指向高阶思维的初中化学教学问题设计研究

胡宁宁

[摘要] 问题式教学对保证教学效果具有重要作用。基于高阶思维的理念，从问题的不同类型出发，结合初中化学学科特点，对初中化学教学的问题设计提出相应的策略，改善初中化学学习效果，提升学生的化学综合素养。

[关键词] 问题设计;高阶思维;初中化学;高质量问题

教学本身就是问题解决的认知过程。适切的化学问题能帮助学生主动建构完整的化学知识系统，推动学生高阶思维的发展。

一、高阶思维和问题设计的概念

高阶思维是指发生在较高认知水平层次上的心智活动和综合性能力，主要指创新能力、问题求解能力、决策力和批判性思维能力。而问题设计是以“问题”的形式组织教学内容，根据具体学科的知识点设计学习任务，让学生突破学习的重难点，培养学生分析、评价、创新等高阶思维能力。由此可见，以培养高阶思维为目的的问题设计，应围绕学科的重难点知识，设计出能体现较强综合能力和较高认知水平的问题。高阶思维发展和培养不仅需要学生学习方式的转变，还需要教师从更高的视角、更先进的理念去设计高质量问题。

二、初中化学问题设计的现状

笔者在线上和线下学习和研究了很多化学评优课、教研课、习题课，教师对问题的处理比以前智慧很多，学生思维品质也得到很大提升。然而，大部分教师还比较缺乏设计高质量教学问题的能力。有的教师对于系列问题的设计逻辑连贯性不够;有的教师设计的化学教学问题结构欠合理;有的教师利用问题引导学生的力度不够大，挖掘生成的效果不显著;有的教师设计的教学问题指向不明确……长此以往，将严重影响初中化学教学质量的提高。究其原因，教师对初中化学教学仅停留在达成“基本目标”上，让学生机械地学习、记忆、训练，而不能基于化学核心素养视域引导学生把握知识的本质。如此，学生缺乏将知识迁移到新情境中的能力，缺乏综合性、创新性等高阶思维训练，导致无法解决复杂的问题。

例如，教师在教学用加热KClO3和MnO2混合物的方法制备O2的相关计算时，设计了两个问题：制取O2的质量是多少克;计算原混合物中KClO3的质量。这两个问题的设计目的在于帮助学生梳理化学计算的思路，进一步规范解题格式。但这仍是以训练学生浅层思维为主的知识巩固，并未对前后化学知识进行整合，也没有体现初中化学学习中“数形结合”思想。如果增加一个问题“说明反应前后固体中钾元素的质量分数变化情况”，效果就会大相径庭。为解决这个问题，学生画出反应前后固体的质量随时间变化坐标图，既可以复习基础知识，又可以训练其对图标和文字的转换能力，提升他们解决问题能力和知识迁移能力。因此，教师应紧扣教学目标，熟知高质量问题的不同类型，深挖与之符合的、能发展高阶思维的生长点，设计出适切的高质量问题，从而发展学生高阶思维能力。

三、初中化学高质量问题设计类型及策略

高质量问题，应注重知识的整合与联结、迁移和应用，能串联起学生的“已知”和“未知”，是高阶思维教学的抓手和着力点。为提高初中学生不同的化学高阶思维能力，可以设计以下类型的高质量问题。

1.递进性问题助内化

递进性问题围绕专题复习内容对问题做整体设计，由浅到深，由易到难。这类问题设计有助于学生更好地内化所学知识，在层层递进中培养学生的应用意识和问题求解能力。

例如，在复习“水的组成”时，教师围绕水的知识设计递进性问题：（1）哪些实验可以证明水的组成？

（2）水的蒸发和水的电解有什么区别？以氢气的燃烧为例说明水是由氢、氧元素组成的。（3）哪些实验证据可以证明水分子中氢、氧原子的个数比为2：1？（4）有水生成的反应有哪些？有水参加的反应有哪些？水在化学实验中有什么作用？设计这些问题，旨在从水的宏观变化到微观解析，再到化学符号的复习。通过层层递进，不仅对化学语言三重表征进行巩固，还帮助学生深入思考，从水的组成、结构、性质、用途、净化等多角度认识水，完善自己的知识体系，促进化学知识内化，形成如何复习同一类物质的思维。由此，提高学生运用知识的能力和问题求解能力，体现学生高阶思维培育。

2.迁移性问题重联系

问题设计不能仅局限于一个知识点。教师应帮助学生理解知识间的内在联系，从而找到新知识的生长点，设计出导向性的问题，对已学知识批判性反思，抑或对未学知识正迁移，逐步完善认知网络，同时培养学生联系运用新旧知识、解决实际问题的能力。

例如，在复习专题“物质的鉴别和检验”时，教师设计以下问题：（1）已知一袋无标签的白色固体可能是氯化钠、无水硫酸铜、氢氧化钠中的一种，如何鉴别？（2）有四瓶溶液，分别是氯化钡溶液、氢氧化钠溶液、稀盐酸溶液、碳酸钠溶液，在无其他试剂的情况下如何鉴别？学生由问题（1）总结出加水是鉴别常用固体的一般方法，若直接运用到问题（2）显然无法解决。此时，学生在教师的启发下关联问题（1）的现象，并很快迁移到问题（2），从物质间的反应现象中找到解决办法，继而总结出无试剂鉴别的一般方法。在“物质的鉴别和检验”中设计这样的迁移性问题，是因为知识点本身承载了化学学科物质变化、符号表征、实验与探究等多维度素养培育目标，又符合“真实情境下的问题解决”。以问题驱动促进学生的迁移应用，有助于学生联结教材和生活实际，培养解决实际问题的能力，充分发展学生的高阶思维。

3.探究性问题育能力

探究性问题需要学生深入思考，运用已有的知识大胆猜想和假设，再通过实验加以验证，让学生体验科学研究的思路，培养探究能力和创新能力。

例如，在“氧气的实验室制取与性质”实验研究中，学生几乎都能观察到细铁丝在氧气中燃烧产生火星四射的现象。教师提问：细铁丝在氧气中燃烧为什么会火星四射？学生沉思无解时，教师展示事先查阅的资料：含碳细铁丝燃烧时，其中的炭粒生成的CO2气体在熔融液态物质中形成气泡，熔融液态物质因气泡炸裂引起火星四射的现象。学生注意到其中炭粒在这里的关键作用，教师追问“我们能否验证火星四射的解释是否正确”，并提醒学生关注科学探究步骤。学生积极思考，纷纷提出猜想，经讨论后设计分组对比实验方案。他们通过不断实验、纠正，最终确定了用长短相等、粗细相同的含碳细铁丝和不含碳细铁丝，分别在足量氧气（用可控制氧气流量速度的氧气瓶）中燃烧的改进实验方案，验证了火星四射的原因。由此可见，教师并不满足于教材实验活动目标“观察到火星四射”，而是从学生印象最深刻的现象出发，深入挖掘“實验与研究”核心素养目标，激发学生深入思考、探究火星四射的原因，并让学生自主通过实验验证。此类探究性问题的设计，旨在让学生完整体验科学研究的过程，不断拓展、完善其知识结构，锻炼他们的探究能力、实验操作能力、创新能力等，有效促进初中化学高阶思维的发展。

初中化学教学中的问题设计直接关系到教学的效益与品质。教师应结合学生的学习特点，精心设计适度性、探索性、生活化、开放性等问题，充分发挥问题的导向作用，鼓励学生积极参与教学活动，培养学生化学高阶思维、关键能力和必备品格，实现化学学科育人的最终目的。