”三重表征思维、结构性思维、变化与守恒思维、限度与平衡思维、基于证据的推理思维、模型思维、创新思维和绿色思维等。化学思维是专业性很强的科学思维，是化学学科的特征性思维。离开了化学思维，化学认知便无从谈起。

（二）创设思维情境

从某种意义上讲，教学的目的就是教会学生思维。学生通过学习要学会科学地思维，即知道从何处入手，向何处发展，获得什么结果。因此，创设良好的思维情境是引发学生积极思维的前提条件。化学教师要善于利用知识发生、发展和衍变的逻辑关系，让学生了解化学家审视知识的方法，发现其不足和迫切需要解决的问题，激活学生思维；要基于学生的视角，引发学生已有的知识经验与新知识之间的矛盾冲突，激活学生思维；要遵循教育规律，精心设计教学活动，加强化学与社会、生活、科技、环境等的联系，激活学生思维。

（三）促进思维发展

思维是有层次的。布卢姆等人把认知领域的教学目标从低级到高级分为识记、理解、应用、分析、综合和评价六大层次。每一层次教学目标的达成所需要的思维能力和思维品质是不一样的。由低级思维向高级思维进阶是一种思维发展，将具体的事实、概念与学科中更具普适性的大概念建立关联，也是一种思维发展。学科大概念（又称学科思想、核心观念等）并非指学科中某一具体的概念或定理、法则等，而是指向这些具体知识背后的能反映学科本质的、更为核心的、具有普遍性和广泛解释力的原理和思想方法，可运用于新的情境，具有持久的可迁移应用价值［2］。它们是知识背后的知识，是学科精髓所在。课堂教学中有思维发生不一定有思维发展，在同一思维层次上的反复操练犹如思维“内卷”，只会增加学生的学习负担，对学生的思维发展毫无意义。化学思维发展型课堂旨在通过化学教学促进学生深度思维，帮助学生构建学科大概念体系，进而发展学生的化学思维，也就是让学生通过化学课堂学习习得新的思维技能，或拓展已有思维技能的应用情境，或将已有思维技能作为加工知识的手段和方法，实现对学科知识的更深入理解以及对思维技能的更熟练运用［3］。

二、化学思维发展型课堂的构建策略

（一）设定目标，关注思维发展

教学目标是课堂教学的出发点和归宿。在设计教学时，部分教师比较关注化学知识、方法类目标，不太关注思维发展目标，这就导致有些学生对所学的知识只知其然不知其所以然，不知道知识的来龙去脉，不知道知识的实际应用价值和意义。化学思维发展型课堂强调化学教学要实现学生思维能力从当前状态向目标状态的发展，因此，设定明晰、具体的思维发展目标就显得尤为重要。

例如，在学习“物质的量的单位——摩尔”这一内容前，学生都是从微观层面描述化学反应的，如“每2 个氢分子和1 个氧分子反应”等，但在工业生产中，物质之间的化学反应都是按照一定的质量关系进行的，这就需要将难以称量的微观粒子与可称量的物质建立起某种联系。学生由此意识到只有学习新的知识才能解决这一问题。因此，从知识学习与思维发展相结合的角度出发，这一节课的学习目标可以设定为：了解引入“物质的量”这个物理量的意义（学习新的思维方法）；知道阿伏伽德罗常数的含义（熟悉新的思维方法的切入点）；知道“质量”与“摩尔质量”的联系与区别（拓展已有思维技能的应用情境）；掌握以“物质的量”为中心进行“粒子数、物质的量、质量”三者之间换算的方法（习得新的思维技能）。新内容的学习，开阔了学生的知识视野，提高了学生的认识水平，创新了学生的思维方式，开启了以“物质的量”为中心的一系列计算的法门。

（二）问题导向，增强思维动力

化学思维发展型课堂承载着传授化学知识与发展化学思维的双重任务，但其核心是发展思维。知识是思维的基础，思维是知识的灵魂，问题是连接知识与思维的桥梁。化学课堂教学中，教师要善于创设真实的、具有一定思考价值的问题情境，引发学生的认知冲突，激发学生的学习兴趣，促进学生主动思维、科学思维，进而发展思维。基于“问题”视角，化学课堂教学可以划分为以下三重境界。

第一重境界是课中教师提问题。教师针对教学重难点，或者学生的认识模糊点、能力薄弱点等，提出有一定思维含量的问题，打破学生原有的认知平衡，激发学生的学习欲望，引导学生在探究问题的过程中学习知识、领悟方法、发展思维，在“原认知平衡—不平衡—新认知平衡”的动态变化发展过程中自主构建新的知识结构。

第二重境界是课后学生没问题。通过课堂教学，教师已经为学生扫清了能预见到的认知障碍，学生已经完全掌握了教学目标所要求的应知应会内容，化学基础知识、基本技能、基本方法、基本观念落实到位，不留任何缺憾。

第三重境界是课后学生想问题。这些问题不是因为课堂教学缺失遗留下的问题，而是课后学生主动探究的与课堂学习内容相关的拓展性问题。学生对课堂学习内容兴趣浓厚，下课后感觉意犹未尽，进而自主探究新问题。也许有些内容是化学课程标准不作要求的，也许有些内容是后续课程将要学习的，但学生急于一探究竟，而一时又不知从何入手，这时他们产生的问题就是针对性极强的个性化问题。教师及时给这些学生提供必要的点拨和指导，对发展他们的化学思维大有裨益。

例如，结构性思维是化学学科特有的思维方式。微观结构及粒子间的相互作用，既看不见也摸不着，只有通过想象和应用结构性思维才能深刻理解。因此，教学“化学键”时，教师可以先让学生尽可能多地写出由H、O、Cl、Na 组成的化合物。学生根据自己的认知，可能会写出H2O、H2O2、HCl、Na2O、Na2O2、NaH、NaOH、NaCl、HClO、NaClO、Cl2O等化合物。这样，一方面复习了有关Na、Cl 的元素化合物知识；另一方面，学生写出的化学式可以作为课堂教学的素材。教学主线依次围绕以下几个问题展开：①原子是怎样结合成物质的？②如何表示离子键和共价键？③如何用电子式表示NaCl、HCl 的形成过程？④为何氯化氢分子中的H、Cl 原子个数比是1∶1？⑤离子化合物与共价化合物中所含的化学键类型有何不同？⑥常见元素中，哪些元素的原子结合形成离子化合物？哪些元素的原子结合形成共价化合物？⑦化学反应的本质是什么？以上问题是学生学习的难点和疑点，其解决需要学生掌握科学的思维方法和规范的表述方法。课堂上，教师可以NaCl、HCl 作为教学示例，以H2O、Na2O、NaOH 以及H2、Cl2作为学生课堂训练的内容，而H2O2、Na2O2、HClO、NaClO、Cl2O 等则留给学生课后思考，并作为下一节课的衔接内容。这样，既分散了教学难点，又拓展了探究时空，激发了学生的深度思维，达到了发展学生思维的目的。

（三）交流互动，外显思维过程

化学课堂上，交流互动是不可缺少的，生生互动、师生互动的形式是多样的，但核心都是思维的互动。思维是内隐的，如何判断学生有没有形成有效思维，思维方法正确不正确，思维能力有没有得到提高？这就需要外显学生的思维过程，让学生的思维能够被“看到”。课堂上，教师应给学生适当的时间和空间，让学生思一思、悟一悟、说一说、写一写、做一做，把自己的所思所想完全表达出来，这样学生就外显了自己的思维过程和思维方法。知与不知、会与不会、能与不能一目了然，同伴的学习经验和思维方法可以借鉴，同伴的认知偏差和思维障碍可以起到警示作用。教师可以针对学生暴露出的问题做出诊断，并采用适当的方法进行补救，从而达到纠正错误、加深理解、强化观念和发展思维的目的。

例如，学习“乙烯与溴的四氯化碳溶液发生加成反应”时，学生经常会把溴的四氯化碳溶液写成溴水。学生犯这样的错误，不仅因为粗心大意，还因为不清楚溴的四氯化碳溶液与溴水有何区别。对于这一细节，有经验的教师会通过问题引起学生的注意，如：“实验室制取1，2-二溴乙烷，能不能用乙烯与溴水反应？”学生相互讨论，很快，讨论就变成了争论。学生根据自己的理解，说出各自的想法和理由。在互动过程中，学生进一步弄清了溴水与溴的四氯化碳溶液的联系与区别。两者溶剂的不同，造成了两者成分的不同，进而造成了两者性质的不同。通过讨论、归纳，学生对“制取物质类”反应的要求有了新的认识。这样的教学，不仅加深了学生对这一典型的加成反应的印象，促进了学生的深度学习，将学生的认知思维水平提高到了一个新的高度，还培养了学生严肃认真、一丝不苟的科学态度和科学精神。

（四）梳理归纳，彰显思维方法

梳理归纳往往和课堂小结结合在一起，是课堂教学的一个基本环节。化学思维发展型课堂要求的梳理归纳不是教师简单地回顾和复述本节课的教学内容，而是教师引导学生在梳理本节课的学习重点、难点和注意点时，既要凸显本节课的思维方法，又要站在化学学科知识体系和学科观念的高度，将零散性知识体系化、生活性知识科学化、事实性知识观念化、方法性知识模型化，从而帮助学生在更高的层次上建构新的知识结构，把握化学知识的本质和思维体系。

例如，教学“乙醇”这部分内容时，教师往往通过一系列实验现象，引导学生发现乙醇的物理性质以及乙醇可以与钠反应、可以发生氧化反应和酯化反应等。在梳理归纳乙醇相关内容时，教师可引导学生关注乙醇分子发生反应时哪些原子参与了反应，发生断键的部位在哪里，从而聚焦乙醇的官能团——羟基，这样就将乙醇性质的具体知识抽象概括为学科次级大概念——官能团决定有机物的性质，再继续抽象概括为学科大概念——物质的组成结构决定物质的性质。“物质的组成结构决定物质的性质”揭示了不同物质具有不同性质或相似性质的根本原因，成为人们理解和研究物质性质的思维结构。有了这样的认知思维，学生在研究陌生物质的性质时，就可以从物质的组成结构入手，推断出它们可能具有的化学性质。

（五）举一反三，提升思维品质

思维品质是指个体在思维活动中智力特征的表现，体现了个体的思维水平与能力差异。思维品质一般包括思维的深刻性、灵活性、批判性、敏捷性、独创性、系统性等6 个方面。在化学教学中，通过举一反三来提升学生的思维品质，是发展学生思维的有效路径。

举一反三不是疯狂地刷题，“举一反三”中的“一”与“三”应存在内在联系，“一”应该是“三”的典型，“三”必须是“一”的衍生，否则举“一”不可能反“三”，甚至举“三”都不可能反“一”。化学课堂上，教师经常进行例题教学和习题训练，对于所选择的例题或习题，教师应认真思考：选择这道题的目的何在？题量能不能减少？如果不能减少，能不能将例题或习题进行整合？经过这样筛选得到的例题或习题，才称得上是精选、精编的例题或习题，才能体现知识的代表性、方法的示范性和思维的科学性。

化学思维发展型课堂重视化学知识的教学，更重视发展学生的化学思维。未来借助大数据的分析和评价工具来评价学生的思维发展也必将从经验性的评价向量化的数据评价转变。随着评价数据的大量积累，学生“画像”的精准度和分辨率可以得到进一步提高，为实施基于思维发展的教与学提供依据。