高中化学教学中高阶思维能力的培养

摘 要：高中生正处于思维发展的关键阶段，培养高阶思维契合课程改革总体目标。不同领域对高阶思维的关注点不尽相同，研究高阶思维的培养策略对高中化学教学改革发展有积极的推动作用，可以促进学生综合素质的提升。文章运用文献法分析了高阶思维能力的概念以及培养高中生高阶思维能力的意义。同时，文章结合实际调查研究数据，运用案例法深入探讨高中化学教学中高阶思维能力的培养策略，提出有关化学教学的建议，旨在提升学生的思维品质。

关键词：高中化学；高阶思维；教学策略

中图分类号：G633.8   文献标识码：A   文章编号：1673-8918（2022）51-0120-05

高阶思维是较高认知水平层次上的心智活动或认知能力。高阶思维能力是指分析、综合、评价、创造等能力，集中体现了新时期社会对人才培养的新要求。在高中化学教学中培养学生的高阶思维，需要从学生的实际情况出发，引导其在较高的认知水平层次上进行思考、分析、质疑、创造，从而提升学生的高阶思维能力。思考、创新、情境、实践是影响高中生化学学习和高阶思维发展的重要因素，从以上四方面入手研究培养高阶思维能力的策略，能获得良好的培养效果，有益于高中生今后的学习与发展。

一、 高阶思维能力概念

高阶思维能力是高阶能力的核心，具体包括创新、问题解决、决策、批判能力，集中体现了当前社会发展对高中化学教育提出的人才培养要求，是学生适应社会发展的关键能力。哲学领域对高阶思维能力的思考是从人文科学角度出发的，强调高阶思维是在发现问题至解决问题整个过程中发展而成的。心理学领域认为高阶思维是宽泛的含义，而高阶思维能力则是在思考过程中形成的一种较高认知层面上的认知能力。在教育学领域中，高阶思维能力的研究相对较多，认为该能力主要表现在元认知、决策、批判、质疑、推理、逻辑等方面。

二、 培养高中生高阶思维能力的意义

（一）学生发展的必然要求

化学源自生活、生产实践，随人类社会进步而不断完善和发展。在高中化学教学中培养学生的高阶思维能力，是促进学生发展的必然要求，对培养学生成为高素质人才具有重要的作用。从教学理念角度入手分析，可以了解到高阶思维能力培养凸显素养文本理念，可以助力学生的学习、实践、创造力发展，由此帮助学生掌握分析化学问题的技巧，促进学生思维发展。

（二）激发学生的创新意识

高中化学学科具有抽象性、知识繁杂、内在规律性、实验为基、生活性等特点。教师立足化学教学培养学生的高阶思维，可以激发学生的创新意识，有助于为学生的化学学习夯实基础，让学生利用现有的工具和知识，解决问题、设计实验方案、合理质疑，立足新旧知识的联系，创造性地解决问题，形成良好的创新思维意识，为下一步学习打好基础，积累丰富的化学创新经验。

（三）挖掘学生的学习潜能

高中生正处于关键的学习时期，身上拥有无限的学习潜能有待激发。高中化学教师在教学中培养学生的高阶思维，有助于挖掘学生身上的潜在学习内能，培养学生学习抽象化学知识的自信心，进而提高学生的学习质量，为其日后学习、发展夯实根基。具备高阶思维能力的学生，能明晰自身化学学习的优劣之处，选择科学方法填补自身学习缺陷，进而在努力奋斗中实现自我综合素质发展。

（四）提升学生的思维水平

学生的思维水平是培养高阶思维能力的重要基点，教师按照教学内容设计不同的思维能力培养活动，指导学生通过学习、实践，建构高中化学知识，掌握实践技能，可以提升学生的思维水平。高中阶段学生的思维特点与其年龄特征密切相关，该阶段学生已经具备了一定的逻辑推理能力，此时培养学生的高阶思维，能帮助学生将零散知识串联成严密的知识网络，为下一步学习与实验提供帮助，进而提升学生的思维水平。

三、 高中化学教学中高阶思维能力的培养策略

化学课堂是培养高中生高阶思维的重要场所，深入解读教学目标与学情，可以为教学活动提供参考，能为学生的学习与实验提供明确指引。教师应当拓展化学教学渠道，利用不同的教学环节来推进高阶思维培养，引导学生由浅层次的信息获取和分析转为深层次的理解与运用，进而从强迫式的知识技能学习转为有意义的思维学习，以取得良好的教学效果。以下从思考活动、创客教学、情境创设、小组实践四个方面入手，深入探讨在化学教学中培养学生高阶思维能力的策略。

（一）重整思考活动，实现素养为本教学

思考活动是培养学生高阶思维的重要途径，重整思考活动，有助于实现素养为本的教学，能促进学生的高阶思维能力发展。思考是化学课堂教学活动的灵魂，教师应当结合学生对基础知识的掌握情况，向学生传授科学方法，带领学生分析重难点化学知识，以发展学生的高阶思维。适度重构思考活动流程，让学生在学习基础知识的同时，从不同角度思考解决问题的技巧。此外，教师也要细心总结、归纳学习方法，让学生经历知识形成的全过程，使之通过主动建构化学知识、学习实践技能，实现高阶思维能力的发展。

比如，在人教版高中化学必修第一册《氧化还原反应》一课教学中，教师要重整思考活动，让学生在复习化合价的基础上，用化合价变化和电子转移的观点认识、判断氧化还原反应，学会用双线桥法分析电子的转移情况，体验高阶思考对化学学习与创造性活动的重要作用。首先，教师列举氯气与钠的反应，出示化学反应方程式“2Na+Cl22NaCl”，让学生思考反应类型，从基本反应类型、元素化合价变化两个角度进行分析，引出氧化还原反应知识。然后，教师重整氧化还原反应思考活动，立足钠原子与氯原子之间的电子转移，引导学生分析化合价发生变化的实质，让其进一步理解氧化还原反应，形成高阶思维。再利用双线桥表示化学反应“2KBr+Cl2Br2+2KCl”中的电子转移情况，此时要求学生标出氧化剂和还原剂，根据学生的标注总结双线桥法：

（1）标记变价：先标出变价元素的化合价；

（2）画出箭号：用双箭号表示（箭号从反应物指向生成物且起止为同一元素）；

（3）注明得失：在箭号上注明电子得、失的总数。

最后，教师要求学生指出下列氧化还原反应中化合价发生变化的元素，尝试独立分析电子转移数目：Zn+CuSO4ZnSO4+Cu、Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2、MnO2+4HCl（浓）△MnCl2+Cl2↑+2H2O。如此一来，学生通过当堂练习，与同学交流氧化还原反应相关知识，根据教师点评巩固双线桥法等重难点知识学习，不断发展高阶思维。

（二）开展创客教育，培养批判质疑精神

创客教育是引领学生夯实基础和促进高阶思维发展的教育理念。开展创客教育，能拓宽高阶思维能力培养的渠道，有助于激发学生的创新思维意识，培养学生良好的批判质疑精神。学生高阶思维发展过程也是学生创新、质疑、批判的过程，因此，教师应当重视创客教育活动，利用与教学内容相关的创新实践活动驱动学生学习、思考、动手操作，以培养学生良好的创新思维意识，使之形成优秀的批判质疑精神，在主动探究问题和创新实践的过程中，发展自己的高阶思维能力。

比如，在人教版高中化学必修第二册《氮及其化合物》一课教学中，教师可以应用实例带领学生了解氮及其重要化合物的主要特性，在实验中鼓励学生分析氮及其化合物应用对环境的影响，以此为契机激发学生的创新意识，通过批判质疑认识氮及其化合物性质的多样性，自主设计实验进行探究，实现高阶思维能力发展的同时，探索物质性质、实现物质转化。首先，教师要引用“薯片包装袋中的气体、气球充气”等实例，引导学生了解氮气的物理性质、化学性质。然后，教师写出有关化学方程式“3Mg+N2点燃Mg3N2、N2+3H2高温、高压催化剂2NH3、N2+O2放电/高温2NO”，引导学生分析氮的氧化物，按照色、态、味三方面指导学生进行研究，鼓励学生设计实验比较“NO和NO2”，解释“雷雨发庄稼”的科学道理。最后，教师与学生一同探讨下列两个常见的NOx尾气处理方法：

（1）碱液吸收法：工业废气NOx常用碱液吸收处理［n（NO2）≥n（NO）］。

（2）催化转化法：催化剂、加热条件下，用氨将氮氧化物转化为无毒气体（NO2），或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体（汽车三元催化处理原理）。

如此一来，学生通过进行创客活动，在自主探究与实验设计环节，理解氮及其化合物应用对环境的影响，可以提出自己对环境污染及防治的观点，增强绿色化学意识与保护生态环境的责任感。

（三）合理利用情境，构建生本化学课堂

情境是由教师创设的一种情感氛围，能优化学生的学习体验，可以构建生本化学课堂，让学生在情境中学习化学知识、进行实验探究，不断提升自身的高阶思维能力。高中化学教师应当合理利用情境，准确把握高中生的高阶思维发展基点，将其置于不同的情境之中，以构建生本化学课堂，突出学生的主体学习地位。与此同时，教师要在创设情境时，有意引导学生思考问题，观察化学实验现象，从而为高阶思维能力的培养创造契机，以发挥情境优势，增强教学效果，帮助学生夯实重难点知识学习基础，促进学生高阶思维能力的提高。

比如，在人教版高中化学选择性必修1化学反应原理《沉淀溶解平衡》一课教学中，教师要创设与沉淀溶解平衡的情境，引用学生生活中常见的事物，帮助学生建立沉淀溶解平衡的概念，使之理解溶度积，明白用溶度积规则判断沉淀的产生和溶解，学会运用化学知识解释生活问题，树立正确观点。首先，教师可以以“维生素泡腾片溶解”引入新课，创设生活情境，引导学生总结沉淀溶解平衡的概念，列举“循勒·夏特列原理”，使学生理解“动、等、定、变”是沉淀溶解平衡的主要特点。然后，教师要以PbI2为例，向学生展示表示方法“PbI2（s）Pb2+（aq）+2I-（aq）”。随即引出溶度积常数，帮助学生建构基础化学定义，使学生理解存在于难溶物质的饱和溶液中的沉淀溶解平衡，其平衡常数就是溶度积常数（溶度积）“Ksp”，表达式（以PbI2为例）为：PbI2（s）Pb2+（aq）+2I-（aq），Ksp=［Pb2+］［I-］2。为了帮助学生理解相关重难点知识，教师可以利用实验演示的方式，创设直观情境，让学生观察在静置的PbI2溶液中滴加几滴KI浓溶液，结合黄色沉淀现象，理解平衡移动原理。最后，教师提出问题：“用氯水代替KI浓溶液，有可能观察到什么现象？”创设问题情境，驱动学生自主进行思考和动手实践，构建生本化学课堂，让学生在思考与实验中探究化学真谛，理解影响沉淀溶解平衡的条件主要有：物质溶解性、“循勒·夏特列原理”。

（四）组织小组实践，引发学生思维碰撞

小组学习是常见的教学形态，旨在利用合作探究优势，开阔学生的学习思路，在小组成员互帮互助中增加对新知识的学习印象，学会独立分析问题、合作解决问题，提高集体荣誉感，助力高阶思维发展。高中化学教师应当结合教学内容组织学生进行小组实践，因为教学内容是发展高阶思维的关键载体，合理利用小组实践活动引发学生之间的思维碰撞，不仅能营造良好的课堂教学氛围，而且有助于充分调动学生学习化学知识的积极性，从而锻炼学生的团队配合能力，促进学生学习进步。

比如，在人教版高中化学选择性必修2物质结构与性质《金属晶体与离子晶体》一课教学中，教师可以组织学生以小组合作的方式，探讨金属阳离子和自由电子之间存在的相互作用，由此引入实践活动“探究金属晶体、离子晶体的空间堆积方式”，指导学生在小组实践中从化学键和堆积方式两个角度入手探讨，认知金属、离子晶体的特点，体会微观世界的精巧。首先，教师可以为学生呈现三种典型的金属晶体结构类型，让学生根据结构示意图进行小组合作探究，分析金属晶体的物理通性：金属光泽、导电、导热、延展。然后，教师提出问题：“金属在变形延展过程中，金属键是否会断裂？”由此引发学生的思维碰撞，让学生结合所学知识进行小组讨论，得到正确结论“金属键不发生断裂”。在此基础上，教师引出离子晶体概念，列举常见的AB型离子晶体，让学生以小组讨论的方式研究晶格能“∝q1·q2r”，分析影响因素：与阴、阳离子所带电荷乘积成正比；与阴、阳离子间距成反比；与离子晶体结构类型相关。最后，教师指导学生合作分析有关晶体结构类型的几个重要概念，以自主实验的方式了解不同离子晶体的晶胞和离子晶体的物理性质，使学生在思维碰撞中产生探究化学的热情，深刻理解所学知识，提升高阶思维能力。