指向学生“真”思维培养的高中化学“双环”教学模式

徐星 李琴 展军颜 肖田苡 李秀月

【摘要】本文阐述指向“真”思维的“双环”教学模式的内涵，结合具体案例，论述指向学生“真”思维培养的“双环”教学模式在高中化学教学中的应用：挖掘广西特色资源创设真实情境，架设基于真实情境、学科知识、学生思维的关键问题，基于课堂反馈优化关键问题，促进学生深度学习。

【关键词】“双环”教学模式 真思维 关键问题 高中化学

【中图分类号】G63 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2023）26-0127-05

思维是人脑对客观现实本质和事物内在规律的概括的、间接的、有目的的反映。美国教学设计领域著名专家戴维·乔纳森（David H. Jonassen）博士提出：教育应该把焦点放在有意义的学习上，放在让学生学会推理、决策和解决我们生活中随处可见的复杂问题上，其核心是发展学生思维，要重思维、重应用、重创新。教育部教育考试院单旭峰老师多次指出：高考命题强化能力立意和素养导向，坚持解决问题，试题渗透创新思维和学习能力的考查。但大多数教师在教学过程中采用让学生死记硬背或机械“刷题”的教学方式，重视思维结果而轻视或忽略思维过程，导致学生思维方式僵化甚至出现思维断层，违背科学精神的本质，即科学的思辨、证实或证伪过程。本文阐述指向学生“真”思维培养的“双环”教学模式的内涵，并选取典型的教学案例探讨指向学生“真”思维培养的“双环”教学模式在高中化学教学中的应用。

一、指向“真”思维的“双环”教学模式的内涵

（一）基本概念

“真”思维是指教师在真实情景中提出与之相关的关键问题，引领学生在课堂中运用所学知识解决真实问题，从而促进学生的思维在课堂上真正发展，并培养学生的化学学科核心素养。

“双环”以“学科知识”“关键问题”和“思维能力”为主要素，基于知识，借助问题，发展能力。第一环重在知识的落实，是基于学科知识内容，梳理问题点，抓关键性问题，构建阶梯性问题链，提升学生对学科知识内涵或本质的理解与应用能力的过程；第二环重在思维能力的发展，是基于关键性的问题，引发学生思考，通过课堂反馈，进一步优化关键问题，促进学生深度参与，让学生学会举一反三、迁移应用，进而发展思维能力的过程。

（二）核心要义

指向“真”思维的“双环”教学模式的核心要义是以学科知识为思维载体，以真实素材为情境，提出关键问题，把握知识之间的关联，环环相扣，形成阶梯性的关键问题链。

在指向“真”思维的“双环”教学中，学生生成具有预设性、动态性、目标性的思维点，它们以“思维培育—思维能力提升—创新思维能力培养”思维链为耦合线（如图1所示）。其中，预设性思维、动态性思维为学生思维进阶发展铺垫，同时，动态性思维的发展能促进学生目标性思维点的生成，而预设性思维点的发展能帮助学生不断创新目标性思维。指向“真”思维培养的“双环”教学将三维耦合思维线贯穿课堂始终，实现知识点和思维点的有效耦合，发挥培养创新型人才的作用。

（三）运行机制

教师基于学科知识和学生思维架设具有阶梯性的关键问题，让学生在解决关键问题的过程中不断丰富学科知识、提升学习能力。在课堂教学中，教学活动都以“提出关键问题”为起点，以“提出关键问题”为导向，以“分析关键问题”为线索，以“解决关键问题”为驱动，从而将“基于关键问题的学习”贯穿于探究活动的始终，形成“由学至思”培育机制。因此，教师要了解学生能力发展情况，并依据学情优化关键问题，形成“由思启学”的运行机制（如图2所示）。

二、案例分析

（一）挖掘情境，引发思维

《中国高考评价体系》提出，高考试题要以充分体现核心价值的生活实践、学术科学探索或国家发展乃至人类社会所面临的真实问题情境为载体，重点考查学生在解决问题中表现出来的学科思维能力和实践创新能力等关键能力。化学与生产生活联系紧密，化学教师应利用生产生活情境引导学生发现问题，找到解决问题的路径，实现知识的迁移应用。因此，教师在教学过程中，要注意从挖掘真实情境、研究情境素材、有效提炼情境素材中的关键问题、引发学生思考等四个维度考虑，让学生的思维在情境中“萌芽”（如图3所示）。其中，挖掘情境素材是关键，情境素材应与教学内容相关联，新颖且具有特色，具备可研究性，能够为整节课的开展提供素材支撑。下面举例说明如何挖掘具有广西特色的情境素材进行教学。

1.案例一：挖掘广西特色农业资源情境素材

本课例来源于人教版选择性必修1《化学原理》第三章第四节“沉淀溶解平衡”。教师创设情境如下。

“中国沃柑看武鸣”。武鸣沃柑皮薄肉嫩，汁水丰富香甜，深受消费者欢迎。2018年，“武鸣沃柑”被行业评为中国果业最受关注的优质品牌。2020年1月，“鸣鸣果园·沃柑号”动车组冠名列车从南宁东站发车驶向首都北京，向全国旅客展示武鸣沃柑的品牌魅力。

接着，教师提出关键问题。矿物元素为离子态时才能被植物根系吸收，而在课本第91页的溶解性表中，Mg（OH）2属于不溶于水的物质，那么它是怎样给沃柑补充镁元素的呢？

教师向学生展示武鸣沃柑缺镁实情图（如图4、图5所示）、农用氢氧化镁说明书，引导学生由沃柑缺镁实情思考如何为沃柑补充镁元素。学生已知Mg（OH）2不溶于水，对其能否真正为沃柑补充镁元素产生疑问，形成认知冲突。

教师通过讲解沉淀溶解平衡相关知识，使学生明白不溶解是相对的、溶解是绝对的。此过程能够促进学生辩证思维等目标性思维点的发展。

【设计意图】武鸣沃柑是广西农业的特色品牌，学生对此非常熟悉，会产生亲切感，进而激发学习兴趣；与此同时，家乡的特色农产品获得高度评价，能够增强学生的自豪感，渗透德育。

在真实情境和学科知識之间寻找有效结合点至关重要。教师围绕沉淀溶解平衡知识点，结合情境，提炼“不溶于水真的不溶吗？”“如何通过实验证明溶液中有Mg2+、OH-？”“如何通过实验证明溶液中存在平衡？”等关键问题，引发学生思考。学生通过实验探究，自主建构沉淀溶解平衡概念及探究影响平衡的因素，最终迁移应用于生活实际，如解释“种植沃柑时施用Mg（OH）2，除了可以补充镁元素，还可以调节土壤的pH”，彰显化学学科的应用价值。

2.案例二：挖掘广西特色文化资源情境素材

本课例来源于人教版必修第一册第一章第三节“氧化还原反应”。教师展示老南宁·三街两巷历史文化街区（以下简称三街两巷）、百益上河城工业文化长廊的照片（如图6、图7所示）。观察图片可见，三街两巷主要采用青砖建造，而百益上河城的工业文化长廊主要由红砖搭建。教师通过展示青砖、红砖的差异，引发学生对产生差异原因进行思考。

接着，教师展示工艺流程：砖瓦的烧制是以黏土、页巖为原料，包含两个过程。

过程1：通入足量空气，在900—940 ℃的烧结温度下，将Fe氧化为Fe2O3，即得常用的红砖。

过程2：在氧化焙烧后，密封窑体，隔绝空气，加煤炭，通过燃烧耗尽氧气形成还原氛围，大约在600 ℃时Fe2O3与CO反应得到FeO，红砖变成了青砖。

教师提炼关键问题：“为什么砖的颜色会不一样呢？请同学们写出烧制红砖和青砖过程中的化学反应方程式。”“从分类的角度来看，这两个反应属于什么反应类型？”引领学生利用化学氧化还原反应知识解决生活中的问题，并对不同物质的用途进行评价分析，培养学生的目标性思维点。

【设计意图】这两幅图展现了极具南宁地方特色的地点，选取学生熟悉的对象创设情境，基于氧化还原反应知识挖掘关键问题，让学生在真实情景中解决实际问题，能够有效发展学生的思维。

（二）架设问题，发展思维

著名物理学家劳厄曾说，重要的不是获得知识，而是发展思维能力。也就是说，教师有必要引导学生将已理解的知识转化为解决问题的能力，进而使得学生的思维在解决问题过程中得以发展。于是，教师怎样架设问题、架设怎样的问题就显得非常重要了。笔者经过长时间的实践探索，认为教师首先要分析学情、寻找关键问题，再架设具有阶梯性的问题链，指向学生思维发展（如图8所示）。下面笔者分别结合新授课与习题课案例，阐述具体操作。

1.案例一：新授课

本课例来源于人教版必修第一册第二章第二节“氯及其化合物”。学生开展实验探究：用干燥红纸代替鲜花放入装氯气的集气瓶中，干燥的氯气不能使红纸褪色，而往集气瓶中加水后红纸褪色；将氯水滴到紫色石蕊溶液中，溶液先变红后褪色。

教师基于此架设关键问题。

关键问题1：看来并不是氯气使红纸褪色，水更不能使红纸褪色，那么到底是什么物质使红纸褪色呢？

关键问题2：氯水滴入紫色石蕊溶液中，溶液先变红后褪色，说明了什么？

关键问题3：这一反应中只有H、O、Cl三种元素，也就是说可能存在HCl，那么另一种可能存在的物质是什么呢？

【设计意图】氯气与水反应生成新物质次氯酸是本节课的核心和难点。关键问题1通过对比分析实验的宏观现象，证明Cl2不具有漂白性；关键问题2进一步根据宏观现象分析得出生成物中有酸性物质；关键问题3侧重让学生根据宏观现象和物质组成证据，推理分析另外一种新物质。整个教学过程，不断向学生抛出关键问题，让学生在分析关键问题的过程中，形成解决问题的思路，发展思维；三个关键问题由宏观现象过渡到微观世界，发展了学生宏微结合的思维能力。

2.案例二：习题课

【2022届南宁市一模】27.（1）（2）（3）略。

（4）①“沉镁”是生成MgF2沉淀除去Mg2＋。若溶液酸度过高，则Mg2＋沉淀不完全，原因是    。

此小题源于2019年全国课标III卷26题第（5）问。教师基于此架设关键问题。

关键问题1：本题的设问指向什么？

关键问题2：影响溶解平衡的因素有哪些？

关键问题3：影响本题的溶解平衡的因素是什么？

关键问题4：如何规范作答？

【设计意图】此小题得分率极低，平均每个班有三分之二的学生答错。学生答卷所呈现出来的思维认知缺陷核心在于一方面设问的指向未清，另一方面未能规范作答。基于此，教师在课堂教学中围绕Mg2＋沉淀不完全、溶解平衡原理、影响平衡的因素、平衡移动和问题结论等重要内容架设了四个关键问题，关键问题层层递进，呈阶梯式地“缝补”学生思维缺陷，形成分析问题（寻题干）—解决问题（定原理）—规范作答（分点答）的思维认知策略（如图9所示）。

（三）动态优化，深度学习

教学是一个动态的过程，学生的思维在学习过程中不断发生变化，不断有新的问题涌现出来。教师通过课堂观察及对话了解学生能力发展情况，并依据学情优化关键问题，能够不断为学生思维发展提供“养料”，帮助学生实现深度学习。因此，教师在教学过程中要抓住“三问”：架设预设性问题，促成预设性思维点；捕捉生成性问题，促成生成性思维点；持续追问，有效生成问题。及时精准评价学生，激发学生的内在动机，让学生主动地参与学习过程，不断产生新的问题、新的认知，不断建构，让思维在学生脑海中“烙印”（如图10所示）。

如教学人教版必修第一册第二章第三节“物质的量”，教师架设关键问题：请你使用容量瓶及提供的仪器配制100 mL含0.1 mol NaOH的溶液。提供的药品与仪器有NaOH固体、蒸馏水、托盘天平、药匙、烧杯、量筒、胶头滴管、100 mL容量瓶和250 mL容量瓶。

学生分组动手实验的过程中不断涌现生成性问题，如有学生将量筒用作配制容器；有学生直接在容量瓶中进行溶解；有学生溶解完成不洗涤烧杯和玻璃棒；有学生滴加蒸馏水结束时俯视刻度线；有学生配制完成摇匀后又滴加蒸馏水至刻度线；等等。针对这些问题，教师可选择将问题置于广西北海从前“盐水选种”情境中，让学生在情境中发现单纯靠鸡蛋沉浮情况难以判断浓度大小，不同的农作物需要采用不同精确浓度的盐水，引导学生思考：在没有容量瓶的情况下如何配制不同浓度的溶液？使用容量瓶后又该如何优化溶液配制的过程？

在此基础上，教师将关键问题优化如下。

1.选用什么仪器更合适？为什么？

2.如何正确使用容量瓶？注意事项有哪些？

3.如何保证所配溶液是精准的？可能引起误差的环节在哪？

4.查资料：物质的量浓度在生活中的应用。

【设计意图】学科思维能力的形成要在真实问题情境中。学生主动参与，不断经历问题的识别、积极思考、搜集信息、创意生成等过程，进而不断地抽取、概括、凝練而达到深度学习。本节课重点培养学生的探究与创新能力，“溶液的配制及分析”的实验操作因规范性强、操作多等特点，要让学生在短时间内理解和掌握的确有困难，这是本节课的重难点。如何避免直接讲述“固定的几个实验操作步骤”“由实验操作的偏差所引起的误差分析”，挖掘其中所蕴含的化学学科思维能力要素，巧妙地融合于内容载体及教学活动中，用化学知识和技能解决实际问题，成为预设关键问题。由此，教师在课上引导学生分组动手实验，并汇报溶液配制的具体步骤。

在预设性思维点的基础上，教师及时发现和收集学生的错误操作，即“精准配制”的生成性问题素材，为后面分析实验误差提供教学资源。学生主动参与溶液配制过程，不断地产生新的问题，如仅使用量筒和托盘天平配制溶液是否精确，形成与初中阶段学习的配制溶液操作不一致的认知冲突。教师及时捕获生成性问题（生成性思维点），及时、精准地进行评价，引导学生不断朝着改进配制仪器和操作不当会产生误差等方向思考，使其不断地自主建构精确配制溶液思维框架，将所学知识运用于实际生活中，理解化学在生活中的重要性。学生不断经历识别问题、解决问题等核心环节，不断生成新颖、有价值的思想，建立事物和知识之间的关联，实现深度学习，促进创新思维的发展（目标性思维点）。

三、实施“双环”教学的建议

教师在教学过程中要充分挖掘学科知识，抓住关键问题，架设具有层次性、阶梯性的关键问题，捕捉生成性问题，及时评价，促进学生深度学习，指向思维深度，落实学科核心素养培养。

在教学情境方面。实施“双环”教学需要基于具有真实性、时代性、针对性等特征的情境素材。同时，应当做到灵活运用情境，不能生搬硬套，建议创设与当地特色及学生发展相符合的课堂情境。本土化的情境能够让学生更好更快地融入课堂，例如，除了根据武鸣沃柑、青砖与红砖的差异创设课堂情境，教师还可以创设柳州钢铁厂烧结烟气SCR脱硝与氨法脱硫创新工艺教学情境，引导学生在此情境下学习硫及其化合物的相关知识点。在教学过程中，学生对脱硝、脱硫情境产生好奇，跟随教师深入学习情境中的化学知识，体会情境中所蕴含的化学精神，从而发展学科核心素养。只有契合的情境才能帮助学生自主探究情境中包含的问题和学科知识，从而提升学生的思维能力、探索能力和学习能力。

在教学内容方面。教师在安排教学内容时，需要注重化学学科知识之间的内在联系，以学生的认知特点和现有能力为依据，以问题链为课堂驱动力，由浅入深，由低阶问题向高阶问题递进，帮助学生在不断地解决不同层次问题的过程中提升解决问题的能力，帮助学生朝着辩证看待问题、创新解决问题等方向发展。

在教学策略方面。教师利用问题链驱动学生进行自我学习，强调学生自主发现问题，力求从“学生问，老师答”转变为“学生问，学生答”，把学习主动权交给学生，引导学生学会检验和评价自己的学习成果，明白为什么会出现错误，进而主动地解决问题。在旧的问题情境中帮助学生获得概念性和规律性认知后，设置新的问题情境，指导学生进行知识迁移，解决新的实际问题，达到在问题解决过程中培养自我学习能力，将被动接受知识转变为主动汲取知识，改变学生的学习观念，使其由“被动学习”转为“主动学习”。

在能力培养方面。在情境教学中，教师应注重培养学生的合作意识和创新精神。在设置问题链时，教师需根据学生的实际情况设置学生“跳一跳”才能解答的问题，当学生遭遇“瓶颈”时，教师适时地引导、鼓励学生进行小组讨论，集思广益，合力解决问题，在解决问题过程中迸发思维火花，发展合作意识与创新精神。

参考文献

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［2］王云生.从选择题中看化学必备知识与关键能力的考查：以2020年高考理综全国卷中的化学选择题为例［J］.基础教育课程，2020（8）.

［3］江合佩.高考化学学科关键能力考查及教学启示［J］.中国考试，2019（2）.

［4］王春，江合佩.2020年高考全国卷理综化学试题评析及能力结构水平研究［J］.教育测量与评价，2020（10）.

［5］单旭峰.考查关键能力，发展核心素养［J］.中学化学教学参考，2020（11）.

［6］单旭峰，宋修明.真实情境的高考化学命题理论与实践［J］.中学化学教学参考，2019（9）.

［7］肖中荣.高三化学课堂教学实施深度学习的策略［J］.中学化学教学参考，2021（9）.

注：本文系广西教育科学规划课题“核心素养靶向新高考原创试题命制的实践研究”（2022ZJY2332）、南宁市教育科学“品质课堂”建设专项课题“思维可视化靶向高品质思维课堂的构建与评价研究”（2022PZKT002）的研究成果。

作者简介：徐星（1981— ），河南信阳人，硕士，高级教师，主要研究方向为思维课堂和试题研究；李琴（1985— ），广西南宁人，硕士，助理研究员，主要研究方向为考试命题；展军颜（1982— ），河南平顶山人，副教授，主要从事超分子主客体识别化学及界面功能材料研究；肖田苡（1999— ），广西柳州人，主要研究方向为化学课程与教学；李秀月（1994— ），广西天等人，主要研究方向为大单元整体教学设计。

（责编 刘小瑗）