促進學生高階思維發(fā)展的高中化學實驗課的實踐研究

成華

摘要：文章從分析高中化學實驗課的現(xiàn)狀入手，談自己對促進學生高階思維發(fā)展的認識，改變教學策略，積極探索高中化學實驗課中促進學生高階思維發(fā)展的路徑，闡述在化學實驗課引導學生開展自主學習來促進學生高階思維發(fā)展的教學實踐研究。

關鍵詞：學生高階思維;高中化學實驗課;實踐研究

文章編號：1008-0546（2020）06-0090-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.06.024

2017年以來，中國基礎教育經(jīng)歷了一系列改革，“核心素養(yǎng)”成為課程與教學改革發(fā)展的關鍵詞之一，其中的“科學精神”（理性思維、批判質疑、勇于探索）、“學會學習”（樂學善學、勤于反思、信息意識）、“實踐創(chuàng)新“（勞動意識、問題解決、技術應用），均是對學生高階思維水平的要求。

作為基礎教育課程中的化學是一門以實驗為基礎的科學，化學實驗是研究和學習物質及其變化的基本方法，是提升學生化學學科核心素養(yǎng)的一條重要途徑。因此，實驗課是高中化學教學中的重要組成部分。

課堂教學中，學生是學習的主體，我們要通過教學理念的轉變，引導學生由“他主”到“自主”，鼓勵其積極參與到高中化學實驗課的教學中來，學生在自主學習的過程中，培養(yǎng)其獨立自主的獨特思維，而不是受制于教師的思維，不是簡單地復制他人的思維方式和技能，使其真正成為學生可以帶得走、可以再生的一種“思考能力”。本文中，筆者將就“如何在高中化學實驗課促進學生高階思維發(fā)展”闡述自己的實踐與思考。

一、高中化學實驗課的現(xiàn)狀

一方面，雖然大家知道化學實驗課的重要性，但由于課時緊，不少化學教師將學生應該自己動手做的“探究實驗”“分組實驗”用教師“演示實驗”來代替，學生自主學習的機會被剝奪，缺乏創(chuàng)新能力，學生只能被動地接受教師的教學方法，學習積極性不高，更談不上有思維實踐的活動;另一方面，部分教師只是讓學生看教師在黑板上畫實驗或觀看實驗視頻，并讓學生死記實驗現(xiàn)象和實驗結論，將學生對化學的最后一點興趣扼殺在識記的過程中，面對問題，學生沒有自己的觀點和見解，提高學生思維水平更無從談起。

二、促進學生高階思維發(fā)展的意義

1.從理論層面再次認識高階思維

高階思維是指發(fā)生在較高認知水平層次上的心智活動或較高層次的認知能力，主要包括創(chuàng)新、問題求解、決策和批判性思維等能力。高階思維能力的培養(yǎng)是當今教育教學關注的焦點。

美國教育家杜威認為，思維的過程是一種事件的序列鏈。他認為，思維就是一個發(fā)現(xiàn)問題，分析問題并最終解決問題的過程。后來，美國教育家布盧姆對杜威所提及的思維進行了分類，杜威所指的思維過程，其實就是高階思維過程。

布盧姆為教師在教育教學實踐中促進學生思維發(fā)展提供了指導平臺。他將思維過程分為六個教育目標，即學習時需要掌握的六個類目的行為表現(xiàn)，即記憶、理解、應用、分析、綜合、評價。記憶、理解和應用，屬于低階思維;分析、綜合和評價，屬于高階思維。其后分析、綜合和評價三個高階思維又被修訂為分析、評價和創(chuàng)造（表1）。布盧姆的這一分類，為教師在教學實踐中將高階思維能力的發(fā)展與具體的課程和教學有效整合起來、為教師評價自我的教學是否有利于促進學習者的高階思維能力提供了一種便利的圖式。

因此，高中化學實驗課中教師應該引導學生學會自主學習，主動理解實驗的目的，分析實驗已有條件，設計實驗方案并通過實驗觀察、記錄，評價實驗方案，最終得出科學的實驗結論。

2.從發(fā)展學生核心素養(yǎng)的高度來理解促進學生高階思維發(fā)展的意義

2014年3月，“核心素養(yǎng)”首次出現(xiàn)在《教育部關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》中。2016年9月，中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)總體框架正式發(fā)布，綜合表現(xiàn)為人文底蘊、科學精神、學會學習等六大素養(yǎng)。

其中，“科學精神”主要是學生在學習、理解、運用科學知識和技能等方面所形成的價值標準、思維方式和行為表現(xiàn)。課堂教學中教師要培養(yǎng)學生理性思維、批判質疑、勇于探究的科學精神?！皩W會學習”主要是學生在學習意識形成、學習方式方法選擇、學習進程評估調控等方面的綜合表現(xiàn)?！笆谌艘贼~，不如授人以漁”，教師課堂教學中要積極引導學生學會學習，形成樂學善學、勤于反思、信息意識等基本學習能力。所有這些都指向培養(yǎng)學生更高層次的思維，突出了學生“思維能力”培養(yǎng)的重要性。學校和教師應該認識到，培養(yǎng)學生的科學思維水平有利于奠基學生學習能力，有利于其長遠的發(fā)展。

北師大著名教授、中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)研究項目負責人林崇德先生指出，“不管是學科能力還是學科核心素養(yǎng)，它們的基礎都是思維”?？梢妼W生“高階思維”的培養(yǎng)，應著重于培養(yǎng)學生的“思考能力”。如果說，核心素養(yǎng)是學生應具備的適應終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力。這里的關鍵能力就應該包括學生的“思考能力”，從教育的角度講，思考強調的是主體性，即獨立性和創(chuàng)造性。

3.從實驗教學的角度來思考促進學生高階思維發(fā)展的意義

作為高中化學課程的組成部分之一，化學實驗具有不可替代的作用。學生只有實際操作實驗后，才能更好地聯(lián)系所學相關化學知識并加深理解。通過實驗，學生的學習思維方式和學習能力，自然得到提高。

化學實驗作為高中化學學科的重要特征，是其學科知識的來源與基礎，學生在化學實驗課中通過實驗方案的設計、實驗現(xiàn)象的觀察記錄、實驗結論的歸納分析等高階思維活動，逐步養(yǎng)成化學特有的學科思維方法。

三、高中化學實驗課中促進學生高階思維發(fā)展的路徑

1.改變實驗課教學策略，突出學生的自主學習

2017年版高中化學課程標準在必修課程設置了5個主題，旨在促進全體學生在“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”“科學探究與創(chuàng)新意識”“科學態(tài)度與社會責任”等化學學科核心素養(yǎng)的各個方面都有一定的發(fā)展。其中主題1：“化學科學與實驗研究”中提到，實驗課的教學策略包括“改變在實驗中注重動手但缺少思考的現(xiàn)狀，強調高級思維過程?！?/p>

在高中化學實驗中，驗證性實驗較多，往往不利于培養(yǎng)學生的思維能力，學生只有自己動手進行實驗操作才能對相關化學知識進一步思考與創(chuàng)新。在以學生自主學習過程中，通過自主設計實驗能進一步加深學生的學習理解，提高其化學學習的積極性，可以有效地激發(fā)學生學習的內驅力。恩格斯曾經(jīng)說過：“就個別人的行動的一切動力都一定要通過他的頭腦，一定要轉變?yōu)樗脑竿男袆硬拍苁顾麄冃袆悠饋怼！迸d趣是思維的催化劑，學生只有把自主參與化學實驗的興趣轉化為學習化學的動力和行動，才有可能獲得更多的化學學科知識;掌握的化學知識越多、越準確越牢固、理解越深刻，則遇到實驗問題時也就更深入、更廣泛地去思考，這樣一來，學生的思維品質和學習能力得到相互促進。

學生自主設計實驗的具體途徑有很多，通過各種實驗方法均可體現(xiàn)出來，如在探究“溶液中離子反應的實質及發(fā)生條件”的實驗過程中，本節(jié)課教師可在向學生介紹手持技術通過數(shù)字化實驗，引導學生自主設計實驗方案來測定不同溶液反應前后的電導率變化，在進行實驗設計后，學生將方案做成表格，以易于觀察記錄實驗現(xiàn)象（表2）。

這樣，學生將微觀的離子的濃度變化通過溶液電導率的數(shù)據(jù)變化呈現(xiàn)在自己面前，使學生能將離子間反應的微觀過程和宏觀的物質的性質、實驗現(xiàn)象更好地結合起來，接著教師再強化學生對離子反應實質的理解和離子方程式的書寫要求，從而將宏觀、微觀和化學符號更好地加以結合。

當然，我們可以要求學生根據(jù)實驗影響因素進行分組設計，再通過實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)比較實驗方案的優(yōu)缺點，鼓勵學生提出更好的設計思路，探索更好的設計方案。這類實驗對培養(yǎng)學生的批判性思維、創(chuàng)新性思維均起到了積極的作用。

2.改變實驗課教學方法，促進學生自主解決問題

實驗課教學中教師應堅持問題導向，注重讓學生展示解決實驗問題的策略、過程及方法，引導學生通過高階思維參與問題的解決過程中去，并為學生營造寬松、積極的活動氛圍。

教師幫助學生解決問題時，不是直接給出答案，而是組織學生分組自主討論，引導學生自己找到解決問題的辦法。

如，在探究“淀粉水解產物”的實驗中，學生設計了用新制氫氧化銅懸濁液來驗證淀粉水解生成了葡萄糖，實驗流程如下：

實驗中我們卻沒有看到生成磚紅色沉淀。教師就要引導學生從葡萄糖還原性實驗的原理來分析反應后溶液是否呈堿性？如何驗證溶液呈堿性？實驗過程中需要增加什么環(huán)節(jié)使淀粉水解液呈堿性？通過這樣的引導，學生不僅學會了如何調整實驗設計方案，更重要的是體驗了問題解決的思維過程，學會了如何分析問題和解決問題。

3.改變實驗課教學內容，促進學生主動創(chuàng)新實驗

在實驗課教學中，教師可以改變教學內容，增加對實驗的改進創(chuàng)新欄目，激發(fā)學生創(chuàng)新思維的“火花”，培養(yǎng)和鍛煉學生的高階思維，尤其是實驗方案的多樣性、實驗現(xiàn)象的“反常性”、實驗裝置的多用途性等的應用更能促進學生的高階思維的提升。

例如：當學生認識了金屬鈉和水反應的原理后，可立即啟發(fā)引導他們思考金屬鈉與硫酸銅溶液反應，為什么沒有轉換出銅，而是生成了藍色的絮狀沉淀，再進一步引導學生思考金屬鈉分別與氯化鈉溶液、氫氧化鈉溶液、鹽酸之間的反應會是怎樣呢？這樣的問題引導既擴大了思維的容量，同時也使學生對已認識了的化學知識理解得更深刻和全面。又如，當學生通過實驗認識了氨氣易溶于水后，為了使學生的思維在邏輯性和深刻性上得以培養(yǎng)和發(fā)展，立即使他們思考噴泉實驗的物理原因是什么？這種物理性原因是由何種化學原因造成的？還有哪些氣體能設計噴泉實驗？這樣的思維活動能使學生更透徹地理解所學知識，并在理解的基礎上引伸出更深刻的結論，同時也提高了學生的思維能力。

四、反思

1.在化學實驗課的教學中發(fā)展學生的高階思維更多地還是依靠問題教學中教師的教學問題設計，但對學生參與學習任務的設計關注不夠，筆者將在教師及學生共同參與的層面開展研究，真正體現(xiàn)課堂教學角色的互換，突出學生的主體地位。

2.“自主學習”的開展是高中化學實驗課教學中實現(xiàn)學生“高階思維發(fā)展”的新路徑。促進學生高階思維，并非要設計難題，教師要選擇一定的實驗內容，設計成不同思維層次的任務要求，激發(fā)學生進行分析、評價、創(chuàng)造等高層次思維;高階思維能力發(fā)展基于學生主體參與，設計探究性的任務，驅動學生自主探究。

3.促進學生高階思維發(fā)展不能局限于實驗課一種課型，在新授課、習題課、課外活動課上均可以嘗試，可以考慮在原先問題教學比較成熟的案例中，選取適當?shù)慕虒W內容進行設計，根據(jù)自己的思維發(fā)展近況，學生自主設計成不同層次的學習任務單，以“自主學習單”為載體推動課堂教學方式的改革，將提高學生的核心素養(yǎng)落到實處，從以“教”為中心向以“學”為中心，在課堂教學中運用“自主學習單”，引導學生開展自主學習，促進學生高階思維，提高課堂教學的實效性。