許曉婷，李舒，許俊翠

（合肥師范學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，安徽合肥 230601）

高階思維，是指發(fā)生在較高認知水平層次上的心智活動或較高層次的認知能力[1]。它起源于布魯姆的教育目標(biāo)分類學(xué)中以認知為主導(dǎo)的六類學(xué)習(xí)目標(biāo)，后這六類學(xué)習(xí)目標(biāo)經(jīng)安德森等人修訂為“記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造”六個方面“認知過程”維度的目標(biāo)。其中，“記憶、理解和應(yīng)用”稱為低階思維，而“分析、評價和創(chuàng)造”稱為高階思維[1]。高階思維包括問題求解能力、創(chuàng)新思維能力、決策力和批判性思維能力這四種思維能力[1]。從化學(xué)高階思維的能力表現(xiàn)來看，它包括概括關(guān)聯(lián)類、解釋說明類、推斷預(yù)測類、設(shè)計驗證類和分析評價類的能力表現(xiàn)[2]。

1 發(fā)展學(xué)生高階思維的必要性

培養(yǎng)學(xué)生高階思維是社會發(fā)展、學(xué)生發(fā)展和新課程改革的必然要求，對培養(yǎng)全面發(fā)展具有創(chuàng)造力的人才具有重要作用。從教學(xué)理念上看，新課程標(biāo)準(zhǔn)明確提出了“素養(yǎng)為本”的教學(xué)理念，著重培養(yǎng)以高階思維為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力；從學(xué)生發(fā)展的角度來看，在科技日新月異的今天，人類的主要任務(wù)不再是記憶知識，而是能利用現(xiàn)有的工具和知識，分析新問題與已有信息之間的聯(lián)系，創(chuàng)造性地解決問題[3]。這就迫切需要發(fā)展學(xué)生高階思維以適應(yīng)未來學(xué)習(xí)工作的需要；從社會發(fā)展的角度看，只有培養(yǎng)大量具有高階思維的創(chuàng)新型人才才能更好地適應(yīng)將來社會技術(shù)的競爭。又由于高中理科教學(xué)的一個重要目標(biāo)就是提升學(xué)生的思維能力，因此，高中化學(xué)作為理科的重要組成部分之一，對于培養(yǎng)學(xué)生高階思維有著不可推卸的責(zé)任。

2 基于發(fā)展學(xué)生高階思維的高中化學(xué)探究教學(xué)設(shè)計思考

2.1 探究教學(xué)與高階思維的關(guān)系

探究教學(xué)是指在教師指導(dǎo)下學(xué)生運用探究的方法進行學(xué)習(xí)，主動獲取知識、發(fā)展能力的實踐活動，學(xué)生知識與能力的獲得是在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生主動探索、主動思考、親身體驗出來的[4]。學(xué)生高階思維的發(fā)展是在其原有認知和思維能力的基礎(chǔ)上，通過主動吸收與構(gòu)建知識來獲得思維能力提高的過程。因此可以說，學(xué)生高階思維獲得的過程也是學(xué)生探究的過程。探究教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生高階思維的重要途徑，而高階思維是學(xué)生探究學(xué)習(xí)的結(jié)果。具體體現(xiàn)在，學(xué)生在探究學(xué)習(xí)的過程中，需要對呈現(xiàn)給他們的信息或情境進行概括加工，并結(jié)合自己已有的知識進行理解，培養(yǎng)其概括關(guān)聯(lián)類思維能力。當(dāng)教師提出一個任務(wù)時，學(xué)生對問題做出基于一定事實依據(jù)的合理假設(shè)，可用于發(fā)展推斷預(yù)測類思維能力。學(xué)生在解決問題的過程中，還需要設(shè)計特定的方案或途徑去收集證據(jù)，然后通過推理或分析，尋找支持觀點的論據(jù)，發(fā)展設(shè)計驗證類能力。學(xué)生在尋得證據(jù)后，基于證據(jù)對問題進行解釋或說明，發(fā)展解釋說明類能力。最后學(xué)生通過多方的對比分析，對自己以及他人的結(jié)果和解釋進行評價，發(fā)展分析評價類能力?？梢姡瑢W(xué)生探究的過程是一個主動探索與解決問題的過程，同時學(xué)生的高階思維也在這個過程中得到了充分的發(fā)展。

2.2 高一學(xué)生學(xué)情是發(fā)展高階思維的基點

高一學(xué)生的高階思維是以學(xué)情為基點進行發(fā)展的。因此，想要發(fā)展高一學(xué)生的高階思維，就要分析其學(xué)情，包括他們的思維特點以及化學(xué)基礎(chǔ)。從思維特點上看，高一學(xué)生的思維特點與其年齡特征密切相關(guān)，高一學(xué)生的年齡大概為15或16歲，根據(jù)皮亞杰的認知發(fā)展階段理論，這個年齡的學(xué)生思維正處于形式運算階段后期，是邏輯推理思維的發(fā)展階段[5]，具備一定的邏輯推理能力。

從化學(xué)基礎(chǔ)來看，高一的學(xué)生在初中階段已經(jīng)通過理解和記憶學(xué)習(xí)了一些簡單的元素符號、化學(xué)式、化學(xué)方程式等內(nèi)容，為高中階段的學(xué)習(xí)打下了一定的知識基礎(chǔ)。但由于在初中階段，零散知識點的學(xué)習(xí)使得他們對化學(xué)學(xué)科難以有系統(tǒng)的把握，因此剛上高一的學(xué)生思維仍處于孤立狀態(tài)，在運用思維進行信息加工時，難以綜合地進行分析，從而使思維處于“知道、領(lǐng)會、運用”階段，即低階思維階段。而當(dāng)學(xué)生進入高一之后，學(xué)生開始學(xué)習(xí)離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)兩個核心概念，并指導(dǎo)元素化合物和元素周期表的學(xué)習(xí)，慢慢地從物質(zhì)的宏觀現(xiàn)象深入到微觀結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，從無機化合物的學(xué)習(xí)過渡到有機化合物的學(xué)習(xí)。隨著學(xué)生知識系統(tǒng)的逐漸豐富和完善，他們更容易充分調(diào)動“分析、評價、創(chuàng)造”思維綜合分析和解決問題，即思維慢慢過渡到高階思維。

例如，高一學(xué)生在學(xué)習(xí)新教材第一章第三節(jié)“氧化還原反應(yīng)”時，由于學(xué)生在初中時已經(jīng)從“得失氧”的角度理解了氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，清楚化合價的概念，能判斷簡單物質(zhì)的化合價，再加上此時學(xué)生具備一定的邏輯推理思維，因此，可引導(dǎo)高一學(xué)生從“化合價變化”的角度分析氧化還原反應(yīng)，并通過歸納推理的方式說明氧化還原反應(yīng)的特征，再進一步引導(dǎo)他們分析解釋化合價變化與得失電子的關(guān)系，并評價從三種角度判斷氧化還原反應(yīng)的優(yōu)勢與局限。這樣，就引導(dǎo)學(xué)生從初中時“知道、領(lǐng)會”的低階思維過渡到“分析、關(guān)聯(lián)、評價”的高階思維，發(fā)展了學(xué)生“概括關(guān)聯(lián)類”“解釋說明類”和“分析評價類”的化學(xué)高階思維能力。

2.3 教學(xué)目標(biāo)是發(fā)展學(xué)生高階思維的導(dǎo)向

教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)的起點和終點，貫穿于教學(xué)的始終，對學(xué)生高階思維的發(fā)展起導(dǎo)向作用。發(fā)展學(xué)生高階思維的教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計與傳統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)相同之處在于二者皆是以掌握知識為基礎(chǔ)，但傳統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)的制定傾向于事實性知識的陳述[6]，而高階思維的教學(xué)目標(biāo)更側(cè)重于學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。因此，教師在制定發(fā)展學(xué)生高階思維的教學(xué)目標(biāo)時，應(yīng)認真研讀新課標(biāo)，依據(jù)教學(xué)所需達到的學(xué)業(yè)要求，并結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計能體現(xiàn)“概括關(guān)聯(lián)”“解釋說明”“推斷預(yù)測”“設(shè)計驗證”和“分析評價”等化學(xué)高階思維能力的教學(xué)目標(biāo)。

例如，在“氧化還原反應(yīng)”這一節(jié)中，2017年版《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中對氧化還原反應(yīng)的學(xué)業(yè)要求明確提出“能利用氧化還原反應(yīng)的概念對常見的反應(yīng)進行分類和分析說明[7]”。再結(jié)合這一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，確定其具體教學(xué)目標(biāo)如下：

（1）能從“化合價變化”的角度分析氧化還原反應(yīng)，并利用氧化還原反應(yīng)的概念對常見的反應(yīng)進行分類和分析說明（分析評價類、解釋說明類）。

（2）理解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移，能分析并解釋化合價變化與得失電子的關(guān)系（概括關(guān)聯(lián)類、解釋說明類）。

（3）能評價從三種角度判斷氧化還原反應(yīng)的優(yōu)勢與局限（分析評價類）。

2.4 教學(xué)內(nèi)容是發(fā)展高階思維的載體

在強調(diào)“素養(yǎng)為本”的今天，教學(xué)的目的不僅僅只是教給學(xué)生事實性知識，更重要的是要發(fā)展學(xué)生的思維能力。但知識的獲得與思維的提升是密不可分的，而知識又蘊含于教學(xué)內(nèi)容之中，因此，教學(xué)內(nèi)容是教師用于發(fā)展學(xué)生高階思維的工具和載體，教學(xué)內(nèi)容的選取和組織服務(wù)于教學(xué)目標(biāo)的達成。

教師在準(zhǔn)備教學(xué)內(nèi)容時，首先應(yīng)該結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)以及教材內(nèi)容確定教學(xué)的知識內(nèi)容，其中，課程標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容要求明確了每個主題需要掌握的知識內(nèi)容，而情境素材建議中也為教學(xué)提供了合適的素材內(nèi)容，教師應(yīng)當(dāng)仔細研讀。然后教師應(yīng)該分析教學(xué)內(nèi)容的邏輯結(jié)構(gòu)，包括確定教學(xué)重點、難點以及分析知識之間的層級關(guān)系。之后將知識內(nèi)容與高階思維建立聯(lián)系，分析這些知識內(nèi)容可以發(fā)展學(xué)生的哪些高階思維。最后，根據(jù)知識內(nèi)容加上合適的素材組織成教學(xué)內(nèi)容。通常，學(xué)生的思維層次隨著知識層級的深入而漸漸提高。對于知識層級較低的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生通過簡單的“理解、記憶”即可獲取知識，而對于知識層級較高的教學(xué)內(nèi)容，則可充分調(diào)動學(xué)生的“分析、評價、創(chuàng)造”思維，訓(xùn)練其化學(xué)高階思維能力。

例如，結(jié)合教材內(nèi)容與2017年版《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中對“氧化還原反應(yīng)”的內(nèi)容要求，確定“氧化還原反應(yīng)”的教學(xué)重點、難點為：

（1）重點：氧化還原反應(yīng)的概念，氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)。

（2）難點：氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)，化合價變化與電子轉(zhuǎn)移的關(guān)系。

分析知識之間的層級關(guān)系、學(xué)生高階思維的發(fā)展及教學(xué)內(nèi)容之間的對應(yīng)關(guān)系如圖1。

圖1 知識之間的層級關(guān)系、學(xué)生高階思維的發(fā)展及教學(xué)內(nèi)容之間的對應(yīng)關(guān)系

通過圖1可以看出，知識內(nèi)容由淺入深進行組織，對應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容作為載體則由低到高地發(fā)展學(xué)生思維。

2.5 多樣化的教學(xué)活動是發(fā)展學(xué)生高階思維的重要途徑

在選好合適的教學(xué)內(nèi)容之后，下一步是設(shè)計教學(xué)活動，將靜態(tài)的文本轉(zhuǎn)化為動態(tài)的課堂。教學(xué)活動是教學(xué)實施的重要環(huán)節(jié)，也是發(fā)展學(xué)生高階思維的重要途徑。由于傳統(tǒng)的學(xué)生只聽講和理解的教學(xué)已經(jīng)難以滿足學(xué)生發(fā)展的要求，因此，教師應(yīng)當(dāng)設(shè)計更加多樣化的教學(xué)活動任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生積極探究，以達到培養(yǎng)學(xué)生高階思維的目的。

教師在進行基于發(fā)展學(xué)生高階思維的設(shè)計教學(xué)活動時，應(yīng)該結(jié)合已經(jīng)確定的本課題的教學(xué)內(nèi)容進行設(shè)計，采取合適的教學(xué)活動將教學(xué)內(nèi)容表現(xiàn)出來。那么教師設(shè)計活動時，就要考慮到教學(xué)內(nèi)容本身的難易程度和學(xué)生課堂的積極性，將學(xué)生的可接受性與活動的趣味性結(jié)合起來。通常，對于較為簡單知識點如簡單的概念、現(xiàn)象、物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)及其物理性質(zhì)、用途等，教師就可將其設(shè)計為學(xué)生自主閱讀材料、觀察及觀看圖片、視頻、flash動畫等的教學(xué)活動，充分發(fā)展學(xué)生獨立分析的思維能力。而對于較為復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容，則可設(shè)計成組內(nèi)合作共同完成活動任務(wù)，如對于實驗類可以設(shè)計成小組合作進行實驗探究的活動。另外，對于一些概念判斷類的教學(xué)任務(wù)，教師還可以將其設(shè)計成組間比賽進行判斷的活動，以調(diào)動學(xué)生課堂參與的積極性。

例如，對于以上確定的“氧化還原反應(yīng)”教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計教學(xué)活動如圖2。

圖2 氧化還原反應(yīng)教學(xué)活動的設(shè)計

以上教學(xué)活動的設(shè)計中，通過設(shè)計組間比賽、討論交流、實驗探究、觀看視頻、自主評價等多樣化的教學(xué)活動，充分調(diào)動學(xué)生自主探究的熱情，學(xué)生在探究過程中思維得到發(fā)展和進階。

2.6 “教、學(xué)、評”一體化是發(fā)展學(xué)生高階思維效果的保證

為保證教學(xué)目標(biāo)的順利達成，需要對教學(xué)效果及時展開評價，評價的第一步則是制定合適的評價目標(biāo)。評價目標(biāo)應(yīng)與教學(xué)目標(biāo)相匹配、相一致,才能保證評價的方向和有效性,使教學(xué)與評價有機融合,形成合力,發(fā)揮“教、學(xué)、評”一體化的現(xiàn)實意義[8]。例如，在“氧化還原反應(yīng)”這一節(jié)中，對于前面所設(shè)計的三條教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計其評價目標(biāo)如下：

（1）通過對C+O2CO2↑，F(xiàn)e2O3+3CO2Fe+3CO2、H2+CuOCu+H2O，F(xiàn)e+CuSO4=Cu+FeSO4等反應(yīng)進行分類和分析，診斷并發(fā)展學(xué)生對氧化還原反應(yīng)的認識進階（物質(zhì)水平、元素水平、微粒水平）。

（2）通過探究氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)及歸納氧化還原反應(yīng)與電子轉(zhuǎn)移之間的關(guān)系，診斷并發(fā)展學(xué)生思路結(jié)構(gòu)化水平（孤立水平、系統(tǒng)水平）。

（3）通過對不同角度判斷氧化還原反應(yīng)的評價與交流，診斷并發(fā)展學(xué)生問題解決能力水平（簡單化學(xué)問題、簡單實際問題）。

以上三個氧化還原反應(yīng)的評價目標(biāo)貫穿于課堂活動之中，并與教學(xué)目標(biāo)相一致，能較好地發(fā)揮課堂評價的反饋調(diào)節(jié)功能，保證學(xué)生高階思維的發(fā)展。同時，課堂評價方式應(yīng)當(dāng)更加多樣化，除教師對學(xué)生的表現(xiàn)進行評價之外，還可以充分發(fā)揮學(xué)生的主體意識，讓學(xué)生自評、小組互評等。例如，學(xué)生在搶答判斷氧化還原反應(yīng)類型及分析化合價升降與電子轉(zhuǎn)移的關(guān)系時，就可以采用小組互評的方式，讓其他同學(xué)評價正確與否并給出合理的解釋，并且當(dāng)課堂結(jié)束之后，學(xué)生可以通過反思這節(jié)課學(xué)到的內(nèi)容進行自我評價。當(dāng)然，除以上課堂中的評價以外，還可以針對教學(xué)目標(biāo)為學(xué)生布置一些課后習(xí)題，鞏固所學(xué)知識并檢測學(xué)生高階思維是否達成。例如，針對以上教學(xué)目標(biāo)1、2，布置習(xí)題如下：

（1）請從“化合價變化”的角度對四大反應(yīng)類型的反應(yīng)進行分類和分析說明。

（2）2K+S=K2S，N2+3H22NH3，請分析以上兩個反應(yīng)方程式中各元素化合價變化情況與得失電子情況，并分析它們之間的關(guān)系。

案例中采用課中評價與課后評價相結(jié)合、多主體并用的評價方式，將評價與教學(xué)相統(tǒng)一，保證學(xué)生高階思維發(fā)展的效果。

3 反思與感悟

3.1 更新教學(xué)觀念，營造民主課堂氛圍

教學(xué)觀念是教師進行教學(xué)活動的指南。因此，想要培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，教師應(yīng)該不斷更新教學(xué)觀念，認同高階思維教學(xué)的價值，才會在教學(xué)過程中主動創(chuàng)設(shè)高階思維的環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生形成高階思維[9]。同時，教師應(yīng)該形成新型民主的師生關(guān)系，營造民主和諧的課堂氛圍，才能在學(xué)生進行自主探究時，充分調(diào)動學(xué)生的思維活動，讓學(xué)生敢于表達自己的想法，在頭腦風(fēng)暴中促進思維的提升和發(fā)展。

3.2 加強自身學(xué)習(xí)，提升高階思維能力

教師是學(xué)生在教學(xué)活動中最直接的影響者。因此，教師具備高階思維的能力是促進學(xué)生高階思維發(fā)展的重要前提。當(dāng)教師具有較強的高階思維能力時，才有可能在探究式教學(xué)中，面對學(xué)生提出的問題或想法，快速地進行分析，及時做出解答和評價。因此，教師應(yīng)具有終身學(xué)習(xí)的理念，通過參加教師培訓(xùn)、觀摩優(yōu)秀教師的課堂、仔細研讀課程標(biāo)準(zhǔn)、積極參加各種教育教研活動等多種途徑不斷提升自身的專業(yè)素養(yǎng)，在學(xué)習(xí)中提升自身的高階思維能力。

3.3 重視教學(xué)反思，逐步提升學(xué)生思維

發(fā)展學(xué)生高階思維，并不意味著可以忽視低階思維能力的培養(yǎng)，高階思維的發(fā)展需要建立在低階思維的基礎(chǔ)上[10]。因此，在一節(jié)課中，教師需要設(shè)計問題的進階，先通過基礎(chǔ)性問題激發(fā)學(xué)生的低階思維，再在此基礎(chǔ)上逐步深入，以發(fā)展學(xué)生的高階思維能力。從另一個方面看，學(xué)生高階思維的發(fā)展是個循序漸進的過程，所以對于剛上高中的學(xué)生，發(fā)展學(xué)生高階思維的問題不宜過難，且應(yīng)在學(xué)生思考分析有困難時及時地給予啟發(fā)，讓學(xué)生能體驗到學(xué)習(xí)的樂趣。教師還應(yīng)該重視教學(xué)反思，不斷積累經(jīng)驗，讓探究教學(xué)成為學(xué)生思維進步的階梯。