基于发展学生高阶思维的高中化学探究教学设计思考——以“化学反应与电能”为例.pdf

202 科学视界/2023年8月(上)教育科学研究与实践一、高阶思维概念界定（一）高阶思维的定义高 阶 思 维 也 称 为“高 层 次 思 考(Higher-orderThinking)”，21 世纪学者们认为高阶思维能力是人们应该具备的非常重要的一种能力。古希腊哲学家柏拉图最早提出了“高阶思维”的概念。（二）高阶思维能力的构成在进行大量文献梳理的过程中，笔者选取的是布鲁姆对高阶思维能力的教育目标分类法：从不同层级分层的角度出发，将思维过程具体地划分为六个不同层级的思维目标：记忆、理解、应用，分析、综合、评价。该层级顺序是从“低阶”到“高阶”的思维提升过程。在以发展学生高阶思维为目标的教学中，应该注重后三个层级即“分析、综合、评价”三个维度，着重培养学生的问题分析，综合应用以及判断评估的能力。以化学学科为例高阶思维能力包括知识的说明，判断、设计、概括、评价的能力。由于“高阶思维能力”在不同的学科里有着不同的诠释。每个学科的教学都需要根据因此，在综合参考国内外学者高阶思维理论框架的基础上，充分尊重我国当前中学化学学科特点，结合新课改环境下的中学化学五大核心素养，赋予化学高阶思维能力以时代特色，以“分析”“综合”和“评价”作为衡量中学生化学高阶思维能力三个要素。（三）发展学生化学高阶思维能力的必要性高中学生主要的学习压力在于高考的考验，在化学学科的学习过程中，想要取得理想的成绩，课本学习是远远不够的。随着学生能力的提升，高中化学考试难度也在逐步提升，学生的学习势必要想综合化发展。高阶思维非常符合目前阶段高中学生的化学学习标准。高阶思维注重的是学生的考试成绩，还包括能力和思维。不仅是当下高中学习的重点，也是学生未来步入社会所需要的重要工作能力，化学学科五大素养的提出并着重培养以高阶思维为基础的学习能力、实践能力和创新能力；从学生发展的角度来看，当前我国中学化学教师对于构建起中学生的化学高阶思维能力存在两个困难：一是“中学化学教师对于发展学生化学高阶思维能力的态度存在模糊性”二是“对学生化学高阶思维能力的培养途径尚未探索清楚”。在科技飞速进步的 21 世纪，知识的更新一代紧接着一代，学生的学习观念也需要进行优化，传统的学习观念主张以成绩培养重点，当下的时代不仅知识在优化，各个行业人才的能力也在提高。成绩不应该是学生努力学习的唯一标准，这一观念应该早早落实到教师的教学理念中。高阶思维能非常符合当下社会和学校的发展，学校有责任将高阶段思维能力融入各个学科中，让学生得到充分的学习。化学学科本身就有着其超强的逻辑性和实验性。这两者对传统的教学方式来说都很难真正让学生具备。只有在全新的教学理念和高级思维能力的启发下，高中学生才能越来越符合优秀人才要求。二、“化学反应与电能”教学设计化学反应与电能（2019 人教版高中化学必修二教材 36 页）对于高一的学生来说可以说是一个全新的内容，本章节教材内容是由前一节化学能与热能的基础上引出了化学能与电能的学习然后介绍了电厂发电原理引发学生对化学能与电能之间的关系（氧化还原反应）最后利用学生实验观察化学能是如何转化为电能的，然后引出这种反应的实质。学生能动手操作，如何制造一个简单的化学电池。这一章节的作用，从社会方面来说，能源对于任何生物体来说都是必不可少的一环，能源等同于水和空气对于生物体的重要性，是一切生物满足正常生活需要的基本条件，现代社会中从事任何的社会活动都不能缺少能源。所以培养学生能源意识非常重要。从教学考试来看，化学能与电能该部分知识是高考的必考知识点，学生们先在必修二中初步学习这一部分的内容，以便为在以后学生们学习选择性必修一的更深层次、更高难度的电化学部分知识的学习打下了基础。所以中学化学教师应该着力培养学生关于化学反应与电能这一方面的知识。（一）学情分析知识起点：在初中和高一物理的学习中学生们已经学习过电流的形成条件；学生们已经在必修一和必修基于发展学生高阶思维的高中化学探究教学设计思考以“化学反应与电能”为例张宇航 王世杰 王春姣*（长春师范大学，吉林长春，130032）摘 要 对高阶思维进行概念界定，基于化学高阶思维视角探索高中化学探究教学设计的思路。以“化学反应与电能”这一章节为例。从课程标准、学生学情、教学目标、教学内容、教学活动、教学评价等方面出发进行设计思考，并对课堂教学效果进行反思，以期为一线中学化学教师提供参考和借鉴。关键词 高阶思维；教学设计；化学反应与电能中图分类号:G633.8 文献标识码:A 文章编号:1002-1221(2023)22-0202-03作者简介：张宇航（1998.12-），男（满族），籍贯（省市）：吉林省白城市，在读研究生，研究方向：学科化学。通讯作者：王春姣（1983.12-），长春师范大学副教授。课题：本文系吉林省社会科学基金项目研究成果，项目编号：2021B143。203 科学视界/2023年8月(上)教育科学研究与实践二前一部分的学习中学会了氧化还原反应并且了解到氧化还原反应的实质是电子的转移，在上一节课的学习中，学生已经初步掌握了化学能与热能的相互转化，初步的接触到化学的能量转化观点。能力起点：学生能力的培养主要是实践能力，此时要求需要只要要对基础的理论知识有一个清楚的了解，并且在实验中可以准确地将知识使用到位。心理起点：该课程知识开设在高一下学期，处于该学段的学生们好奇心旺盛，具有很强的探究精神，十分热爱动手操作实验。在进行必修一前面几个章节的学习之后，学生们已经掌握了物质的分类和转化、金属的物理性质和化学性质，以及氧化还原反应的原理。原电池装置与原理该部分内容既是教学重点又是教学难点。（二）教学目标通过本节课的学习，使学生养成善于观察，勤于思考的习惯，并运用观察，比较，归纳等方法去分析，解决问题，以达到学以致用的目的；借助原电池装置和原理的学习、体会化学能到电能的直接转化，提高模型认知能力，学习科学探究方法；通过实验和已有的知识和经验推测未知的知识和经验，感受化学反应中的能量的变化；通过多种渠道了解人类对于化学反应中能量的利用情况，了解节能的意义和方法，从中达到培养学生化学高阶思维能力的教学目标。（三）教学效果反思培养学生的化学高阶思维能力之“分析、评价”能力。让实验成为帮助学生开展探究活动的热情的来源。为后面的新内容的学习打下了坚实的基础。更重要的是本节课的设置也能够让学生有一个充分展示自己的机会。使课堂围绕以学生为中心的教学活动，教师在其中只是起到了一个引导的作用，让学生们真正体验到了作为学生的主体地位。能够大大激发起学生的学习积极性。三、发展学生高阶思维能力培养策略（一）知识问题化知识问题化就是将课堂上所要讲授的知识点以问答的形式让学生学会所学的知识，这一过程更能够引发学生的兴趣和促进学生对所学知识更深层次的思考和领会。知识问题化是培养中学生化学高阶思维能力的前提，而化学高阶思维能力的发展过程就是将问题与知识进行桥梁的搭建的过程，也就是一次有意义建构的过程。教师应当在问题的选取和设置上花费时间，这一类提高中学生化学高阶思维能力的问题要具备真实性、复杂性、阶梯性和开放性等特征。因为这一大类的开放性问题更能激发起学生的探索兴趣和深度思考。例如：在原电池的教学中可以提出阶梯性的问题“盐桥的作用是什么？怎么起作用？盐桥的补充应该是怎么进行的？”又或者是“锌铜原电池工作时电子的流向？移向正负极的微粒有哪些？分别是那几种？正负极的质量会不会有变化？”在追问学生的过程中，培养学生“用已知推未知”的化学高阶思维能力，从而达到学习本节课原电池的知识点的最终目的。由此可见，通过问题解决式教学能够很好的培养学生的化学高阶思维能力、问题求解能力以及创新能力。（二）加强小组合作学习21 世纪以来，我国经过几轮的教育改革，小组合作式学习得到了教育领域和广大人民教师的普遍认可，这也是教育改革最成功的表现，获得了很好的效果。在进行教学活动之前，可以由教师对学生进行分组也可以由学生们自身根据现实情况自行分好小组，在进行实验课的学习时或者是对某个结论进行归纳总结时，小组成员间实现了思维的碰撞，在这种碰撞之下，每个小组成员能够更好的理解所学知识，印象更加深刻，调查发现经过小组讨论后形成的记忆比自己摸索学习得出的结论更加牢靠，能够在短时间内完成对所学知识的消化，与此同时，还增加了每个小组成员的团队意识和合作意识，众人拾柴火焰高。而在教师开展小组实验活动时，要结合好每个学生的优势和不足进行分工，从而实现优势互补，例如“有的同学动手能力强，就可以让该同学进行实验的操作部分”这一环节在提高学生合作能力的同时，每个人都得到了锻炼，对自我有了更清晰的认知，让他们对自己有更深一层的了解。教师同样可以在实验活动进行中或者是结束后对每位同学的具体表现进行过程性评价，评价的方式可以是班级内互相评价、小组成员间互相评价、教师给出评价。通过认真的思考，不断的互动下，课堂学习氛围愈加高涨，学生们也能通过小组互评从而通过自身的化学高阶思维能力。（三）运用抛锚式教学方式抛锚式教学方式要求要在建立起具有感染力的真实情景或者是真实问题的基础上，确定这一类真实问题被形象地比作“抛锚”。教师首先要做到：“创设真实情景”：教师要选取贴近教学内容的真实情景，这一类情景可以是生产生活中真实存在的，或者是对化学史的学习。“确定好真实问题”：抛锚式教学方式是从创设的真实情景中，确定问题，展开对本节知识点的学习。如原电池的教学中确定的问题就是“燃料电池是一种非常清洁的能源，为什么不能大规模的应用在生产生活中？”“那又是什么原因导致了燃料电池不能投入到生产生活中呢？”这个过程就是培养和激发起中学生化学高阶思维能力的过程。“自主/协作学习”：呈现资料、化学实验数据等解决问题的相关线索，学生通过独立思考或者是小组成员之间的协作实现认知的同化。例如在原电池这一节课的教学中，教师让学生探究氢氧燃料电池在工作的过程中负极室和正极室发生的反应以及在这一过程中质子交换膜所起的作用是什么？教师提出问题，学生们根据前面所学的知识和已知条件，进行预测，或者是小组间合作探究推测出实验的产物和质子交换膜起到的作用，加深每个学生对原电池这一章节内容的更深一步的内化，思维得到了提高，解决问题的能力得到了锻炼。“解决问题”：在“金属腐蚀与防护”教学中（本章节主要是电化学的原理，故不考虑化学腐蚀），使学生弄清楚金属之所以会发生电化学腐蚀的原理以及相对应的保护措施。教师在引导学生合作学习的过程中完成学生认知结构的完善、知识的建构、从而实现 204 科学视界/2023年8月(上)教育科学研究与实践目前，高等数学已经成为各专业学生必修的一门重要的专业基础课程，它在各学科中发挥的作用非常大，高等数学直接影响大学后面的专业课的学习，而且高等数学也是工科考研的最重要的一门课，直接英雄工科的考研率。在实际学习中，高等数学内容多，难度大，技巧性强。因此学好高等数学一方面要重视高等数学课堂教学，打好基础；另一方面要提高解题能力也是学好高等数学的关键。解题能力就是空间想象能力、分析推理能力、计算能力的综合表现。这就要求学生要善于归纳、总结各类问题的解题规律、方法和技巧，从而达到提高解题能力的目的。本文试图通过作者多年来积累的教学经验。提出一些具体的方法，希望这些解题方法和技巧有利于学生增强分析问题、解决问题和应试的能力。一、建立全面合理的知识结构体系（一）善于总结，构架完整的知识结构体系高等数学共十二章，在学习过程中，首先对基本概念应理解透彻，注意各知识点之间的内在联系；其次，还要不断总结，以达到知识结构科学合理，既便于记忆贮存，又便于随时提取。华罗庚先生认为，学习是一个从“从薄到厚”再“由厚到薄”的过程，“从薄到厚”即指知识的不断丰富、积累，是一个“量”的变化过程；最后再通过复习总结“由厚到薄”，达到“质”的飞跃过程。（二）掌握解决问题的一般方法在高等数学中，每一章节都有解决问题的基本思路和方法，对于不同的题目，要准确识别题目类型，熟练掌握解决问题的常规方法。（三）揭示知识之间的相互关系，提高综合型题目的求解能力高等数学每章有其完整的知识体系，而各章之间又存在着密切的联系，从而使全书成为一个有机的整体。因此，学生只有在对各部分知识融会贯通的基础上，才有可能具备解决综合性题目的能力。例 1（2010 年全国硕士研究生入学考试数学三试题）设函数 f(x)在 0,3 上连续，在(0,3)内存在二提高大学生 高等数学 解题能力的研究王旦霞 张海峰 李玉瑛（太原理工大学 数学学院，山西太原，030024）摘 要 高等数学是理工科各专业必修的专业基础课之一。针对高等数学内容掌握的好坏程度，不仅直接影响后面专业课的学习，而且影响工科学生考研率，进而影响工科学生解决实际问题的能力。本文中，作者们将浅谈多年在高等数学教学中总结出的提高解题能力的解题方法，以提高工科学生的解题和准确计算的能力，进而提高工科学生的考研率及工科学生解决实际问题的能力。关键词 高等数学；解题方法；结题技巧；解题能中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1002-1221(2023)22-0204-03教学目标。四、结论化学实验是促进学生进行高阶思维的重要工具。利用数字化实验可视化特点，通过对化学反应与电能该章节的学习探讨，将定性的宏观的正负极的反应转变为定量的正负极具体反应具体数值，进行电池结构的微观探析。将实验结论充分应用于解释原电池的历史、现在及未来发展的过程，凸显化学实验在化学教学中的重要作用，提升了学生的化学学科核心素养。广大中学化学教师要不断进行学习，“贯彻终身学习的理念”，只有不断更新自身的教育理念，提升自身的化学高阶思维能力，才会激发学生学习化学的兴趣，利于学生在学习过程中形成自身的化学高阶思维能力。参考文献：1 许晓婷,李舒,许俊翠.基于发展学生高阶思维的高中化学探究教学设计思考以“氧化还原反应”为例 J.安徽化工,2022,48(1):187-191.2 刘亚俊,何彩霞.基于模型建构发展学生科学思维以高中化学选修 4“电解池”教学为例 J.教学仪器与实验,2015,031(009):13-18.3 王伟峰,罗兵.基于证据推理与模型认知的高阶思维引领的教学实践以“石油化工的龙头乙烯”为例 J.化学教与学,2019(7):5.4 李超.基于化学学科核心素养的教学实践与反思-以“氧化还原反应(第一课时)”教学为例 J.安徽教育科研,2021(018):123-124,79.5 吕琳,周琴,景崤壁.基于化学学科核心素养的教学设计以“化学能与电能”一课为例 C/中国化学会.中国化学会,2016.6 万延岚,薛瑞卿,刘会峦等.基于学生核心素养提升的中学化学教学设计研究以“化学反应的快慢”为例 J.天津师范大学学报：基础教育版,2019,20(1):5.7 杨晓东.促进深度学习的课堂教学策略的思考以高中化学必修二甲烷教学为例 C/2016年江苏省教育学会学术年会报告文集.2016.8 解慕宗,林建芬,寇辉等.基于模型认知的高三化学深度复习研究以二轮专题复习“反应原理图像题”为例 J.中学化学教学参考,2017(19):4.