构建思维课堂以塑造思维特质的教学设计

徐星 杨菲 展军颜 黄翠 覃玉娴

【摘 要】本文以“应用广泛的高分子材料”第一课时为例，论述在课堂教学中根据教材内容与学生的原有认知，设置合理思维阶梯，结合证据推理与实验探究等方式进行思维课堂教学设计，以教材知识发展为主线促生思维型课堂，以学生学科能力发展为隐线塑造思维特质，期许学科知识与技能、学科观念的形成与建构、学科能力的发展以及创新思维特质和社会责任感的形成等方面融为一体，形成学科核心素养体系。

【关键词】高分子材料  思维课堂  思维特质  核心素养

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2018）11B-0092-03

高中化学课程标准明确指出，课堂教学的实施应注重学生学科知识的自主建构，并能有助于学生学科思维能力的形成与提高，以及创新等思维特质的塑造。作为综合性学科的化学同样需要学科思维能力。学科思维能力是直接决定学生获取新知识的速度、知识的应用水平和层次，以及解决实际生产等问題的能力。它包括思维方法、思维情感、特征方式以及思维特质，其中化学思维特质的培养是重中之重。

近年高考试题的考查已由知识本位向学科能力转化，并重视学科素养的考查。尤其是高考试题中的有机合成题，情景新、综合性强，是一类能较好反映学生学科思维能力和学科核心素养的试题。然据广西招生考试院近年高考数据统计，2013—2017 年难度系数均低于 0.5，约 21% 左右的学生选择有机部分。问卷调查（抽样南宁市某重点中学的四个班 191 人）显示学生在同分异构体（46.6%）、陌生信息题（49.74%）以及知识迁移（55.5%）等方面存在较大困难。绝大多数学生反映有机化学是目前难度最大，选择者少的一类题。

现以“应用广泛的高分子材料”第一课时为例，探讨核心观念统领下学科能力提升与思维特质培养有效结合的教学模式，即教学目标的设置（知识载体是什么）、思维特质的要求（为什么选择这些知识）和学科能力的形成（如何架设与实施知识载体）。这也是对该理念下教学的一种深层次理解和知识应用的思考。

一、洞悉学情，精准找出思维障碍点

（一）教材分析

从教材知识结构来看，“应用广泛的高分子材料”位于人教版选修 5 第五章第二节，承前启后，包括塑料、合成纤维、合成橡胶三部分内容。从教材知识功能来看，该部分内容与学生日常生活和目前科技发展等联系紧密，可以有效引导学生利用有机化学知识合理开发利用自然资源，培育学生创新意识和绿色化学观念的化学学科核心素养。

（二）学情分析

从学生思维培养的角度来看，从问卷调查数据知道，学生的有机化学成绩优秀率不足 10%，54% 的学生的有机化学成绩一般。这表明学生能够用分类思想学习和研究熟悉物质及其性质（低阶思维），缺乏在已有分类思想的基础上以“分类观”为组织线索，将整个有机化学（必修和选修）部分全面整合;缺乏系统地认识与理解有机合成的内在联系和功能价值以及迁移创新应用来解决生活实际问题（高阶思维）。这既与学生主动性不强有关（仅有 31% 主动学习），又与教师关注学生程度有关（课堂关注不足 30%），故学生课堂参与度不高（不足 20%）。

二、构建思维课堂，塑造思维特质

具体教学设计如下：

环节一：以生活科技素材引入新课

【教师讲述并展示图片】聚四氟乙烯塑料是一种具有特殊性质的大分子，普遍用作不粘锅的涂层。此外，它还用于制作假牙、人工关节和心脏瓣膜、太空服、太空交通工具中的燃料箱等，被称为“塑料王”。

【设计意图】课程理念指出，在人类文化背景下构建高中化学课程体系，结合人类探索物质及变化的历史与化学科学发展的趋势，有效地渗透化学史教育，提高学生的科学素养及人文素养。

环节一中选取日常生活中熟悉材料不粘锅、假牙，以及与科技相关的人工关节和心脏瓣膜、太空服、太空交通工具中的燃料箱等素材，将抽象知识具体到真实的生活情景中，为学生创设能够利用所学知识解决复杂情境下的问题的机会，激发学生的兴趣与思维。

环节二：以学科思想研究有机化合物

【学生文献检索】以“高分子化合物”“合成高分子化合物”等为关键词，在网络上查找资料，对其初步认识。

【问题 1】你可以从什么角度对“高分子化合物”进行分类？（按来源）

【问题 2】对“合成高分子化合物”可从什么角度进一步分类？

（按用途、按结构、按性质……）

【问题 3】生活中有哪些塑料制品？尝试对比不同塑料制品的异同点。（图片展示）

【设计意图】前面所述，学生主动学习有机化学积极性不高，其中一个原因是因为当学生面对陌生的知识时不知如何学习，或者说不能有效地检索信息资料来解决问题，存在思维障碍。因此，这部分设计的目的主要基于以下两个角度。

一是将文献检索与课堂教学有效结合。这样不仅可以锻炼和培养学生获取信息和运用信息的能力，而且还能激发学生自主学习能力，拓宽学生视野，及时得到世界最新化学专业知识。进而提升学生学科素养，提升终身学习能力。

二是设置问题线索，架设思维阶梯。学生已具有分类思想，并已检索和收集“高分子化合物”和“合成高分子化合物”相关资料（思维起点）。架设阶梯性问题，引导并促进学生积极思考，让学生进一步体会分类思想在研究物质中的功能、价值。同时，通过设置问题 3，使学生产生认知冲突，激发学生进一步探索的欲望（思维阶梯一）。

环节三：自主探究创新 促升思维特质

【实验探究1】不同高分子材料的受热试验。实验用品：透明塑料袋、铁锯条、酒精灯。

【实验探究 2】炊具把手原料酚醛树脂的溶解性实验。实验用品：大试管、带有长玻璃管的橡皮塞、铁架台、烧杯、石棉网、酒精灯。苯酚、甲醛（40%）、浓盐酸（37%）、浓氨水（28%）

【设计意图】根据最新考试大纲，高考试题重视架构真实内容情境，以能力测试为导向，选拔具有学习潜能和创新精神的人才。近年高考试题中实验探究能力的考查，特别是探究性和开放性问题的考查，很好地体现这一点。

因此，教学过程中的实验环节，不能仅仅陈述实验事实或实验现象，而应将“裸露”的知识“包装”起来，通过具体的驱动性实验活动来承载。如实验探究 1 驱动性实验活动“不同高分子材料的受热试验”，驱动性问题为：（1）为什么会出现受热现象的不同？（2）性质上的差异与什么有关？（3）金刚石与石墨的质地分别是什么样子的？与其用途有什么联系？

学生通过实验解决实际生活问题，并在阶梯性的实验设计活动中形成有效解决问题的学科思维能力。

【问题 4】深入机理，推理思考：你知道吗？—— 酚醛树脂的形成。

【问题 5】为什么用碱催化生成的酚醛树脂形成网状结构？你能画出酚醛树脂的部分网状结构吗？

酚醛树脂局部结构

【究其本质，总结升华】

【设计意图】思维阶梯二：宏观现象背后的微观本质的探究。

通过宏观的实验现象分析微观反应的实质，即具体的知识载体背后蕴含的核心知识和规律。这既有利于学生更深入地了解学科知识的内涵与外延，增加其学习的主动性和兴趣，又促进学生对学科核心知识的深层次理解和应用。因此，在实施教学过程中，将教学目标的设置（知识载体是什么）、思维特质的要求（为什么选择这些知识）和学科能力的形成（如何架设与实施知识载体）有效结合，形成核心观念统领下学科能力提升与思维特质培养有效结合的教学模式。

环节四：迁移应用 提升素养

【问题 6】塑料制品已是日常生活中重要的组成部分，但却又带来环境污染。请运用所学知识设计合理有效开发利用塑料制品的方案。

【设计意图】图片展示出塑料开发过程、产生危害以及产量与回收对比数据。学生能够直观感知环境问题的严重性，回归解决生活实际问题本源。从化学视角认识和理解如何有效解决环境问题等相关化学知识，即“知识怎么用”，提出解决方案，如循环多次利用，回收塑料（再生料、燃烧、发电）进行微生物降解、光降解等。同时，培养学生肩负起解决人类面临的能源危机、环境污染等问题的责任的意识。

总之，本文以“应用广泛的高分子材料”第一课时为例，结合学生的认知水平、知识载体、素养要求等方面来设计阶梯性的问题，以适应不同学生化學思维能力发展的需求，并探讨“以教材知识发展为主线促生思维型课堂、以学生学科能力发展为隐线塑造思维特质”的课堂教学模式。

【参考文献】

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（实验）[M].北京：人民教育出版社，2003

[2]徐 星，展军颜，黄慧清.洞悉思维的基点 构建思维型课堂——新课程理念下“物质分类”的教学设计[J].中学化学，2017（9）

[3]徐 星，杨 菲，展军颜，宋庆丽.基于学生思维特质培养的主题式教学实践探究[J].基础教育研究，2018（7）

【基金项目】广西招生研究专项课题（2017ZSK017）。

【作者简介】徐 星（1981— ），男，硕士研究生，中教一级，研究方向：中学化学基础教育研究 。

（责编 卢建龙）