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(rèn)知水平層次上的心智活動(dòng)或較高層次的認(rèn)知能力[1]。它起源于布魯姆的教育目標(biāo)分類學(xué)中以認(rèn)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(píng)價(jià)和創(chuàng)造”六個(gè)方面“認(rèn)知過(guò)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(píng)價(jià)和創(chuàng)造”稱為高階思維[1]。高階思維包括問(wèn)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(lái)看,它包括概括關(guān)聯(lián)類、解釋說(shuō)明類、推斷預(yù)測(cè)類、設(shè)計(jì)驗(yàn)證類和分析評(píng)價(jià)類的能力表現(xiàn)[2]。
培養(yǎng)學(xué)生高階思維是社會(huì)發(fā)展、學(xué)生發(fā)展和新課程改革的必然要求,對(duì)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(shí)踐能力和創(chuàng)新能力;從學(xué)生發(fā)展的角度來(lái)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(shí),而是能利用現(xiàn)有的工具和知識(shí),分析新問(wèn)題與已有信息之間的聯(lián)系,創(chuàng)造性地解決問(wèn)題[3]。這就迫切需要發(fā)展學(xué)生高階思維以適應(yīng)未來(lái)學(xué)習(xí)工作的需要;從社會(huì)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(lái)社會(huì)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。又由于高中理科教學(xué)的一個(gè)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(duì)于培養(yǎng)學(xué)生高階思維有著不可推卸的責(zé)任。
探究教學(xué)是指在教師指導(dǎo)下學(xué)生運(yùn)用探究的方法進(jìn)行學(xué)習(xí),主動(dòng)獲取知識(shí)、發(fā)展能力的實(shí)踐活動(dòng),學(xué)生知識(shí)與能力的獲得是在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生主動(dòng)探索、主動(dòng)思考、親身體驗(yàn)出來(lái)的[4]。學(xué)生高階思維的發(fā)展是在其原有認(rèn)知和思維能力的基礎(chǔ)上,通過(guò)主動(dòng)吸收與構(gòu)建知識(shí)來(lái)獲得思維能力提高的過(guò)程。因此可以說(shuō),學(xué)生高階思維獲得的過(guò)程也是學(xué)生探究的過(guò)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(guò)程中,需要對(duì)呈現(xiàn)給他們的信息或情境進(jìn)行概括加工,并結(jié)合自己已有的知識(shí)進(jìn)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(gè)任務(wù)時(shí),學(xué)生對(duì)問(wèn)題做出基于一定事實(shí)依據(jù)的合理假設(shè),可用于發(fā)展推斷預(yù)測(cè)類思維能力。學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中,還需要設(shè)計(jì)特定的方案或途徑去收集證據(jù),然后通過(guò)推理或分析,尋找支持觀點(diǎn)的論據(jù),發(fā)展設(shè)計(jì)驗(yàn)證類能力。學(xué)生在尋得證據(jù)后,基于證據(jù)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行解釋或說(shuō)明,發(fā)展解釋說(shuō)明類能力。最后學(xué)生通過(guò)多方的對(duì)比分析,對(duì)自己以及他人的結(jié)果和解釋進(jìn)行評(píng)價(jià),發(fā)展分析評(píng)價(jià)類能力。可見(jiàn),學(xué)生探究的過(guò)程是一個(gè)主動(dòng)探索與解決問(wèn)題的過(guò)程,同時(shí)學(xué)生的高階思維也在這個(gè)過(guò)程中得到了充分的發(fā)展。
高一學(xué)生的高階思維是以學(xué)情為基點(diǎn)進(jìn)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(diǎn)以及化學(xué)基礎(chǔ)。從思維特點(diǎn)上看,高一學(xué)生的思維特點(diǎn)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(rèn)知發(fā)展階段理論,這個(gè)年齡的學(xué)生思維正處于形式運(yùn)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(lái)看,高一的學(xué)生在初中階段已經(jīng)通過(guò)理解和記憶學(xué)習(xí)了一些簡(jiǎn)單的元素符號(hào)、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(shí)基礎(chǔ)。但由于在初中階段,零散知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)使得他們對(duì)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(yùn)用思維進(jìn)行信息加工時(shí),難以綜合地進(jìn)行分析,從而使思維處于“知道、領(lǐng)會(huì)、運(yùn)用”階段,即低階思維階段。而當(dāng)學(xué)生進(jìn)入高一之后,學(xué)生開(kāi)始學(xué)習(xí)離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)兩個(gè)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(wú)機(jī)化合物的學(xué)習(xí)過(guò)渡到有機(jī)化合物的學(xué)習(xí)。隨著學(xué)生知識(shí)系統(tǒng)的逐漸豐富和完善,他們更容易充分調(diào)動(dòng)“分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造”思維綜合分析和解決問(wèn)題,即思維慢慢過(guò)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(shí),由于學(xué)生在初中時(shí)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(jià)的概念,能判斷簡(jiǎn)單物質(zhì)的化合價(jià),再加上此時(shí)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(jià)變化”的角度分析氧化還原反應(yīng),并通過(guò)歸納推理的方式說(shuō)明氧化還原反應(yīng)的特征,再進(jìn)一步引導(dǎo)他們分析解釋化合價(jià)變化與得失電子的關(guān)系,并評(píng)價(jià)從三種角度判斷氧化還原反應(yīng)的優(yōu)勢(shì)與局限。這樣,就引導(dǎo)學(xué)生從初中時(shí)“知道、領(lǐng)會(huì)”的低階思維過(guò)渡到“分析、關(guān)聯(lián)、評(píng)價(jià)”的高階思維,發(fā)展了學(xué)生“概括關(guān)聯(lián)類”“解釋說(shuō)明類”和“分析評(píng)價(jià)類”的化學(xué)高階思維能力。
教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)的起點(diǎn)和終點(diǎn),貫穿于教學(xué)的始終,對(duì)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(jì)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(shí)為基礎(chǔ),但傳統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)的制定傾向于事實(shí)性知識(shí)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(shí),應(yīng)認(rèn)真研讀新課標(biāo),依據(jù)教學(xué)所需達(dá)到的學(xué)業(yè)要求,并結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容,設(shè)計(jì)能體現(xiàn)“概括關(guān)聯(lián)”“解釋說(shuō)明”“推斷預(yù)測(cè)”“設(shè)計(jì)驗(yàn)證”和“分析評(píng)價(jià)”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(duì)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(duì)常見(jiàn)的反應(yīng)進(jìn)行分類和分析說(shuō)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(jià)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(duì)常見(jiàn)的反應(yīng)進(jìn)行分類和分析說(shuō)明(分析評(píng)價(jià)類、解釋說(shuō)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(jià)變化與得失電子的關(guān)系(概括關(guān)聯(lián)類、解釋說(shuō)明類)。
(3)能評(píng)價(jià)從三種角度判斷氧化還原反應(yīng)的優(yōu)勢(shì)與局限(分析評(píng)價(jià)類)。
在強(qiáng)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(shí)性知識(shí),更重要的是要發(fā)展學(xué)生的思維能力。但知識(shí)的獲得與思維的提升是密不可分的,而知識(shí)又蘊(yùn)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(dá)成。
教師在準(zhǔn)備教學(xué)內(nèi)容時(shí),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(shí)內(nèi)容,其中,課程標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容要求明確了每個(gè)主題需要掌握的知識(shí)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(xì)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(diǎn)、難點(diǎn)以及分析知識(shí)之間的層級(jí)關(guān)系。之后將知識(shí)內(nèi)容與高階思維建立聯(lián)系,分析這些知識(shí)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(shí)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(shí)層級(jí)的深入而漸漸提高。對(duì)于知識(shí)層級(jí)較低的教學(xué)內(nèi)容,學(xué)生通過(guò)簡(jiǎn)單的“理解、記憶”即可獲取知識(shí),而對(duì)于知識(shí)層級(jí)較高的教學(xué)內(nèi)容,則可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的“分析、評(píng)價(jià)、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(duì)“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(diǎn)、難點(diǎn)為:
(1)重點(diǎn):氧化還原反應(yīng)的概念,氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)。
(2)難點(diǎn):氧化還原反應(yīng)的本質(zhì),化合價(jià)變化與電子轉(zhuǎn)移的關(guān)系。
分析知識(shí)之間的層級(jí)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(duì)應(yīng)關(guān)系如圖1。
圖1 知識(shí)之間的層級(jí)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(duì)應(yīng)關(guān)系
通過(guò)圖1可以看出,知識(shí)內(nèi)容由淺入深進(jìn)行組織,對(duì)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。
在選好合適的教學(xué)內(nèi)容之后,下一步是設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng),將靜態(tài)的文本轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)的課堂。教學(xué)活動(dòng)是教學(xué)實(shí)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(tīng)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(jì)更加多樣化的教學(xué)活動(dòng)任務(wù),引導(dǎo)學(xué)生積極探究,以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生高階思維的目的。
教師在進(jìn)行基于發(fā)展學(xué)生高階思維的設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)時(shí),應(yīng)該結(jié)合已經(jīng)確定的本課題的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì),采取合適的教學(xué)活動(dòng)將教學(xué)內(nèi)容表現(xiàn)出來(lái)。那么教師設(shè)計(jì)活動(dòng)時(shí),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(dòng)的趣味性結(jié)合起來(lái)。通常,對(duì)于較為簡(jiǎn)單知識(shí)點(diǎn)如簡(jiǎn)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(jì)為學(xué)生自主閱讀材料、觀察及觀看圖片、視頻、flash動(dòng)畫(huà)等的教學(xué)活動(dòng),充分發(fā)展學(xué)生獨(dú)立分析的思維能力。而對(duì)于較為復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容,則可設(shè)計(jì)成組內(nèi)合作共同完成活動(dòng)任務(wù),如對(duì)于實(shí)驗(yàn)類可以設(shè)計(jì)成小組合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的活動(dòng)。另外,對(duì)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(jì)成組間比賽進(jìn)行判斷的活動(dòng),以調(diào)動(dòng)學(xué)生課堂參與的積極性。
例如,對(duì)于以上確定的“氧化還原反應(yīng)”教學(xué)內(nèi)容,設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)如圖2。
圖2 氧化還原反應(yīng)教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)
以上教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)中,通過(guò)設(shè)計(jì)組間比賽、討論交流、實(shí)驗(yàn)探究、觀看視頻、自主評(píng)價(jià)等多樣化的教學(xué)活動(dòng),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主探究的熱情,學(xué)生在探究過(guò)程中思維得到發(fā)展和進(jìn)階。
為保證教學(xué)目標(biāo)的順利達(dá)成,需要對(duì)教學(xué)效果及時(shí)展開(kāi)評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)的第一步則是制定合適的評(píng)價(jià)目標(biāo)。評(píng)價(jià)目標(biāo)應(yīng)與教學(xué)目標(biāo)相匹配、相一致,才能保證評(píng)價(jià)的方向和有效性,使教學(xué)與評(píng)價(jià)有機(jī)融合,形成合力,發(fā)揮“教、學(xué)、評(píng)”一體化的現(xiàn)實(shí)意義[8]。例如,在“氧化還原反應(yīng)”這一節(jié)中,對(duì)于前面所設(shè)計(jì)的三條教學(xué)目標(biāo),設(shè)計(jì)其評(píng)價(jià)目標(biāo)如下:
(1)通過(guò)對(duì)C+O2CO2↑,F(xiàn)e2O3+3CO2Fe+3CO2、H2+CuOCu+H2O,F(xiàn)e+CuSO4=Cu+FeSO4等反應(yīng)進(jìn)行分類和分析,診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)氧化還原反應(yīng)的認(rèn)識(shí)進(jìn)階(物質(zhì)水平、元素水平、微粒水平)。
(2)通過(guò)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(guò)對(duì)不同角度判斷氧化還原反應(yīng)的評(píng)價(jià)與交流,診斷并發(fā)展學(xué)生問(wèn)題解決能力水平(簡(jiǎn)單化學(xué)問(wèn)題、簡(jiǎn)單實(shí)際問(wèn)題)。
以上三個(gè)氧化還原反應(yīng)的評(píng)價(jià)目標(biāo)貫穿于課堂活動(dòng)之中,并與教學(xué)目標(biāo)相一致,能較好地發(fā)揮課堂評(píng)價(jià)的反饋調(diào)節(jié)功能,保證學(xué)生高階思維的發(fā)展。同時(shí),課堂評(píng)價(jià)方式應(yīng)當(dāng)更加多樣化,除教師對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)之外,還可以充分發(fā)揮學(xué)生的主體意識(shí),讓學(xué)生自評(píng)、小組互評(píng)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(jià)升降與電子轉(zhuǎn)移的關(guān)系時(shí),就可以采用小組互評(píng)的方式,讓其他同學(xué)評(píng)價(jià)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(guò)反思這節(jié)課學(xué)到的內(nèi)容進(jìn)行自我評(píng)價(jià)。當(dāng)然,除以上課堂中的評(píng)價(jià)以外,還可以針對(duì)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(shí)并檢測(cè)學(xué)生高階思維是否達(dá)成。例如,針對(duì)以上教學(xué)目標(biāo)1、2,布置習(xí)題如下:
(1)請(qǐng)從“化合價(jià)變化”的角度對(duì)四大反應(yīng)類型的反應(yīng)進(jìn)行分類和分析說(shuō)明。
(2)2K+S=K2S,N2+3H22NH3,請(qǐng)分析以上兩個(gè)反應(yīng)方程式中各元素化合價(jià)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(píng)價(jià)與課后評(píng)價(jià)相結(jié)合、多主體并用的評(píng)價(jià)方式,將評(píng)價(jià)與教學(xué)相統(tǒng)一,保證學(xué)生高階思維發(fā)展的效果。
教學(xué)觀念是教師進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)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(rèn)同高階思維教學(xué)的價(jià)值,才會(huì)在教學(xué)過(guò)程中主動(dòng)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(shí),教師應(yīng)該形成新型民主的師生關(guān)系,營(yíng)造民主和諧的課堂氛圍,才能在學(xué)生進(jìn)行自主探究時(shí),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維活動(dòng),讓學(xué)生敢于表達(dá)自己的想法,在頭腦風(fēng)暴中促進(jìn)思維的提升和發(fā)展。
教師是學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中最直接的影響者。因此,教師具備高階思維的能力是促進(jìn)學(xué)生高階思維發(fā)展的重要前提。當(dāng)教師具有較強(qiáng)的高階思維能力時(shí),才有可能在探究式教學(xué)中,面對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題或想法,快速地進(jìn)行分析,及時(shí)做出解答和評(píng)價(jià)。因此,教師應(yīng)具有終身學(xué)習(xí)的理念,通過(guò)參加教師培訓(xùn)、觀摩優(yōu)秀教師的課堂、仔細(xì)研讀課程標(biāo)準(zhǔn)、積極參加各種教育教研活動(dòng)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。
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(jì)問(wèn)題的進(jìn)階,先通過(guò)基礎(chǔ)性問(wèn)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(gè)方面看,學(xué)生高階思維的發(fā)展是個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程,所以對(duì)于剛上高中的學(xué)生,發(fā)展學(xué)生高階思維的問(wèn)題不宜過(guò)難,且應(yīng)在學(xué)生思考分析有困難時(shí)及時(shí)地給予啟發(fā),讓學(xué)生能體驗(yàn)到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。教師還應(yīng)該重視教學(xué)反思,不斷積累經(jīng)驗(yàn),讓探究教學(xué)成為學(xué)生思維進(jìn)步的階梯。