基于化学学科核心素养的科学思维能力的培养——以《溶液》单元复习为例

■ 武汉市常青树实验学校 詹 天 孙玉婷

《义务教育课程标准（2022）》提出要“整体规划素养立意的课程目标，重视开展核心素养导向的化学教学”，明确指出“发展科学思维”是课程目标要求之一。科学思维能力的培养是一个循序渐进、持续进步的过程，如何在有限的课堂教学中激发学生思维？如何在教学中促进学生科学思维能力提升、素养落地？如何确保学生思维能力的持续发展与进步？下面笔者以《溶液》单元复习为例，谈谈基于化学学科核心素养的科学思维能力培养的有效策略。

一、基于学科核心素养的科学思维能力培养的有效策略

1.思维能力的培养和学科教学应相互融合、相互促进

课堂教学是发展学生核心素养的主渠道，教师每一节课都应做到对学生思维的自觉关注与揭示。为此，教师课前要做好充分的准备，要筛选合适的素材与教学形式，有效激发学生思维。同时需要注意思维具有内隐性，不容易被观察，教师要给出充足的时间让学生间思维进行流动与碰撞，让学科知识与思维训练相互融合、相互促进，在解决问题的过程中逐步提高学生能力、发展学生思维，逐步落实核心素养的培养。

2.多样化的教学方式促进学生自主思考

教师在教学过程中，应尽可能选择项目教学、主题教学或者实验教学等多样化的教学方式，尽可能设计多样的学习任务，引导学生分别开展分类与概括、证据与推理、解释与评价等符合化学学科特点的高阶思维活动，引导学生通过小组合作、实验探究、交流讨论等多种方式解决问题。在解决实际问题的过程中调动学生产生分析、想象、推理、质疑等积极的思维活动，引导学生自主学习、深度学习，促进科学思维能力的发展。

3.素养导向的多样化教学评价促使学生思维活跃

评价是教学系统中重要的组成部分，坚持核心素养导向的评价，兼顾师生评价和生生评价，激发学生思维，让学生思维外显。关注过程性评价和综合性评价，引导学生从不同角度看待问题，同时选择有价值的学习活动进行表现性评价，落实“教——学——评”一体化，让学生思维活动全程参与学科教学过程中，促进学生全面而有个性的发展。

二、教学目标

《溶液》是人教版九年级化学下册第九单元内容，熟练掌握溶液知识是学好酸碱盐和复分解反应的基础，也为高中物质的量、浓度等知识的学习埋下伏笔。传统《溶液》单元的教学中存在以下问题：（1）大多数教师仍以“诠释性教学”或“授受式教学”方式为主，忽略了对学生思维的关注与启发，学生无法在理解的基础上建构概念之间的逻辑关系；（2）传统的“溶解度”教学过程中，教师重知识与技能的教学、轻情感体验与素养教学，对学生实验探究能力与科学思维能力的培养不够重视；（3）教学方式比较单一，学生缺乏自主学习、自主探究、深度学习的机会，学生的思维得不到有效发展；（4）在溶解度相关曲线图中，学生无法从图中提取有用信息、加工信息。

1.通过溶解度实验教学，让学生在真实的情景中复习巩固溶解度的概念、溶液的配置等重点知识，了解溶解度曲线的绘制、掌握曲线上点线的含义；在教学过程中充分引导学生分别开展分类与概括、证据与推理、解释与评价等符合化学学科特点的高阶思维活动，提高学生高阶思维能力的发展。

2.通过设计并优化溶解度测定的实验方案，增强学生创新思维能力；通过引导学生对方案的进行对比与评价，加强学生对实验评价的辩证思维能力。

3.在提出问题、设计实验、分组实验、数据处理等过程中，让学生感受化学实验的一般思路，通过多样的学习方式与任务，让学生的思维训练与学科知识的学习相互融合、相互促进。

三、教学流程

1.教学流程图

基于以上教学目的，借助布鲁姆提出的认知目标分类体系，设计了本节课的教学流程，如图1所示。环节一通过复习所学知识调动学生低阶思维活动，环节二中通过设计实验、评价方案、优化方案等环节，促进学生从低阶思维到高阶思维的发展；通过测量溶解度的实验活动，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力，进一步发展学生的高阶思维，最后环节进行本节课知识点、方法、技能、情感等方面的总结、归纳，有助于前面环节中学科学习与思维训练的巩固与提升，同时为下一次学科学习和思维活动做好准备。

图1 教学流程

2.重点片断教学实施过程

（1）“溶解度测定的实验方案设计”片断教学

【教师】化学是一门以实验为基础的科学，你能根据所学自行设计出测量硝酸钾溶解度/温度曲线方案吗？

【学生】小组讨论方案

学生比较容易想到的方案一，在教师的引导下，经过激烈的讨论，部分学生也能想到方案二。

【教师】提问1：上述方案有哪些优缺点？引导学生互评方案的可行性及优缺点

提问2：请你从操作简单方便、节约药品、结果更精确等角度分析，还可以如何优化实验设计？

小组间相互讨论，经过生生评价、师生评价，最终选择并优化方案二进行实验。

表1 溶解度测定方案设计与评价

（2）“曲线图中点线含义的练习”教学片断

【教师】仔细阅读下列题干信息及曲线图，跟上述溶解度曲线图有什么不一样？你能从下列物质的曲线图中得到哪些信息？

图2

图3

图4

【学生】表述图中点、线的含义

【教师】引导学生间互评、鼓励学生尽可能得到更多的信息，同时及时进行有针对性的校正

【教师】通过上述曲线图的练习，你有没有获得一些做曲线图的技巧及经验？

【学生】曲线图的横纵坐标很关键；题干信息非常有用，需要认真、细致的阅读；做曲线图时想象自己在做这个实验，会很快理解曲线图上点、线的含义……

四、教学效果

1.引导学生多方法设计实验，有效激发学生思维、训练学生创新思维能力。测量溶解度曲线，大家比较容易想到的是方案是“在一定的温度下，在一定量的水中，加固体加到不能溶解为止”。

本节课从学生最容易想到的上述方案入手，对方案进行综合评价，然后一步步引导学生逆向发散思维，设计出“先配置一定浓度的溶液，加热完全溶解后进行降温，实时测量有晶体析出时的温度”，在这个过程中，学生不仅能够熟练配置溶液的实验操作、深度理解不饱和溶液和饱和溶液的相互转化，还能激发学生发散思维、发展学生实验创新思维能力。

2.让学生自主发现问题、解决问题，训练学生探究性思维能力。刚开始学生设计的是“将固体溶解在100g水中配置不同浓度的溶液”，在交流讨论中发现此时需要称量的硝酸钾太多，从而将100g水改为10g水；而10g水盛放在50ml的烧杯中不易测量实时温度，又将50ml烧杯改为更小的烧杯；测量过程中发现水银温度计读数太慢，最终选择数显温度计……学生在一个个真实问题下自发的不断开动脑筋、积极思考、不断改进，学生的探究性思维得到了有效的发展。

3.通过方案评价、优化与改进、分享交流、分组汇报等环节，大多数学生都能积极参与到课堂中来，整个课堂学习过程中涵盖了小组合作与分享交流的能力、问题解决的能力、辩证分析的思维能力等，学生的综合能力尤其是科学思维能力得到了有效发展。

4.通过学生自己动手测定溶解度曲线，学生对于溶解度概念及曲线有了更深层次的理解，有学生表示“没有那么害怕曲线图了”，部分学生做这一类图形题的自信心明显增强不少。