三明一中化学组张丽华教与学研究体会——促进学生化学高阶思维发展的教学实践研究

促进学生化学高阶思维发展的教学实践研究

——以 “镁及海水提镁”教学为例

张丽华

《普通高中化学课程标准（2017年版）》指出化学学科核心素养包括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。化学学科核心素养是对三维目标的有机整合，又是对三维目标的传承和发展。不难发现，高中化学学科核心素养的公共因子是思维，思维是帮助学生解决实际问题的必备利器，灵活、新颖、深刻的思维才是学科核心素养的关键。

一、化学高阶思维培养现状

我国对高阶思维的研究较少，特别是对如何在课堂中培养学生的高阶思维的研究更是寥寥无几。国内对高阶思维发展比较深入的是钟志贤教授，他指出，要想发展学生的高阶思维，并不是通过开设专门的课程，而是将思维训练与教学活动相融合 [2]。孙天山教师在“高阶思维教学调查与分析”中发现，65%的教师在课堂中会通过问题来组织教学，而在课堂教学中，属于高阶问题所占的比例很少[3]。笔者对个别化学教师进行访谈中发现，由于受到家长和社会对孩子升学的期待和单一的评价方式的影响，平时组织的教学活动大多是低阶思维活动，能促进学生高阶思维发展的教学活动则少之又少。为此，在化学学科核心素养的导向下高中化学课堂教学的设计应指向创设促进高阶思维发展的学习任务与活动，这是高中化学课堂的首要任务。

二、促进学生高阶思维发展的教学实践

（一）整合教材内容——构建符合化学学科思维逻辑的教学过程

化学学科思维逻辑要着眼于化学学科的核心素养，应在化学课堂中渗透学科思想，使学生的学习方式得以转变，促进对知识的深度理解，发展学生的高阶思维。学生通过记忆大量的化学知识是不可能达到高阶思维的训练，因而在实际的课堂教学过程中，教学内容的设计应呈螺旋式上升，由浅入深，符合化学学科知识发展的逻辑顺序，让学生顺利对知识进行加工处理，从而建立新的知识体系。

以“镁及海水提镁”为例， 从本节的教材编写来看，重点突出从海水中提取镁的流程和原理，镁的性质居后，因此本节内容对知识的要求并不高，主要是在于培养学生的证据推理、建立绿色化学观和价值观，形成一定的化学工业思想。所有本节课的价值在于加深基本工业知识的理念，如用廉价原料制取高价的产品，富集思想，同时建立从自然界中获得化学物质需要经历“原料的富集、产品的制备、提纯”三个基本环节的学科思维。若课堂只停留于此，那还是低阶思维，若要培养学生的高阶思维，应将教材进行整合，对比“海洋中溴、碘的提取过程”，分析流程的共同之处，让学生更加深刻的认识到从自然界中获得化学物质的一般思路。之后，可以让学生以“海水提镁”的流程为例，设计从菱镁矿中提取镁的工业流程或从海水中提取金属钠的工业流程图[4]。创设这样的教学过程，课堂渗透了化学学科的核心素养，更有效的促进学生的高阶思维发展。

（二）创设问题情境——激发思维

从问题解决的角度来描述化学学科的核心素养，是学生能运用所获得知识和技能去解决真实，并且有意义的，甚至是不可预测的复杂情境问题。课堂的有效的教学策略往往是从问题开始的，将化学知识融于问题情境中，创设真实，能刺激学生的探究欲望的情境，引发学生学习的兴趣，激发学生的思维活动。化学学科情景的主要载体包括实验、科学史故事、生活事件与现象、社会热点、科学史上的重大成就、自然现象和工农业生产等7类[5]。值得注意的是，教师所提供的情境素材不宜过多，否则学生容易产生“信息疲劳”；教师所创设的问题情境应贯穿课堂始终，使得化学知识与情境充分融合。教师要充分挖掘情境素材，将教学内容融合成一个整体，形成一个主线。如在学习“镁及海水提镁”时，可以创设如下的情境

值得提醒的是，教师应把解决问题的主动权交给学生，给学生充分的时间去思考，去大胆猜测，去大胆探索，鼓励学生彼此间互相交流和质疑，要善于等待学生的问题解决过程和思维形成过程，留足时间和空间，不急于结论的展示，这样，学生们不仅收获了知识与技能，更重要的是潜在思维能力得到了激发。

（三）诱发认知冲突——激活思维

经过长久的学习，学生已经积累了一定的知识和解决问题的方法，在课堂教学中，绝大多数新知识的学习是建立在原有知识上,学生的学习过程也是一个认知冲突不断产生、并得以解决的过程。教师可以设置一系列的认知冲突，来引发学生的思考，激活学生思维活动，增强学习动力，从而提高思考力，落实化学核心素养。

问题就能引发学生的认知冲突，因此在本节课教学中可以设置如下的认知冲突：问题1，镁着火时可以用二氧化碳灭火器灭火吗？问题2，工业上为何选用熟石灰做沉淀剂？问题3，工业上使用的氢氧化钙真的来源于贝壳吗？学生已经清楚二氧化碳可以用于灭火是因其二氧化碳可以隔绝空气中的氧气，但是镁着火时若用二氧化碳却燃烧得更加的剧烈，这就诱发了学生的认知冲突，激发学习的热情，思维更加的活跃；工业上选用熟石灰做沉淀剂的原因一般从经济效益去考虑，而容易忽略产物的综合效益，因其生成的氯化钙，可作为干燥剂，冬天的融雪剂，马路晒水后的保湿剂等[6]；教材明确表示，熟石灰的来源是通过煅烧海边的贝壳，而实际工业生产中，已经很少采用煅烧贝壳了，原因有三，一是贝壳有限；二是贝壳还有更有价值的方面，如饰品，工艺品；三是随着交通物流的发展，直接购买熟石灰成本更低。需要注意的是，在启发学生思维的活动的过程，教师不需要给定太多的明示，因让学生跳出课堂，充分联系实际生活，提出多种可能，这样才能诱发新思想，思维能力才可以被激活。

（四）提炼工业流程图——升华思维

思维的深度是指,引导学生抛开表面现象，抓住问题的核心，从部分到整体的思考。本节课，让依照课本彩图，初次提炼工业流程图，看似简单，学生可能无从下手或者花样百出。因此教师需要提供流程图的基本框架和要求，再让学生设计从海水中提取钠的工业流程图，拓展了思维活动。这样的设计引导了学生微粒观和物质观的转化，同时也兼顾绿色化学和原料的再利用，渗透了化学学科的核心素养，也提升学生思维的整体性。

评价和反思是可以创造更有价值的成果，那高阶思维课堂教学的最后一个环节应是学生对学习结果的互评和自评[7]。一个学生一个思维，不同层次的学生也存在不同的思维方式，因此在课堂中设置学生之间的相互评价所提炼的工业流程图，并反思自己的成果，使得高阶思维得以充分的训练。