促进学生批判性思维能力发展的教材解读方法

【课堂聚焦·教材教法】

【摘 要】批判性思维能力培养可以从训练阐释、分析、推理、评估、解释和反思等六项技能着手。据此，本文提出四项教材解读方法：以引导学生“如何学”为着眼点，深度解读教材文本；以引导学生提出新的实验设想为着眼点，深度解读教材中的实验素材；以引导学生“为什么这样”为着眼点，深度解读教材插图；以增进学科理解为着眼点，深度解读教材栏目等。通过解读教材，训练学生批判性思维能力的六项技能，促进学生批判性思维能力的发展。

【关键词】批判性思维能力；高中化学；人教版教材；学科核心素养

2022年1月1日起实施的《中华人民共和国科学技术进步法（2021年修订）》［1］第九条规定，学校及其他教育机构应当坚持理论联系实际，注重培养受教育者的独立思考能力、实践能力、创新能力和批判性思维。2016年发布的《中国学生发展核心素养》报告中明确提出理性思维和批判质疑作为科学精神的基本要点之一。［2］着力于发展高中生化学学科核心素养的《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》指出，要培育学生勤于实践，敢于质疑，勇于创新［3］4；加强学生对实验中的“异常”现象和已有结论进行反思，提出质疑和新的实验设想，并进一步付诸实施［3］19。从课程标准的表述来看，化学教学需要加强培养学生敢于质疑、提出质疑、勇于创新的批判性思维能力。本文以人教版高中化学教材为例，呈现通过教材解读培养学生批判性思维能力的方法。

一、批判性思维能力的内涵

“批判”的英文表述为“Critical”，来自希腊语“Critic”，意为明辨信息以及基于一定标准的判断。《现代汉语词典（第7版）》对“批判”的解释是“分析判别，评论好坏”。教育界则对批判性思維形成了本质相同的不同表述。杜威认为，批判性思维是对某种结论进行充分的批判、衡量，得出结论的根据和给出判断的充分理由后才接受某种信念或做出结论的过程的思维过程［4］。美国哲学学会研究组织者范西昂团队认为，批判性思维能力表现为阐释、分析、推理和评估，以及所基于的证据、概念、方法、原则的解释和对背景的考量，并提出在判断过程中所运用的技能主要包括阐释、分析、推理、评估、解释和反思［5］。也就是说，培养学生的批判性思维能力可以从训练这六项技能着手。

“阐释”是批判性思维的基本技能，是指阐明、陈述并解释，是对问题的内涵进行清晰准确的表达，也可以理解为表达“是什么”。

“分析”是批判性思维的基本技能，是指在头脑中把事物（或事件，或对象）由整体分解成各个部分或属性，找出隐含的规律（或观点，或理由），也可以理解为表达“为什么”。

“推理”是批判性思维的基本技能，是进行批判的思维表现，由一个或几个已知的判断（前提）推出新判断（结论）的过程，也可以理解为表达“怎么样”。

“评估”是批判性思维的核心技能，是能批判的表现，本意是评价估量，是对证据与结论进行评定、审定、研判，也可以理解为表达“觉得怎么样”。

“解释”是批判性思维的关键技能，是合理地说明事物变化的原因，事物之间的联系，或者是事物发展的规律，也可以理解为表达“为什么这样”。

“反思”是批判性思维的关键技能，是反过来思考的意思，即进一步质疑和验证，也可以理解为表达“还能怎么样”。

综上所述，批判性思维能力、批判性思维能力的技能以及批判性思维能力的学生行为表现关系如表1所示：

二、促进学生批判性思维能力发展的教材解读方法

人教版高中化学教材整体结构是正文、实验、插图、栏目、练习与应用、整理与提升、复习与提高、实验活动等，其中实验、插图、栏目等根据内容需要插入正文中。教材内容注重学生的科学精神、创新能力和批判性思维能力的培养。在教学中，笔者有以下深度解读教材的行动建议。

（一）以引导学生“如何学”为着眼点，深度解读教材文本

教材是教师教与学生学的主要素材来源，教师对教材的深度解读能力的强弱，直接决定教师能否在课堂中高质量完成真实情境创设，学习任务设计，学习活动的展开，教、学、评一体化的落实，批判性思维能力的技能训练，学科核心素养的培育等教学活动。因此，教师要从“教教材”发展为“用教材教”，以学生“如何学”为着眼点，对教材巧裁剪、巧设计、巧补充［6］，创设适合文本内容的真实情境，深度挖掘教材文本中蕴含的批判性思维能力的内容，设计学生的学习任务。学生在学习任务的驱动下，开展阐释、分析、推理、评估、解释、反思等批判性思维能力的技能训练。

比如，人教版选择性必修2《物质结构与性质》第一节“原子结构”，教材按照化学学科发展史上科学家不断证伪原子的“构造原理”为线索，在初中化学和高中化学必修第一册中已学的原子结构知识基础上，编写了原子核外电子运动状态所遵循的规律。本小节教材中蕴含了丰富的批判性思维能力培育素材，但由于受到考试要求的影响，大部分教师往往只组织学生学习书写基态原子的核外电子排布，把构造原理和能层、能级、基态、激发态、原子光谱、能级交错、电子云、原子轨道、泡利原理、洪特规则、能量最低原理等概念进行灌输式讲授，学生缺乏对这些概念的阐释、分析、推理、评估、解释、反思的批判性思维能力的技能训练，课堂中缺失了学生高阶思维的参与。基于此，笔者将具体的批判性思维能力的技能训练学习任务设计如下：

情境 观看“原子结构的奥秘”的视频（介绍人类探索原子结构的历程，包括构造原理，基础的量子理论的提出与发展）。

看完视频后，学生感悟科学家对微观粒子的研究还处于初级阶段，原子结构还有很多奥秘未解开，对人类来讲，原子核外的电子运动还是一个谜团。

问题1 回顾视频内容，结合你已学过的知识，说说人类对原子结构的探索经历了几个阶段，代表科学家是谁，他提出的原子结构模型有哪些特征？

问题2 初中化学和高中化学必修第一册第四章都已学过原子结构，为什么还要学习原子结构？你对原子结构存在哪些困惑？

问题3 根据已学过的知识，你认为钙原子核外第三层（M层）排9个电子，最外层（N层）排1个电子，可以吗？根据已学过的知识，你能书写出Fe原子的核外电子排布吗？

学生无法否定钙原子核外第三层（M层）排9个电子，最外层（N层）排1个电子是错误的，此时训练了学生批判性思维能力中的“阐释”技能。学生发现写出的Fe原子核外电子排布不是唯一的，训练了学生分析、推理、评估、解释等批判性思维能力的技能。通过问题引发学生的认知冲突，激发学生探究的欲望。

问题4 同一电子层的电子能量一样吗？阅读教材，阐释“构造原理与电子排布式”。解释不同学生写出的不同Fe原子核外电子排布方式错在哪里。

问题5 根据“构造原理与电子排布式”，你能写出Cr原子的电子排布式吗？将自己写出的排布式与元素周期表中Cr的价层电子排布相比较，你有什么困惑？

学生按照Fe原子的电子排布书写要求写出Cr原子的电子排布式，发现Cr的电子排布式与元素周期表的Cr的价层电子排布式不一样。

问题6 请你阐释泡利原理、洪特规则、能量最低原理，据此分析、解释元素周期表中Cr的价层电子排布式；推理写出Cu的电子排布式。

问题7 我国著名化学家徐光宪根据光谱数据，结合前人对原子结构的研究成果，得到了各能级能量高低的规则，即能级能量高低=能层序数+0.7×能级（各能级取值为s=0，p=1，d=2，f=3）。徐光宪还总结出了离子各能级能量高低规则，即离子能级能量高低=能层序数+0.4×能级（各能级取值为s=0，p=1，d=2，f=3）。请你通过计算，阐释原子核外的3d能级与4s能级哪个能级能量高？离子核外的3d能级与4s能级哪个能级能量高？为什么？（学生发现离子核外的3d能级能量比4s低，而原子核外4s能级能量比3d低。）

在以上学习任务中，学生运用逻辑推理否定旧观点，阐释新观点，解释新事实，再运用分析、评估、反思形成新认知模型。整个过程中，从发现问题，提出问题，反思旧知，阐释新知，到应用新知分析、推理、解释、评估来解决问题，都体现了批判性思维能力的技能要素训练。

（二）以引导学生提出新的实验设想为着眼点，深度解读实验素材

以实验为基础是化学学科的重要特征，化学实验对发展学生的批判性思维能力有着不可替代的重要作用。教师可以从实验药品、实验操作、实验现象的宏观辨识，实验原理的微观探析，实验结论多元表达等角度，以引导学生提出质疑和新的实验设想为着眼点，深度解读教材中的实验教学素材，设置批判性学习任务，训练学生批判性思维能力的技能。

例如，人教版選择性必修3《有机化学基础》第66页的实验3-6，苯酚的显色反应。学生完成分组实验后，教师可以引导学生从质疑实验现象的宏观辨识，实验原理的微观探析，实验药品质疑等角度，完成如下批判性思维能力的技能训练的学习任务：

①苯酚与FeCl3作用的化学原理是什么？为什么反应后溶液的酸性显著增强？（属于实验现象的宏观辨识）

②你能设计实验证明反应后溶液的酸性增强了吗？（教材中没有呈现离子方程式，教师可以组织学生讨论苯酚与FeCl3反应离子方程式的书写，从微观上探究苯酚与FeCl3反应后溶液酸性显著增强的原因。）

③实验得到的哪些事实说明苯酚的显色反应是Fe3+引起的，而不是Cl-引起的？（属于实验原理的微观探析）改用Fe2（SO4）3是否也会出现相同的实验现象？（属于实验药品质疑）

任务③的实验结果是，向苯酚中加入Fe2（SO4）3后，溶液未变紫色，实验出现“异常”现象，此时教师可以组织学生提出新的实验设想，开展探究活动：

问题 向苯酚中加入FeCl3，溶液显紫色，加入Fe2（SO4）3溶液未变紫色。是SO42-干扰的原因，还是Cl-对显色有促进作用？请设计新的实验证明你的猜想。

实验 向苯酚溶液中加入FeCl3后，溶液呈紫色，再加入少量Na2SO4粉末，紫色变浅；向苯酚溶液中加入Fe2（SO4）3后，溶液未变紫色，再加入NaCl固体，没有明显现象，改为加入适量BaCl2固体（将溶液中SO42-转变为Cl-），发现溶液呈紫色；向苯酚溶液中加入少量Fe（NO3）3固体，溶液呈紫色。

结论 Cl-对紫色配合物［Fe（C6H5O）6］3-的形成没有促进作用，SO42-对紫色配合物［Fe（C6H5O）6］3-的形成有抑制作用。

这种引导学生多角度提出质疑，设计新的实验设想的批判性学习任务，能够训练学生批判性思维中的质疑、分析、评估和反思等技能。

（三）以引导学生“为什么这样”为着眼点，深度解读教材插图

人教版高中化学教材中有大量不同类型的图片，有化学家的照片，有重要的化学事实、史实的图文，有来自生活、生产、科技场景的图片，有表达重要认知结果的形象图文等。这些图片或图文中蕴含着丰富多彩的批判性思维能力培养的素材，教师可以引导学生“为什么这样”为着眼点，带领学生质疑、批判、解释、反思图片中的信息，设置批判性学习任务，训练学生阐释、分析、推理、评估、解释、反思等批判性思维能力的技能。

比如，人教版化学必修第二册第34页的图6-3“化学反应与能量变化的关系示意图”（如图1所示），教师可以“为什么这样”为着眼点，设计如下批判性学习问题，引发学生对图片中蕴含的信息进行质疑、批判：

①什么是放热反应？（反应物总能量高，释放能量生成总能量低的生成物。）为什么有些放热反应还需要外界提供能量呢？（比如，Mg在空气中燃烧需要点燃，Cu与浓H2SO4反应需要加热。）

②什么是吸热反应？（反应物总能量低，吸收能量后反应生成总能量高的生成物。）吸热反应需要外界提供能量，提供的能量只有热能这一种形式吗？还有其他形式的能量吗？

③物质能量的高低与物质的哪些信息有关？物质状态对物质的能量有影响吗？

④放热反应通常也需要加热，这是为什么？（反应需要打开反应物的键能）同样是放热反应，有些反应只需要点燃就可以（打开反应物键能所需要的能量比反应放出能量低），有些反应需要持续加热才行（打开反应物键能所需要的能量比反应放出能量高），为什么？

⑤不是所有的吸热反应都需要提供能量才能发生反应，比如室温条件下，Ba（OH）2固体与NH4Cl固体充分混合就能产生NH3，NH4NO3固体溶于水也是吸热反应。这些反应需要吸收的能量来自哪里呢？

⑥为什么加入催化劑会降低引发反应所需要的能量，比如H2O2分解，加入MnO2后，不需要加热就能快速分解。

以上是从“为什么是这样”角度出发设计的批判性学习任务，其中能训练阐释技能的学习任务有①②③，训练分析技能的学习任务有②③④⑤⑥，训练推理技能的学习任务有②③④⑥，训练评估技能的学习任务有③⑤，训练解释技能的学习任务有①④⑤⑥，训练反思技能的学习任务有①②③⑤。

（四）以增进学科理解为着眼点，深度解读教材栏目

人教版高中化学教材栏目的设置形式多样，有思考与讨论、实验、实验活动、资料卡片、信息检索、方法导引、探究、科学·技术·社会、化学与职业、研究与实践、科学史话等。从广义的教材栏目来讲，教材中的练习与应用、整理与提升、复习与提高也可以算是栏目。教材中所有这些栏目都是教材内容的重要呈现形式，蕴含着丰富的批判性思维能力的技能训练素材。

设置“研究与实践”栏目，是希望学生自己完成与教材相关的实践活动，引发学生开展解释、评估、反思等批判性思维能力的技能训练。

“探究”栏目的设置，能引发学生开展对证据的分析、评估、反思和解释等批判性思维能力的技能训练。

“科学·技术·社会”“化学与职业”等栏目介绍化学知识在技术、社会和环境领域中的应用，能引发学生从真实的情境中提取与化学相关的信息，并对所提取的信息进行解释说明，再运用所学知识进行推理论证。

“练习与应用”“复习与提高”等栏目中的习题，有如下表述的都蕴含着批判性思维能力的技能训练素材：辨析这一设想的可行性；如何验证假设，说明理由；产生上述现象的原因可能有哪些；对此有何猜想，试设计一个方案来检验你的猜想；等等。

《普通高中化学课程标准（2017版2020年修订）》指出，化学学科理解是指教师对化学学科知识及其思维方式和方法的一种本原性、结构化认识，它不仅仅只是对化学知识的理解，还包括对具有化学学科特质的思维方式和方法的理解。［3］76因此，增进化学学科理解的直接目的是提升教师的专业素养，但终极目标是为了深化学生对学习内容的认识、理解，进而发展学生的学科核心素养。在具体、深度解读教材的各类栏目内容时，教师可以增进学科理解为着眼点，创设批判性学习任务，训练学生批判性思维能力的技能。

比如，对于人教版选择性必修3《有机化学基础》第三章“烃的衍生物”的第二节“醇 酚”中第60页“思考与讨论”（如图2所示），学生能说出相对分子质量相近的醇的沸点比烷烃高（定性水平，一元思维，是对学习内容浅显的体验），这是浅思维体验，是批判性思维能力中的阐释技能的训练；能指出随着碳原子数增多，沸点的差距在缩小（半定量水平，二元思维，是对学习内容的本原性认识），此时学生的思维程度加深，能进行比较、分析、推理等高阶思维活动，是批判性思维能力中的分析、推理技能的训练；能说出物质的沸点与压强有关，压强增大沸点升高，指出要修正并完整表达烷烃与醇的沸点（定量的专业水平，批判性思维，是对学科特质思维的理解），是批判性思维能力中的评估、反思技能的训练；能应用氢键解释为什么相对分子质量相近的醇的沸点比烷烃高，醇分子中碳原子数增加氢键变弱（专业学科理论水平，求证思维，是对学习内容的结构化理解），这是更高阶的思维活动，是批判性思维能力中的推理、评估、解释、反思技能的训练。

仔细研究人教版教材，可以发现“思考与讨论”栏目设置得特别多，主要考查学生应用所学知识解释化学现象，解决化学问题，是反馈学生学习情况的主要教学载体。以增进学科理解为着眼点，对教材中的“思考与讨论”栏目内容设置批判性学习任务，能有效训练学生批判性思维能力的技能。

批判性思维能力是一种高阶思维能力，培育这种高阶思维能力的素材隐藏在教材的文本之中，包括实验、图片、栏目，需要教师仔细阅读和深入挖掘，更需要教师进一步加强对化学学科的理解，对教材文本中的化学学科知识及思维方式方法从批判性思维能力培育的角度，进行本原性、结构化的认识，将蕴含批判性思维能力的教学素材由隐性转化为显性，通过设计带有诊断并发展学生批判性思维能力的学习任务，训练学生阐释、分析、推理、评估、解释、反思等六项技能，实现批判性思维能力的培育。

参考文献：

［1］中华人民共和国科学技术进步法（2021年修订）［EB/OL］.（2021-12-24）［2023-08-23］. https：//www.most.gov.cn/xxgk/xinxifenlei/fdzdgknr/fgzc/flfg/202201/t20220118_179043.html.

［2］李晶晶. 物理教学中发展学生批判性思维的思考［J］.物理教学探讨，2022（8）：1-4.

［3］中华人民共和国教育部. 普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）［M］. 北京：人民教育出版社，2020.

［4］肖中荣. 批判性思维的构成要素和培养机制［J］.中学化学教学参考，2021（11）：4-7.

［5］王冬梅. 挖掘教材批判性思维要素 培养学生批判性思维能力：以沪科版高中物理新教材第二章为例［J］. 物理教学探讨，2022（3）：24-28.

［6］张克龙. 浅谈化学教材的合理使用［J］. 化学教学，2011（4）：11-12.

（责任编辑：潘安）

【作者简介】苏香妹，正高级教师，主要研究方向为化学教育。

【基金项目】2022年浙江省教研课题“化学学科基于学科理解的学习任务设计研究”（G2022097）