化学课堂演示实验中学生高阶思维的培养

高飞凤

摘要：培养学生解决陌生情境下不同复杂问题的能力，是这次高中化学课程改革追求的重要目标。这就需要学生有较强的化学科学思维能力，尤其是高阶思维能力，在课堂教学的主阵地中，课堂演示实验中的高阶思维活动的设计和实施就变得尤为重要了。具体包括：利用验证性实验，结合真实情境使其系列化，解决复杂问题;设计贴近生活的课堂演示实验，培养高阶思维能力;课堂演示实验的虚、实结合设计，培养高阶思维能力。

关键词：核心素养;高阶思维;课堂演示实验设计

文章编号：1008-0546（ 2019）07-0042-03

中图分类号：G633.8

文献标识码：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.07.012

一、“化学学科核心素养”对高阶思维能力培养的要求

1.素养取向

在新一轮的课程改革中，“学科核心素养”成为各门学科课程设计的灵魂性概念，统领着学科课程知识的选择、课程内容的组织、课程维度的确定、课程容量的安排以及课程的实施和学业质量标准的确立[1]。《普通高中化学课程标准》中指出“素养取向”的化学课堂教学的基本理念是“素养为本”，强调运用所学的“双基”以及科学过程和科学方法解决真实问题。创设真实而有意义的化学学习情境，注重转变学生的化学学习方式，引导学生积极主动开展建构学习、探究学习和问题解决学习。培养学生解决陌生情境下复杂问题的能力，是这次高中化学课程改革追求的重要目标。

2.高阶思维能力

陌生情境下复杂问题的解决，需要学生有较强的化学科学思维能力，尤其是高阶思维能力[2]。高阶思维是产生在较高认知水平上的心智活动，它在教学目标中表现为分析、评价和创造三个维度。研究证明：单纯的知识增长并不能为学习者带来高阶思维能力的发展。培养学生的高阶思维能力，教师要尽可能地多让学生在学习中进行分析、对比、调研、归纳、创造等活动[3]。众所周知，化学是以实验为基础的学科，在课堂教学的主阵地中，课堂演示实验中的高阶思维活动的设计和实施就变得尤为重要了。

二、回归实验本真

课堂演示实验的基本方式是教师演示实验过程，展示化学现象，引导学生观察、思考、分析实验现象，得出结论。在课堂演示实验中，验证性实验必不可少，虽然验证性实验一直被很多老师诟病，但是学生学习新知识需要通过实验来验证所猜想的结果是否正确，这是无可厚非的，教师无需一味地把学生往探究性实验的道路上带。但是作为化学教学的重要环节，课堂演示实验的内容，教师要精心设计探究过程，不能仅仅作为验证性实验来对待。

当然，对于适合开展探究性实验的教学内容，教师也要注意设计和实施高阶思维活动。总之要回归实验的本真，哪怕学生在过程中走了弯路也不要紧，正因这种挫折的锻炼，在学生得到真实知识之时，即是高阶思维品质达成之际。这种回归实验本真的课堂实验演示方式，在实际应用中，可以进行如下几种类型的高阶思维活动的设计和实施。

1.利用验证性实验，结合真实情境使其系列化，解决复杂问题

在高中化学教学中，有一些知识点之间存在相互关联，特别是学习物质性质的时候，这种关联性或者说相似性通常会演变为一系列的课堂小实验。对于这一个个课堂小实验而言，相对应的知识点比较简单，学生的探究性不足，往往成为一个个简单的验证性的课堂演示实验，在调节课堂气氛方面效果不错，但是对于高阶思维的培养帮助不大。如果教师能把这一系列的小实验设计成一个组合实验的话，可能会兼具了高阶思维培养的功能。

下面以笔者曾开设的“卤素离子的检验”一课的教学片段为例。

（1）传统的“卤素离子检验”教学

在传统的“卤素离子检验”教学中，教师一般会把卤素离子（Cl-、Br-、I-）的三种检验方法分别进行课堂实验演示：①先加硝酸，再加硝酸银，观察现象;②先加少量氧化剂（一般是氯水），再加有机溶剂萃取，观察分层现象;③先加少量氧化剂，再加淀粉溶液，观察现象。最后根据这三个实验分别总结出这三种卤素离子的相应的检验方法。这种课堂演示实验的方式对于知识点的落实来说起到了很好的作用，因为难度不大，所以学生对于这三种卤素离子的检验方法的接受度普遍会比较高，知识达成度很好，但是对于学生的高阶思维的培养没有起到很好的作用，在化学学科核心素养的落实上稍逊一筹。

（2）结合真实情境的系列化实验，培养高阶思维能力

上述卤素离子检验的三个小实验可以组合成系列实验，结合真实情境，解决复杂问题。具体设计如下：

①提出情境

教师在演示完第一个验证实验：用硝酸酸化的硝酸银检验三种卤素离子之后，适时地提出一个真实的情境：海带能富集碘元素，那么如何检验海带水中的I-？学生的通常反应就是用先加硝酸，再加硝酸银的方法来检验。

②引起认知冲突

教师可以顺应学生的提议再次进行实验，然后就会发现问题了：往海带水中滴加相应试剂之后未看到预期中的黄色沉淀，反而看到了白色沉淀！学生产生认知冲突，进而产生思维火花。

③設计高阶思维活动

经过讨论（教师适时引导）发现，白色沉淀有可能是氯化银。学生就会意识到海带水中检验I-时要注意排除CI-的干扰，C1-与硝酸银产生的氯化银白色沉淀会干扰少量I-与硝酸银产生的碘化银的黄色沉淀。这就演变成了一个相对复杂的问题，需要找到一个好的方法能避免氯离子的干扰。接下来的时间就留给学生讨论或是试验，最终找到了方法②③，进而还可以比较方法②③的各自的优缺点。

如图1所示，通过一个真实的情境，把小实验系列化，使得学习者在一定的情境下，借助教师和同伴的帮助，利用必要的学习资料，通过建构的方式获得，而不是简单地通过教师的传授而得到，这种思维活动过程对于落实化学学科核心素养具有重要的操作意义。

2.设计贴近生活的课堂演示实验，培养高阶思维能力

化学是一门与社会现实生活非常贴近的自然学科，化学的学习不仅要求学生能够掌握基础知识，更要求学生能够将化学知识与社会实际生活相结合，将自己所学到的知识应用到现实生活中[4]。通常情况下，生活中的化学相关知识有一定的复杂性，如果巧妙加以选择利用的话.能充分帮助学生在理论和实践、学与用、知识与能力之间搭建一个平台，对于学生思维和素养的培养都有很大的帮助（表1）。

3.课堂演示实验的虚、实结合设计，培养高阶思维能力

在平时的课堂演示实验的教学中，往往教材中提供了一種实验方案或者制备方式，但是实际上可能有多种实验方案或者装置的选择，这种情况正好符合了高阶思维的复杂的、不规则的，通常会产生多种解决方案[5]的特点。但是，如果把这些装置或者方案全部进行课堂演示的话，时间上又不允许。所以比较好的处理方式就是在课本上的演示实验完成之后，再把不同的方案或者装置进行虚拟演示，这种虚拟演示的过程可以借助多媒体，或者借助实物装置（可以直接展示实验产品或者结果，忽略实验过程）。以“乙酸乙酯制备”的教学片段为例。

乙酸乙酯的制备，上海教材采用的是水浴加热的方式，而全国教学一般采用直接加热方式，还有使用冷凝管的装置，如图2。

教师可先演示a实验后，采用提前录制视频的方式展示b实验和c实验，让学生进行对比分析，就比较容易能对比出三个实验装置各自的优缺点。教师还可以引导学生把通过这三个装置所得到的3种产品进行提纯实验对比，就能更好地对比出3种装置的优缺点了。这种课堂演示实验的处理方式兼具了教学进度任务完成和思维提升的训练，是可以合理加以运用的方式。

我国教育改革持续向前，培养学生高阶思维的教学仍在不断的探索中，在这个关注知识进阶的时代，思维的进阶也需要给予关注。本文希望能通过课堂演示实验这一个常见的化学课堂组成板块中的几个高阶思维的培养案例来与广大的一线教师们共同探讨研究，以期能为化学核心素养的推进贡献一份微薄的力量。

参考文献

[1]余文森.从三维目标走向核心素养[J].华东师范大学学报（教育科学版），2016（1）：11-13

[2]房喻，徐端钧.普通高中化学课程标准（2017年版）解读[M].北京：高等教育出版社，2018：190-196

[3]刘爽.高中化学教学中高阶思维能力培养的研究[D].哈尔滨：哈尔滨师范大学，2018

[4]杨文斌.化学教学互动理论与运用[M].上海：上海教育出版社，2017：78-80

[5]杨季冬，王后雄，童文昭，凸显高阶思维的化学教学：内涵、必要性和实践策略[J].化学教学，2018（6）：37-40