□江蘇省常州市溧陽中學(xué) 彭 芬

高中階段是學(xué)生思維品質(zhì)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期?；瘜W(xué)思維能力是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識，解決化學(xué)問題的能力，是發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵能力。課堂教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的主陣地，打造科學(xué)的化學(xué)思維課堂，提高學(xué)生的化學(xué)思維品質(zhì)，是發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。

一、化學(xué)思維的內(nèi)涵

思維是以感知為基礎(chǔ)又超越感知的行為。它探索與發(fā)現(xiàn)事物的內(nèi)部本質(zhì)聯(lián)系和規(guī)律性，是認(rèn)識過程的高級階段。

不同的學(xué)科有不同的特點(diǎn)。化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。化學(xué)思維也就是透過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思考化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)，揭示化學(xué)反應(yīng)規(guī)律的思維方式。

化學(xué)思維方法就是在思維活動中所運(yùn)用的工具和手段。它既有科學(xué)思維的一般特征，也反映了化學(xué)科學(xué)研究思維的特殊規(guī)律，在科學(xué)思維方法中具有相對的獨(dú)立性。

化學(xué)思維能力是學(xué)生在認(rèn)識化學(xué)物質(zhì)、建構(gòu)化學(xué)觀念并科學(xué)探究的過程中所使用的化學(xué)思維方法、表現(xiàn)出的化學(xué)思維?；瘜W(xué)思維能力是將宏觀辨識現(xiàn)象與微觀探析物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化相結(jié)合的分析與解決實(shí)際問題的能力?；瘜W(xué)思維能力的高低直接影響了學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

二、化學(xué)思維與化學(xué)學(xué)習(xí)

高中階段是學(xué)生思維品質(zhì)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，培養(yǎng)學(xué)生的思維品質(zhì)是發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。教會學(xué)生化學(xué)思維方法、提高學(xué)生的化學(xué)思維能力，有利于從宏微相結(jié)合的角度分析解決問題；有利于運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理解決生活中的實(shí)際問題；有利于運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行科學(xué)探究來解決問題，更透徹地理解化學(xué)規(guī)律，了解它們產(chǎn)生、發(fā)展的本質(zhì)原因，了解化學(xué)科學(xué)發(fā)展過程。從而培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑、實(shí)踐、合作、創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任感。

三、目前高中生的化學(xué)思維的發(fā)展現(xiàn)狀

揚(yáng)州大學(xué)吳星教授做過一個(gè)關(guān)于“高中生化學(xué)思維品質(zhì)發(fā)展現(xiàn)狀研究”的調(diào)查報(bào)告，該報(bào)告指出，化學(xué)思維品質(zhì)主要包括思維的靈活性、深刻性、獨(dú)特性、批判性、敏捷性這五個(gè)方面。高中生化學(xué)思維品質(zhì)的評價(jià)指標(biāo)體系從這五方面評價(jià)了學(xué)生的思維能力。報(bào)告指出，高中生化學(xué)思維的批判性品質(zhì)和獨(dú)創(chuàng)性品質(zhì)較低，其他都比較高。主要原因是創(chuàng)新精神的培養(yǎng)在實(shí)際教學(xué)中難以得到有效落實(shí)，教學(xué)中科學(xué)探究等有利于學(xué)生質(zhì)疑、創(chuàng)新的教學(xué)方式開展得太少。

四、打造科學(xué)的化學(xué)思維課堂

課堂教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的主陣地，化學(xué)課堂教學(xué)效果，直接影響著學(xué)生化學(xué)科學(xué)思維的發(fā)展。

（一）培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科獨(dú)有的思維方式

化學(xué)研究的對象是分子、原子、離子等微觀粒子，而微觀粒子在一般研究中是不能直接觀察到的，只能通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)來觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)及其規(guī)律也隱藏在復(fù)雜的化學(xué)現(xiàn)象之中，要用思維去分析，用模型去具體化，用歸納統(tǒng)計(jì)、抽象概括去揭示規(guī)律。最后用化學(xué)語言展現(xiàn)出來。所以，宏觀現(xiàn)象、微觀分析與符號表征是化學(xué)學(xué)科的重要學(xué)科思維，是學(xué)好化學(xué)知識的基本能力，同時(shí)也能幫助學(xué)生更全面地了解化學(xué)知識的本質(zhì)。

案例1：《離子反應(yīng)》這節(jié)課，就可以從宏觀的實(shí)驗(yàn)探究入手，結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行微觀分析，落實(shí)反應(yīng)本質(zhì)的符號表征，如表1所示。

表1 離子反應(yīng)的符號表征

電離、離子、離子反應(yīng)等抽象概念，學(xué)生通過宏觀反應(yīng)現(xiàn)象分析和微觀分析，能夠熟練運(yùn)用化學(xué)符號表征出來。符號表征可以幫助學(xué)生很好地理解化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)。

案例2：《人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識》這節(jié)課學(xué)習(xí)到以下知識。

2500年前德謨克利特的科學(xué)臆測；

1803年道爾頓提出了實(shí)心球模型；

1904年湯姆生提出了葡萄干面包式；

1911年盧瑟福提出了行星結(jié)構(gòu)模型；

1913年玻爾提出了軌道模型；

1926年至今的量子力學(xué)模型。

如何來表征原子結(jié)構(gòu)呢？學(xué)生通過《人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識》這節(jié)課很自然地學(xué)會了用原子結(jié)構(gòu)示意圖、離子結(jié)構(gòu)示意圖來表征原子和離子，也能理解質(zhì)子、電子在原子中的運(yùn)動位置。原子結(jié)構(gòu)、元素周期表周期律、化學(xué)鍵對物質(zhì)的微觀表征讓學(xué)生對物質(zhì)的形成有了更好的認(rèn)識。

另外，化學(xué)反應(yīng)速率、方向、平衡促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用三重表征，學(xué)會用化學(xué)思維方法提高化學(xué)思維能力。

（二）打造化學(xué)思維的深刻性

案例3：2018 年江蘇省化學(xué)評優(yōu)課《元素周期律》一等獎南通中學(xué)瞿洋教師的這節(jié)課從數(shù)據(jù)分析到探尋本質(zhì)，再到建立模型、運(yùn)用模型。充分運(yùn)用了證據(jù)推理和模型認(rèn)知，發(fā)展了學(xué)生的化學(xué)思維。認(rèn)識原子核外電子排布、元素主要化合價(jià)、原子半徑都是周期性變化，就是通過擺放磁吸、數(shù)形結(jié)合等證據(jù)分析推理得出的。在幫助學(xué)生建立元素的金屬性和非金屬性周期性變化規(guī)律時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)得到：Na、Mg、Al的金屬性強(qiáng)弱；H3PO4和H2SiO3的酸性強(qiáng)弱。文獻(xiàn)證據(jù)為數(shù)據(jù)比較Mg(OH)2和Al(OH)3的堿性強(qiáng)弱；比較Si、P、S、Cl 單質(zhì)與H2反應(yīng)的難易以及生成物的熱穩(wěn)定性；數(shù)據(jù)比較H3PO4和H2SiO3的酸性強(qiáng)弱。幫助學(xué)生構(gòu)建“元素周期律”的概念。

近幾年江蘇省高考都有原因分析題，這類題往往比較難，學(xué)生得分偏低。恰恰這類題對學(xué)生的化學(xué)思維要求比較高。不僅要求學(xué)生思考時(shí)要有深度，而且表述要精準(zhǔn)。要想做好這類題，就要幫助學(xué)生建立證據(jù)意識，學(xué)會化學(xué)思維方法，從而建立解題模型。

案例4：納米鐵粉（Fe）具有還原性強(qiáng)、比表面積大、吸附性能良好等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)室制取納米鐵粉的反應(yīng)原理是通過強(qiáng)還原劑來還原溶液中的Fe2+、Fe3+。

制備納米鐵粉的反應(yīng)過程中需要不斷通入N2，否則得到的鐵粉會導(dǎo)致硝態(tài)氮的去除率下降，其原因可能是____________________________。

第一步：明確結(jié)果，若不通入N2，納米鐵粉會被損耗。

第二步：分析結(jié)果，通N2的作用一般是排空氣，說明空氣會影響納米鐵粉。

第三步：尋找證據(jù)，納米鐵粉（Fe）具有還原性強(qiáng)、比表面積大、吸附性能良好等優(yōu)點(diǎn)。

第四步：分析推理，氧氣會氧化納米鐵粉，從而使納米鐵粉產(chǎn)生損耗；如果是不同氣體，比表面積大、吸附性能強(qiáng)的物質(zhì)可能會團(tuán)聚。

第五步：得出結(jié)果，排出溶解氧及裝置內(nèi)的空氣（或氧氣），防止納米零價(jià)鐵被空氣中的氧氣氧化，導(dǎo)致納米鐵的還原能力下降；起攪拌作用，通入氮?dú)馄茐募{米零價(jià)鐵的團(tuán)聚效應(yīng)，防止其聚集成團(tuán)，削弱其反應(yīng)活性。

從結(jié)果到證據(jù)再到原理的分析選擇，可幫助學(xué)生建立解題模型，使化學(xué)思維更具深刻性。

（三）打造批判性和創(chuàng)新性化學(xué)思維

創(chuàng)新性化學(xué)思維是學(xué)生的核心素養(yǎng)，創(chuàng)新就要打破舊習(xí)慣、舊認(rèn)知。創(chuàng)新性化學(xué)思維形成的先決條件是批判分析問題。因此，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)創(chuàng)新思維，不僅要培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維意識，更重要的是掌握批判思維的技能。正因?yàn)榕行运季S的重要性，《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中就提到，能發(fā)現(xiàn)和提出有價(jià)值的問題，能從問題和假設(shè)出發(fā)，依據(jù)探究目的，設(shè)計(jì)探究方案，運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)、調(diào)查等方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究；勤于實(shí)踐，善于合作，敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新。高中階段是發(fā)展學(xué)生思維的重要時(shí)期，一定要重視學(xué)生化學(xué)思維的培養(yǎng)，尤其是批判性思維的發(fā)展。在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，要認(rèn)真研究學(xué)情，找到最近發(fā)展區(qū)，利用舊知與新知的矛盾，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。在教學(xué)過程中，就同一的問題允許有不同的聲音，抓住特殊現(xiàn)象進(jìn)行深入研究，獲得創(chuàng)新性結(jié)果。

案例5：2018年江蘇省化學(xué)評優(yōu)課《鐵及其重要化合物》一等獎海門中學(xué)張老師的這節(jié)課圍繞“探究打印墨粉中的鐵磁性物質(zhì)”展開了教學(xué)。

打開淘寶搜索可見不同打印墨粉價(jià)格懸殊，打開了學(xué)生的思路，發(fā)現(xiàn)和提出了有探究價(jià)值的問題，引發(fā)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究。提出問題：打印機(jī)墨粉中磁性物質(zhì)是什么？（Fe、Fe3O4、Fe 和Fe3O4的混合物）怎樣確定打印機(jī)墨粉中的鐵磁性物質(zhì)？引發(fā)實(shí)驗(yàn)探究：檢驗(yàn)Fe3O4酸溶后產(chǎn)生的Fe2+、Fe3+。Fe2+、Fe3+的檢驗(yàn)正是本節(jié)課的重難點(diǎn)，經(jīng)過證據(jù)推理，得出結(jié)論。在科學(xué)探究過程中，學(xué)生大膽假設(shè)、敢于質(zhì)疑、善于合作，創(chuàng)新思維能力得以發(fā)展。

如何定量檢驗(yàn)打印墨粉中的鐵含量？如何選擇打印墨粉？等生活實(shí)際問題，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，在化學(xué)課堂上為學(xué)生提供了思維的空間和平臺。培養(yǎng)了學(xué)生分析和綜合、抽象和概括、遷移和創(chuàng)新等高階思維的能力。

案例6：《物質(zhì)的分離與提純》觀摩課立足于學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)，九年級下冊“如何從大豆中提取油脂”貫穿于整節(jié)課。在處理蒸餾裝置的時(shí)候設(shè)置了大量的問題：如果要將蒸餾出來的己烷收集起來該怎么辦？（激發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)蒸餾的收集裝置）；利用簡易裝置來蒸餾，有何不足？（激發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)蒸餾燒瓶和冷凝管）；如何確定蒸出來的是己烷？（激發(fā)學(xué)生思考蒸餾需要溫度計(jì)）。在不斷對比中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并提出改進(jìn)措施，在此過程中，學(xué)生的創(chuàng)新思維得以發(fā)展，最終得到了正確的實(shí)驗(yàn)裝置，學(xué)生體驗(yàn)到了成功的喜悅。同樣在落實(shí)“分液漏斗”裝置時(shí)，也是在不斷提出裝置存在的不足，進(jìn)而對比改進(jìn)裝置中完成的。

科技也是在不斷批判與創(chuàng)新中進(jìn)步的。正如在《化學(xué)電源》這節(jié)課中，學(xué)生就深有感觸：人類對電池清潔、放電量大、持續(xù)放電時(shí)間長的電池的制造從未停止過腳步。

（四）提升化學(xué)思維能力

化學(xué)是一門與生活緊密相關(guān)的學(xué)科。生活中有許多現(xiàn)象、許多問題都可以用學(xué)過的化學(xué)知識去解釋去分析、解決。

高三的化學(xué)課主要是復(fù)習(xí)課，如何讓學(xué)生在復(fù)習(xí)課中將所學(xué)的知識得以運(yùn)用？主題式教學(xué)是一個(gè)很好的選擇。以真實(shí)的主題展開，問題解決過程就是知識運(yùn)用的過程，學(xué)生的思維能力得以發(fā)展。

案例7：2019 年常州市高三研討會上周老師的《沉淀溶解平衡》這節(jié)課就是把“沉淀溶解平衡”的理解與應(yīng)用作為發(fā)展學(xué)生化學(xué)思維的載體，以“菠菜和豆腐同食會形成結(jié)石嗎？”為主題進(jìn)行主題式教學(xué)的。從腎結(jié)石如何形成的→如何預(yù)防腎結(jié)石→已經(jīng)生病的人（結(jié)石CaC2O4在病人體液內(nèi)存在的情況）→評價(jià)治療方案，分別復(fù)習(xí)了沉淀的形成→沉淀的溶解→沉淀的轉(zhuǎn)化。

案例8：2018年江蘇省評優(yōu)課《有機(jī)合成》一等獎，揚(yáng)州中學(xué)吳老師的這節(jié)高三復(fù)習(xí)課，在進(jìn)行有機(jī)合成復(fù)習(xí)時(shí)，主題教學(xué)素材選擇要兼顧目標(biāo)產(chǎn)物的應(yīng)用價(jià)值和學(xué)生思維的挑戰(zhàn)性。青霉素系列藥物恰好滿足了這一要求。所以，這節(jié)課就圍繞著青霉素系列藥物合成展開的主題式教學(xué)。該課從怎樣從青霉素G→氨芐西林→合成氨芐西林→阿莫西林的合成路線及評價(jià)，幫助學(xué)生體驗(yàn)有機(jī)合成的一般思路和原則，從而建立解決有機(jī)合成問題的一般模型。

生活素材的獲取需要教師有一顆善于觀察的心和堅(jiān)持積累的習(xí)慣。許多生活素材除了教師在日常生活中細(xì)心的積累以外，更多的是從新聞報(bào)道中獲取，具體途徑可以是電視、網(wǎng)絡(luò)、報(bào)紙等傳播媒體。有效利用這些素材，營造學(xué)生熟悉的場景，能夠幫助學(xué)生學(xué)會用化學(xué)思維思考生活中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴。

五、結(jié)語

化學(xué)學(xué)科思維能力是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識，分析、解決化學(xué)問題的能力，也是發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵能力?；瘜W(xué)課堂教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)思維品質(zhì)的基本途徑。打造科學(xué)的化學(xué)思維課堂要求教師不僅要從思想上重視化學(xué)思維品質(zhì)的培養(yǎng)，更要在課堂教學(xué)中落到實(shí)處，主動營造一個(gè)寬松的、貼近生活的情境，鼓勵學(xué)生大膽質(zhì)疑，引導(dǎo)學(xué)生分析推理，建構(gòu)解決問題模型，熟練運(yùn)用三重表征深刻理解問題，從而讓化學(xué)思維的養(yǎng)成落到實(shí)處。