试论高中化学教学中学生高阶思维能力的培养

颜有兴

摘 要：核心素养是高中化学教学的导向，高阶思维是化学核心素养的重点内容之一，即通过学生对化学反应原理的分析来解决现实问题。文章以高中化学为研究对象，以具体案例的方式对学生高阶思维能力的培养进行了研究，期望在有效策略的引导下促进学生高阶思维的形成。

关键词：高中化学；高阶思维能力；培养

高阶思维是人的高认知心智活动。专家指出：化学高阶思维包含分析、创新、探究、评价等几个方面，而且高阶思维是化学核心素养内容之一。纵观当下的高中化学课堂，学生高阶思维能力发展需要解决现状堪忧以及培养路径不明的问题。只有确定好这两个基本点，才能推动学生高阶思维能力的发展。

一、高阶思维能力概念

关于高阶思维，布鲁姆将其划分为六个维度，一般理解、应用被划分为低阶思维，文章上述提到的分析、创新、探究、评价属于高阶思维。学生高阶思维的发展是一个循序渐进的过程，需要教师采取合理的手段对学生进行引导。从本质来看，高阶思维能力超出了记忆的范畴，对学生的自主思考、自我学习能力提出了一定的要求。学术界关于高阶思维能力依然没有形成统一的定论。教师培养学生高阶思维能力教学中有着很大的空间，可以从决策力、问题解决力等方面入手。高阶思维是人在认知上产生的一种心智活动。高中阶段的学生正在向着成人的方向发展，如若还在采取以往的方式开展教学，只会影响他们的发展。所以，教师要认识到学生高阶思维发展的重要性，并采取措施为学生提供自我学习与发展的空间，这样才能开启学生的思维，才能提升学生的综合素质与能力。

二、高中化学教学中培养学生高阶思维能力的现状

高中生高阶思维能力的培养存在如下矛盾：一方面，部分教师十分认同培养学生的高阶思维，并采取了系列措施加强对学生高阶思维能力的培育。另一方面，一些教师对高阶思维的概念认识不清，对相应的教学方法不了解，即便是有一些高阶思维活动，也是无意识的教学行为。上述矛盾是必须要正视和解决的。要解决这一矛盾，需要教师认识到学生高阶思维培养的重要性，需要教师通过参加培训、阅读书刊、开展主题研讨的方式革新自身的理念，优化化学课堂教学。在这一思路的指引下，再度分析培养学生高阶思维能力的课堂，依然可以有清晰的认识：第一，高阶思维培育情况与教师的评价视角有着直接的关系。一般评价分为过程性和结果性评价，结果性评价会受人才选拔的影响，未能摆脱分数论。在当下的教育教学中，大部分的教师并未认识到自身评价会对学生思维深度产生影响，这也是高阶思维培育一直未能深入的原因。第二，抽象思维和逻辑思维是学生高阶思维发展的支撑点。在当下的化学课堂中，教师根本不知道学生的高阶思维是通过日常的思维训练获得的。当然在这两种思维训练的基础上，还需要学生表现出创造性、批判性思维，如此才能实现学生低阶思维向高阶思维的发展[1]。只有清晰把握高中化学课堂学生思维培养的现状，才能找到学生高阶思维培养的路径。

三、培养高中生高阶思维能力的意义

（一）促进学生个性心理的发展

学生健康的心理发展是一个主动构建、不断内化的过程。高阶思维要求学生基于自身视角对问题进行分析，并在此过程中得出新的结论。现代教育强调学生的个性发展，要求学生在做好课堂教学任务的基础上，通过分析与思考提出个性化见解，形成自身的独立人格。

（二）帮助学生建立起系统化的知识体系

学生高阶思维的发展有助于学生抽象逻辑思维的发展，深化学生对知识的理解和应用。化学学科的学习，不仅需要学生综合知识解决化学问题，更要对化学实验开展合理的探究。如若学生的知识掌握得不牢固，逻辑思维薄弱，势必会让他们在问题解决中无所适从。另外，如若学生的知识学习是散乱的，还会影响他们整体逻辑思维体系的建立[2]。

（三）培养创新型人才

人们对真理的探索是在批判中发展的，而这需要大量的知识做铺垫。但知识的单纯叠加并非学生个体发展的关键，核心在于打破原有的认知，建立起全新的知识体系，让学生从新的视角审视知识，而这也是未来创新型工作对人才的要求。如若学习者自身无法形成创造才能，就不能丰富自身的经验，简言之就是缺少成为创新型人才的关键要素。

（四）提升高中化学教育水平

教师理念、教学行为是影响教师教学水平的一大因素。在当下的化学课堂活动中，诸多问题的存在影响着教学质量提升，同时对学生的有效学习造成了干扰。高阶思维的培育则是提升高中化学教学水平的重要路径。首先，它可以帮助学生巩固课堂知识。化学具有大量的知识点需要学生记忆，但受课时限制，本应该通过学生自主实验得到的知识，却让学生以背诵的方式获得。虽然了解、理解低階思维对学生短期内的学习有很大帮助，但从长远来看存在很多问题。随着时间的推移，他们会忘记这部分知识。而学生高阶思维的发展可以让他们从宏观视角审视问题，将知识放置于整个网络体系中，可以强化学生的学习效果。其次，它有助于提升学生的学习技能。化学是以实验为基础的学科，实验不但是学生学习的一部分，更是他们获取知识的手段。实验是实践范围内的，需要以思维做引领。例如，化学实验现象的分析，需要学生的分析思维；与结论情况不符合的，需要学生批判性地对待。可以说，高阶思维是学生实验教学有序开展的保障。随着教学改革的深入发展，对学生的要求也在不断提升，以素养为导向的教育教学，可以提升高中化学教学水平[3]。

四、高中化学学习对学生思维的要求

（一）分析思维

分析思维是学生从低阶思维走向高阶思维的桥梁，主要包含分析、推理、比较、组织等内容。根据学生的表现还可以将分析思维划分为多个层次：基础层，学生对复杂问题的拆分，通过对简单问题的学习降低学生的学习难度；发展层，学生在对复杂化学知识的分析上，把握住各部分的关联；提高层，学生以分析法为依托，总结化学现象间的规律。

（二）综合思维

综合思维是基于宏观视角看问题的思维方式。马克思主义认为：世间的万物是不可能独立存在的，都具有一定的联系。同样，教材内的各知识点之间也具有一定联系，用综合思维审视与分析，可以建立起系统化的知识体系。培养学生的综合思维，有助于提升他们的解题能力，可以让学生立足整体俯瞰整个题目，提炼与题目有关的知识点，并通过整合形成解题思路。虽然教材内的知识点多且比较分散，但他们可以在一定关系的整合下串联成系统的知识体系，这就需要学生具备整体思维，从一个点联想到一条线，这就是学生思维层面的反应。以化学反应为例，化学方程式是化学反应的符号表示形式，在学生的记忆中，要记住材料的化学性质、化学实验步骤、反应条件等内容。

（三）批判思维

批判思维是合理的、反思性思维。批判思维并非随意批判，它以评价为基础，在评价的基础上做出价值的判断，对认可的事情加以维护，对违背事实的用自己的知识进行判断，构建新的内容。实际上，批判思维是一种有破有立的思维，对学生的化学学习有着深远的影响。举例来讲，生命力论在19世纪初期广为流传，但化学家弗里德里希·维勒借助实验的方式完成了氰酸铵与硫酸铵形成了人工合成尿素，不仅是对生命力论的否定，也让尿素成为以人工合成无机物质得到应用的有机化合物。可见，破除唯书的批判是化学学科持续发展的根本。

（四）创造性思维

创造性思维是一种不满足当下问题解决方案，试图通过更有效方法解决问题的思维方式。在这一过程中，可以通过反复的设想打破原有思维的桎梏，为问题提供多种解决方案。可见，创造性思维的关键在于突破固化思维，换一个角度思考问题。创造性思维是高中化学思维中高阶思维特点的体现，对学生思维品质要求很高，以分析、综合、批判思维为根本，同时要求学生具备探究与求异精神。高中教材内的知识点，如化学性质、原理等都是前人打破常规，探索得到的产物。高中化学实验教学的开展不仅可以将抽象知识直观化地展现出来，还能深化学生对化学原理的理解，同时在学生自主参与实验中会形成科学探究意识，保持对学生的探究热情。教师要平衡好理论与实验教学，帮助学生解决学习的难点，同样在学生参与实验中培养自身的创造

思维[4]。

五、高中化学教学中培养学生高阶思维能力的优化策略

和低阶思维相比，高阶思维具有科学性、灵活性、层次性的特征，将其落实于课堂教学的每一个环节，不但需要完成知识点的学习，更要通过分析、思考和创造等环节提升学生的解决问题的能力、批判思维能力等。所以，教师要从思想上重视起来，采取合理的措施并落实到位，从根本上提升学生的高阶思维水平。

（一）转变理念，为学生高阶思维的发展提供保障

培养学生的高阶思维能力，需要教师转变观念，这和以往的课堂有很大的不同。高阶思维能力培育下的化学课堂，强调学生的自主思考、合作学习与探究，让每个学生都有表达自我观点的机会。教师要改变“灌输式”教学模式，将学生高阶思维的培养作为化学教学的任务，并积极构建学生高阶思维发展的教学模式，将其渗透于教学的每一个环节。同样，教师要尊重学生的个性发展，并加强鼓励，保持学生对知识的探究热情，这是学生高阶思维能力发展的基础保障。

（二）巧设问题，促进学生高阶思维的形成

问题教学法结合了现代教学方法的优势，在培育学生高阶思维能力方面发挥着重要作用。问题教学法应用的关键在于打破权威性的师生关系，通过和谐、愉悦学习空间的建立促进学生的主动参与，在这样的学习环境下开展探究，才能夯实基础，引发学生对问题的思考，促进学生低阶思维向高阶思维的发展。可以从三个方面进行：

1.教师提出问题，引导学生进行思考

教师提问、学生思考是最为常见的问题式教学模式，在双方的讨论中产生思维碰撞，建立起明确的学习思路。例如，在苏教版化学知识点“防治二氧化硫对环境的污染”相关知识点的学习中，教师就可以以实际生活为依托设置问题：“大家知道号称空中死神的酸雨是如何形成的吗？它有哪些危害？应该如何防治？”学生思考后给出了如下的答案：酸雨的形成是大量燃烧含硫量高的煤形成的，汽车排放的尾气也是酸雨形成的一个重要原因。关于酸雨防治可以从源头入手，如减少煤的排放量，必须加大对清洁能源的开发和利用；还可以研发煤炭新技术。防治酸雨还可以从做好城市规划入手，如制订汽车出行表等。合理的问题设置可以启发学生对问题的思考，同样在他们解决问题的过程中感受到了化学与生活的联系，为学生核心素养的发展奠定了基础[5]。

2.整合化学教材实验，实现学生宏观辨识向微观探析的过渡

宏观辨识即学生对学科的认知，可以从物质研究与变化规律视角入手。通过对宏观现象的分析，对宏观性质展开推理，把握内在关联，由此启发学生的微观推理。在具体的教学开展中，需要教师整合教材内的实验素材，并以此为基础整合与之相关的知识，通过组织学生开展有助于思维发展的探究实验，让学生在对宏观现象的剖析下探寻到事物的本质。依然以“防治二氧化硫对环境的污染”相关知识点的教学为例，首先提出问题“酸雨的形成是什么与什么发生了化学反应？”“针对二氧化硫的废气，从化学角度来看应该如何进行废气处理和回收利用呢？”随即让学生以小组的方式开展探究实验。本教学过程的开展实现了学生宏观辨识到微观探析的发展。

3.基于微观探析本质的分析，建立概念

在这一部分的知识学习中，教师要鼓励学生从探究者的视角对知识开展深层次的探索，更在于指导学生从物质包含的元素设计实验，以挖掘内因，建立事物探究本质的模型。在此过程中，可以借助二氧化硫与氧气的反应方程式指导学生对化合价的变化进行分析，让学生对化学微粒观、本质观产生深入的了解。在探究二氧化硫与氧气发生反应的实验中，教师可以提出如下的问题引导学生思考：“二氧化硫与氧气发生反应的过程，其化合价发生了怎样的變化，在这一过程中氧气起到了什么作用？”“在什么条件下二氧化硫可以与空气中的氧气发生反应？”在学生解决上述问题的过程中，会对整个反应过程有深入的理解，同时准确构建酸雨的概念，推动着学生宏观辨析到微观探析和符号表现等化学核心素养的发展。

（三）引导学生深入思考，培养学生的高阶思维

虽然高中化学课程具有抽象性的特点，但依稀可见技能身影。忽视知识的形成原理，会弱化学生对知识包含的规律与方法的理解。同时，在教学改革深入发展的今天，化学教学必须引领学生挖掘更深层次的内容，让学生跳出原有知识与技能理解其中的思想与方法。在具体的教学开展中，教师可以通过设置问题、为学生提供思考空间等，鼓励学生进行分析与思考，在这一过程中把握化学本质。只有让学生真正参与到化学知识的形成过程中来，才能让他们看到知识本质的一面。这就需要教师将化学情境与学生的学习任务结合起来，通过细化与拆分，让各小组在对细小问题的解决中理解核心问题，并形成梯度思考思维模式[6]。

例如，在“氯、溴、碘及其化合物”有关知识的学习中，教师便可以为学生设置氯气和水反应实验的指导，深化学生对氧化还原反应的理解。在此过程开展中，教师可以设置如下的问题：“如若Cl2和H20发生了反应，可能会生成什么？”“如何设计实验验证预测？”在学生思考后，教师利用多媒体为学生播放“氯气能否与水反应的实验视频”，通过对现象的观察与分析，在小组讨论中得出“水会变成黄绿色，气泡在水中冒出来，同时伴随刺鼻的气味，这说明氯气和水反应生成了盐酸和次氯酸，在这一过程中氯气不仅是氧化剂同时还是还原剂”的结论。

（四）采取抛锚教学，培养学生的高阶思维

抛锚教学即在真实化学情境中设置问题，以问题为“锚”，引发学生探究。抛锚式问题的确定，需要根据教学内容、过程开展。可以从如下几个方面进行：第一，构建化学情境，启发学生的思维。学生的化学学习是思维发展的过程，整个学习活动都有思维参与其中。所以思维产生于真实情境中，而问题教学也会引发学生的思考。第二，确定问题和解决问题是抛锚式教学开展的基础，正所谓“学源于思，思源于疑。小疑则小进，大疑则大进”。学生解决问题的过程也是他们思维启发的过程，首先创设学习情境，而后明确问题，之后以问题为线索开展教学。例如，在“原电池”的学习中，教师便可以为学生创设“随着社会的发展与进步，多种多样的电器进入了生活中，使用电器需要电能，那么使用的电能是如何来的”的真实情境，而后教师根据学生的回答，继续深度发问“煤炭发电存在很多的缺点，是否可以省略中间的步骤，将化学能直接转化为电能呢？”第三，自主与小组合作学习。问题解决的线索是通过自主实验或搜索资料得到的，学生先自主阅读相关资料，与其他的学生合作探究问题，达到理解问题并提升认知的目的。在这一过程中，化学教师发挥着指导学习、启发思维的作用。化学抛锚式研究在于通过实验探究、证据推理、分析和解决问题。而学生经过独立思考、参与小组合作等，可以实现被动学习到主动转变的探究，并在推理与分析中得出结论。比如，在“电解原理”有关知识的学习中，首先引导学生对“电解氯化铜产物”进行分析，引导学生预测溶液中存在的微粒，而后经过小组的思维碰撞产生新的观点，再借助实验探究、观察、推测等步骤把握电解池原理。学生参与知识形成的过程，便是学生思维锻炼的过程，同样推动着教学目标的实现。

（五）基于表达，培养学生的高阶思维

和一般的知识学习不同，思维是学习者的一种内在品质，只有表达出来才有价值。简言之，教师不但要关注学生高阶思维能力的培养，更要引导学生将学习的整个过程表达出来，以对学生高阶思维应用能力的发展起到强化的作用。以例子进行说明：胃酸分泌过多是常见的一种疾病，化学药物在此种疾病的治疗中发挥着重要的作用。在教学开展中，教师可以提问“如何监测复方氢氧化铝对胃酸是否有效呢？”，学生会立刻想到分析它的化学成分，而后教师为学生展示其化学成分Al（OH）3、Mg2Si3O8。在学生看到Al（OH）3后，会立刻想到氢氧根，可以中和胃酸。接下来的工作就是验证复方氢氧化铝这款药物中是否含有Al（OH）3。教师可以将班内的学生划分为若干小组，并为学生提供相应的器材，助力他们的检验，每个小组成员都要对本次实验方案开展思考并制订出一套合理的方案，最后由小组长在课堂展示、讲述。高阶思维是学生化学学习的重要内容之一，既可以提升学生的学习效果，也可以让学生在学习中不断地优化和认识自己。在教学开展中，教师可以有意识地将学生高阶思维能力的培养纳入知识学习、问题解决中来，以提升学生用化学语言表达化学思维的能力[7]。

结束语

综上所述，化学是高中阶段的基础课程，具有知识点多和抽象性、复杂性的特点，这给学生学习带来了很大难度。正是化学课程的自身特点和学生思维品质弱的原因，化学课程教学问题不断，影响着教学目标的实现。而化学教学与高阶思维的培养是相互促进的关系，通过培养学生的高阶思维可以促使他们更好地融入学习，快速地把握相关知识点。随着社会的发展，社会对人才的需求也在不断地增加，其中高阶思维人才必定会受到重视。当下教育阶段的主要任务就是加强对学生高阶思维能力的培养。在这样的现实背景下，教师只有重新审视课堂，结合学科特征和学生的学情，建立起学生高阶思维能力发展模式，才能实现学生的有效过渡，才能为他们日后更好地提升与发展奠定基础。

参考文献

[1]罗鸿鉴.高中化学教学中学生高阶思维能力的培养：以人教版“离子反应及其发生的条件”教学为例[J].教师博览（科研版），2021（11）：63-64.

[2]李魁菊.高中化学教学中学生高阶思维能力培养路径研究[J].世纪之星（高中版），2021（10）：108-109.

[3]宋兆爽.王春.基于翻转课堂教学模式下的化学教学实践研究：以高中化学“原电池”为例[J].化学教育，2017（1）：14-18.

[4]杨文杰.高中化学教学学生高阶思维能力培养路径分析[J].化工管理，2021（29）：81-82.

[5]吴云.陈一铭.指向高阶思维培养的高中化学项目式教学与评价实践研究：以“神奇的84消毒液”为例[J].福建基础教育研究，2022（4）：122-125.

[6]陈翠.高中化學教学中高阶思维能力培养的研究[J].文渊（高中版），2019（5）：321.

[7]颜乐.缪向光.占文芳.培养高阶思维能力的化学实验教学研究：以“科学认识含氯消毒剂”为例[J].福建教育学院学报，2022（6）：9-12.