摘" "要：高階思維是指在較高認(rèn)知水平上的心智活動(dòng)，包含分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造三個(gè)重要維度。新課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力的課堂教學(xué)，高中化學(xué)教學(xué)中蘊(yùn)含豐富的培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力的教學(xué)素材。以“電池原理”為案例，教師可引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建原電池模型，并分析各種實(shí)用化學(xué)電源，評(píng)價(jià)模型，不斷創(chuàng)新模型。在教學(xué)過(guò)程中，教師需注重引導(dǎo)學(xué)生利用分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)新等高階思維能力解決真實(shí)情境中的熱點(diǎn)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué);高階思維;核心素養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G633.8" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " 文章編號(hào)：1009-010X（2024）29-0056-03

一、問(wèn)題提出

高階思維是指在較高認(rèn)知水平上的心智活動(dòng)。著名心理學(xué)家、教育家布魯姆將教育目標(biāo)分為六個(gè)維度，包括記憶、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造，通常將前三項(xiàng)稱為低階思維，后三項(xiàng)稱為高階思維。長(zhǎng)期以來(lái)，普通高中教師的日常教學(xué)受高考指揮棒的影響，通常以傳授基本知識(shí)為主，并輔之以長(zhǎng)時(shí)間、反復(fù)的習(xí)題訓(xùn)練。這雖然在一定程度上提高了學(xué)生的高考分?jǐn)?shù)，但很難有效發(fā)展學(xué)生的高階思維能力，對(duì)于促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，培養(yǎng)適應(yīng)未來(lái)社會(huì)發(fā)展的人才關(guān)注度不夠。為此，2016年我國(guó)頒布了《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》，要求要著重培養(yǎng)學(xué)生的理性思維、問(wèn)題解決、批判質(zhì)疑、勤于反思、勇于探究、自我管理等能力，其中特別提出對(duì)學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。

高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)學(xué)段化、學(xué)科化的成果，是高中學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力要求具體體現(xiàn)在：培養(yǎng)學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理的理解，加強(qiáng)學(xué)生的思維能力的培養(yǎng)，分析實(shí)際生活中的化學(xué)問(wèn)題，創(chuàng)造性地解決化學(xué)問(wèn)題，形成運(yùn)用化學(xué)思維解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)未知情境中分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，從而培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。因此，以促進(jìn)高中學(xué)生高階思維能力的發(fā)展為目標(biāo)，以思維能力培養(yǎng)等教育理論為支撐，將培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力融入到高中化學(xué)課堂教學(xué)中，是非常必要的。

二、案例選擇

高中化學(xué)課堂教學(xué)中，電化學(xué)相關(guān)知識(shí)包含原電池原理及其應(yīng)用、電解原理及其應(yīng)用兩個(gè)板塊內(nèi)容，本部分與氧化還原反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、水溶液中離子反應(yīng)等內(nèi)容密切相關(guān)，是培養(yǎng)學(xué)生分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造等高階思維能力的重要切入點(diǎn)。原電池原理是學(xué)生學(xué)習(xí)電化學(xué)知識(shí)的起點(diǎn)，在整個(gè)電化學(xué)教學(xué)中扮演著非常重要的角色。在實(shí)際教學(xué)中，教師往往以鋅銅原電池為素材，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)原電池的工作原理，總結(jié)原電池的構(gòu)成條件，從而構(gòu)建基本的電化學(xué)模型，這種最基本的電化學(xué)模型與后續(xù)課程中的形形色色的化學(xué)電源相差較大，學(xué)生易在前后關(guān)聯(lián)的知識(shí)之間形成斷層，不利于發(fā)展高階思維能力。筆者在“模型認(rèn)知”相關(guān)理論的支持下，以“原電池原理”為例，嘗試打破教材原有的章節(jié)結(jié)構(gòu)，重建知識(shí)體系，設(shè)計(jì)并實(shí)施培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力的教學(xué)案例。

三、設(shè)計(jì)思路

模型是科學(xué)家描述事物的原型、解釋和預(yù)測(cè)未知現(xiàn)象的一種思維方式，包括實(shí)物模型和理論模型?？茖W(xué)家建構(gòu)的模型不是一成不變的，而是隨著知識(shí)、方法、技術(shù)的不斷更新，對(duì)新的實(shí)驗(yàn)證據(jù)進(jìn)行辯證分析，再對(duì)已有模型進(jìn)行評(píng)析，創(chuàng)造新的模型，例如原子結(jié)構(gòu)模型的演變過(guò)程。這個(gè)過(guò)程中所體現(xiàn)出來(lái)的分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造等思維正是高級(jí)思維的外延。

高中化學(xué)教學(xué)中的模型多種多樣，除原子結(jié)構(gòu)模型外，還有球棍模型、空間填充模型、晶胞結(jié)構(gòu)模型等實(shí)物模型以及電化學(xué)模型、共價(jià)鍵模型、氫鍵模型、價(jià)層電子對(duì)互斥模型等理論模型。不同模型的建構(gòu)過(guò)程對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的高級(jí)思維能力有不可替代的作用。在建構(gòu)電化學(xué)模型時(shí)，為促進(jìn)學(xué)生高階思維能力的發(fā)展，筆者首先以鋅銅原電池的裝置為研究素材，建構(gòu)一個(gè)最基本的原電池模型，然后以氫氧燃料電池、濃差電池、固體氧化物燃料電池為研究素材，逐步優(yōu)化原電池模型。

四、教學(xué)過(guò)程

（一）初見原電池裝置，構(gòu)建基本模型

【教師】請(qǐng)分別把一塊鋅片和一塊銅片插入盛有稀硫酸的燒杯里，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;再用導(dǎo)線把鋅片和銅片連起來(lái)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

【學(xué)生】展開實(shí)驗(yàn)，觀察并記錄現(xiàn)象：導(dǎo)線連接前，鋅片溶解，并產(chǎn)生無(wú)色氣體，銅片無(wú)明顯現(xiàn)象;導(dǎo)線連接后，鋅片溶解，銅片上產(chǎn)生無(wú)色氣體。

【教師】用導(dǎo)線連接兩種金屬之前，燒杯中發(fā)生了什么反應(yīng)？用導(dǎo)線連接兩種金屬之后，為什么產(chǎn)生氣體的位置會(huì)發(fā)生了變化？

【學(xué)生】用導(dǎo)線連接兩種金屬之前，燒杯中發(fā)生反應(yīng)：Zn+2H+=Zn2++H2↑。用導(dǎo)線連接兩種金屬之后，鋅失去的電子通過(guò)導(dǎo)線移動(dòng)到銅片上，并與溶液中的H+結(jié)合生成H2。

【教師】該實(shí)驗(yàn)裝置能夠?qū)⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，是一種常見的原電池裝置。請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)以上裝置，總結(jié)原電池的基本模型。

【學(xué)生】歸納總結(jié)原電池基本模型：自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng);兩個(gè)活潑性不同的電極;電解質(zhì)溶液、導(dǎo)線連接形成閉合回路。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生分析鋅銅原電池的反應(yīng)和裝置原理，建構(gòu)原電池基本模型。

（二）評(píng)價(jià)原電池模型，創(chuàng)新模型

【教師】請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)氫氧燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖分析其工作原理，評(píng)價(jià)原電池基本模型是否合理？如果不合理，應(yīng)如何進(jìn)行改進(jìn)？

【學(xué)生】原電池基本模型不能完全適用于氫氧燃料電池。在氫氧燃料電池中，負(fù)極材料和負(fù)極反應(yīng)物不是同一物質(zhì);正極反應(yīng)物與電解質(zhì)溶液也不是同一物質(zhì)。

創(chuàng)造新的原電池模型：自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)、正極材料/正極反應(yīng)物、負(fù)極材料/負(fù)極反應(yīng)物、電解質(zhì)溶液、導(dǎo)線連接閉合回路。

【教師】請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)不同濃度的硫酸銅溶液形成的濃差電池結(jié)構(gòu)示意圖，分析其工作原理，評(píng)價(jià)原電池模型是否合理？如果不合理，應(yīng)如何進(jìn)行改進(jìn)？

【學(xué)生】原電池中不一定需要有自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，只要有兩個(gè)能形成電勢(shì)差電極即可。

創(chuàng)造新的原電池模型：兩電極之間存在電勢(shì)差、正極材料/正極反應(yīng)物、負(fù)極材料/負(fù)極反應(yīng)物、電解質(zhì)溶液、導(dǎo)線連接閉合回路。

【教師】請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)固體氧化物燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖分析其工作原理，評(píng)價(jià)原電池模型是否合理？如果不合理，應(yīng)如何進(jìn)行改進(jìn)？

【學(xué)生】原電池中不一定含有電解質(zhì)溶液，應(yīng)將其發(fā)散為離子導(dǎo)體，包括電解質(zhì)溶液、固體電解質(zhì)、熔融電解質(zhì)離子液體、離子凝膠等。同樣，導(dǎo)線也應(yīng)引申為電子導(dǎo)體。

創(chuàng)造新的原電池模型：兩電極之間存在電勢(shì)差、正極材料/正極反應(yīng)物、負(fù)極材料/負(fù)極反應(yīng)物、離子導(dǎo)體、電子導(dǎo)體。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生分析不同的化學(xué)電源，不斷評(píng)價(jià)原電池模型，并創(chuàng)造新的原電池模型，逐步揭示原電池原理的本質(zhì)。

（三）應(yīng)用原電池模型，解決實(shí)際問(wèn)題

【教師】火力發(fā)電過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化效率約為33%，而利用燃料電池原理進(jìn)行發(fā)電，能量轉(zhuǎn)化效率約為80%。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)以煤為燃料的燃料電池，畫出示意圖。

【學(xué)生】完成設(shè)計(jì)任務(wù)，體驗(yàn)利用原電池模型創(chuàng)造實(shí)用電化學(xué)裝置的過(guò)程。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生應(yīng)用原電池模型解決生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題，體驗(yàn)?zāi)Ｐ偷墓δ堋?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1]郭青紅.以培養(yǎng)高階思維為導(dǎo)向的閱讀教學(xué)探索[J].小學(xué)教學(xué)參考，2021，（34）：40～41.

[2]劉" "爽.高中化學(xué)教學(xué)中高階思維能力培養(yǎng)的研究[D].哈爾濱：哈爾濱師范大學(xué)，2018.