蔣龍飛　黃都

【摘要】本文闡述化學(xué)高階思維的關(guān)鍵特征及其培育策略，認(rèn)為化學(xué)高階思維具有理解性、實用性、復(fù)雜性、寓知性、系統(tǒng)性、目的性、本源性、抽象性、專注性、德潤性等十大關(guān)鍵特征，基于此提出高挑戰(zhàn)性任務(wù)、高強度講解、高水平反思、高學(xué)術(shù)品位、高自主探究的“五高”化學(xué)教學(xué)策略。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)高階思維 關(guān)鍵特征 培育策略

【中圖分類號】G63 【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2022）26-0129-06

在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，我們不難發(fā)現(xiàn)：課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的知識內(nèi)容是化學(xué)科學(xué)領(lǐng)域基礎(chǔ)的事實、概念、原理、程序和方法性知識，大部分知識的認(rèn)知水平定位于了解水平，如對金屬及其化合物的認(rèn)知要求是“結(jié)合真實情境中的應(yīng)用實例或通過實驗探究，了解鈉、鐵及其重要化合物的主要性質(zhì)，了解這些物質(zhì)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用”。然而，在高考試題中，多數(shù)應(yīng)答任務(wù)的思維水平卻達到分析、綜合、評價、創(chuàng)造等高階思維水平，如根據(jù)難溶堿形成大量沉淀的pH范圍，通過計算并調(diào)節(jié)溶液pH來實現(xiàn)物質(zhì)的分離。我們在實測中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生解決高階思維問題的主要障礙有如下幾個方面：一是硬傷，即無法準(zhǔn)確提取并運用必備知識；二是軟傷，即知識提取順暢，但解題思路混亂；三是全傷，即必備知識和解題思路全都欠缺?；诖?，我們提出如下問題：高階思維是否包含了低階思維？低階思維與高階思維的關(guān)系是怎樣的？高階思維的基本特征是什么？如何培育出更多的具備化學(xué)高階思維的化學(xué)學(xué)習(xí)者？

結(jié)合多年教學(xué)實踐，我們認(rèn)為，高階思維是以低階認(rèn)知為基礎(chǔ)，在復(fù)雜情境中得以形成和發(fā)展的；高階思維不僅為學(xué)生發(fā)展適應(yīng)未來社會所需的能力打下基礎(chǔ)，而且促進學(xué)生對低階認(rèn)知對象的深刻認(rèn)識和有效記憶；高階思維發(fā)展既借助于知識，又相對獨立于知識，運用簡單的知識可以解決特定情境中的高階思維問題。在實際教學(xué)中，教師要處理好化學(xué)低階思維和高階思維之間的關(guān)系，通過高階思維的培養(yǎng)來促成學(xué)生知識記憶與問題解決能力的協(xié)同發(fā)展，這就要求教師探知化學(xué)高階思維的關(guān)鍵特質(zhì)、形成機制及培育策略。

一、化學(xué)高階思維的關(guān)鍵特征

綜觀化學(xué)高階思維發(fā)生的起因、過程和結(jié)果，我們可概括出它具有理解性、實用性、復(fù)雜性、寓知性、系統(tǒng)性、目的性、本源性、抽象性、專注性、德潤性等十大關(guān)鍵特征。下面我們將結(jié)合實例說明這十大關(guān)鍵特征。

（一）理解性與實用性：高階思維能促進知識理解，助力問題解決

布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)將分析、綜合、評價等認(rèn)知操作過程統(tǒng)稱為高階思維過程，將知道、領(lǐng)會、應(yīng)用歸為低階思維水平。其中，“理解”是聯(lián)系低階思維和高階思維的中介和橋梁，這里的“理解”不僅是對知識意義的理解（不同視角中的知識意義），還是對知識如何應(yīng)用的理解（何時、何地、以何種方式調(diào)用知識）。例如，事實①：從氧化還原反應(yīng)的視角看，F(xiàn)e2+在酸性環(huán)境中能穩(wěn)定存在，不易被氧化，而在堿性條件中則生成更易被氧化的Fe（OH）2；事實②：從實際應(yīng)用的視角看，根據(jù)反應(yīng)Fe+2Fe3+=3Fe2+，在配制Fe2+溶液時，可以加入過量鐵粉以抑制其變質(zhì)。若觸發(fā)高階思維，則可在事實①的基礎(chǔ)上抽象概括出“酸堿度是影響物質(zhì)氧化性（還原性）的重要因素”，從而加深了對氧化還原反應(yīng)的科學(xué)理解；基于事實②可知，F(xiàn)e2+在酸性條件下的穩(wěn)定性是相對的，加入過量鐵粉雖然消耗了酸而使溶液趨于中性，卻能在不引入雜質(zhì)的情況下提高含F(xiàn)e2+溶液的穩(wěn)定性?？梢?，高階思維不僅能創(chuàng)造性地解決實驗、生產(chǎn)、生活中的實際問題，還能加深對已有事實、理論的理解，生成更多的具有遷移價值的化學(xué)觀念，體現(xiàn)出理解性和實用性的統(tǒng)一。

（二）復(fù)雜性與寓知性：涉及多維變量、多重問題，觸發(fā)明確的知識和經(jīng)驗基礎(chǔ)

【例1】膽礬（CuSO4·5H2O）易溶于水，難溶于乙醇。某小組以工業(yè)廢銅焙燒所得產(chǎn)物（含氧化銅，及少量的鐵、氧化鐵、泥沙）為原料與稀硫酸反應(yīng)制備膽礬，并測定其結(jié)晶水的含量?；卮鹩嘘P(guān)問題。

1.從物質(zhì)的分類的角度看，膽礬（CuSO4·5H2O）屬于_____（填“純凈物”或“混合物”）。構(gòu)成膽礬的基本微粒是_____，這些微粒的種類是_____。膽礬溶解于水形成的溶液顏色呈_____色，決定該溶液顏色的微粒是_____。

2.將焙燒所得產(chǎn)物與稀硫酸混合加熱，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____?。

3.待焙燒得到產(chǎn)物與稀硫酸完全反應(yīng)后停止加熱，邊攪拌邊加入適量H2O2，冷卻后用NH3·H2O調(diào)pH為3.5～4，再煮沸10分鐘，冷卻后過濾。這一系列操作的目的依次是_____。用NH3·H2O調(diào)pH的優(yōu)勢是_____。

例1展示了由工業(yè)廢銅制備膽礬的原理及技術(shù)處理過程，觸及科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境（STSE）等多個維度的科學(xué)認(rèn)知和實踐創(chuàng)新問題。

從認(rèn)知層面看，CuSO4·5H2O并不是Cu2+、SO42-和H2O的簡單混合，銅離子與四個水分子連接成平面四邊形，并分別與兩個硫酸根的氧原子結(jié)合構(gòu)成六配位，第五個水分子由氫鍵連接圍繞銅的水分子與硫酸根的氧原子（如圖1所示）。

因此，膽礬是由Cu2+、SO42-和H2O等微粒構(gòu)成的純凈物，其構(gòu)成微粒包括離子和分子。在初中化學(xué)教學(xué)中，教師只告訴學(xué)生“凡是能用一個化學(xué)式表達的物質(zhì)，均為純凈物”，可是學(xué)生在回答膽礬的物質(zhì)分類時，多數(shù)學(xué)生會選擇“混合物”?？梢姡唇?jīng)實驗證實、結(jié)構(gòu)解析的化學(xué)事實，而僅告知學(xué)生一些抽象的、結(jié)論性的規(guī)則，學(xué)生通常不會從內(nèi)心接受并建構(gòu)堅定的認(rèn)知信念。高階思維看似把簡單問題復(fù)雜化，卻能用更多的事實和證據(jù)來幫助學(xué)生建立更牢固、更正確的認(rèn)知信念。

從系統(tǒng)分析的角度看，焙燒所得產(chǎn)物與稀硫酸混合加熱，發(fā)生的反應(yīng)主要有CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，F(xiàn)e+H2SO4=FeSO4+H2↑，F(xiàn)e2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O，若焙燒時還有銅剩余，則還有可能發(fā)生反應(yīng)Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+。系統(tǒng)分析是高階思維體系的基礎(chǔ)部分，要求分析者洞察和思考體系中的構(gòu)成要素及其關(guān)系，既調(diào)用已有知識，又充分察覺情境中所給的信息和線索。

從技術(shù)處理的視角看，系列操作的目的是將Fe2+氧化為Fe3+，調(diào)節(jié)pH使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3，煮沸10 分鐘促進Fe（OH）3膠體聚沉，過濾的目的是獲得除雜后的CuSO4溶液，利用NH3·H2O調(diào)pH的優(yōu)勢是易于控制新雜質(zhì)的引入和去除。對技術(shù)處理的理解、分析與評價，既需要學(xué)習(xí)者靈活、準(zhǔn)確調(diào)用化學(xué)科學(xué)知識，又需要學(xué)習(xí)者擁有較充分的化工實驗或化學(xué)實驗經(jīng)驗基礎(chǔ)，反映了學(xué)習(xí)者科學(xué)與技術(shù)融合思維的表現(xiàn)水平。

情境的復(fù)雜性，倒逼學(xué)習(xí)者對已有的特定事實性知識、概念性知識和程序性知識進行深度加工，使其添加與這些知識相關(guān)的情境性知識、觀念性知識和元認(rèn)知知識，以構(gòu)成包含柔性知識和剛性知識的高效能知識體。

（三）系統(tǒng)性與目的性：通過系統(tǒng)思考、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)控實現(xiàn)特定目的，彰顯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的一致性和整體性

【例2】氰化法是工業(yè)冶煉黃金（Au）最主要的方法。用稀氰化鈉（NaCN）溶液處理粉碎后的金礦石，通空氣，使金粒溶解，殘渣分出后，用鋅粉將金置換出來。回答下列問題。

1.通常情況下，反應(yīng)溫度越高，礦物溶出的速率越快。但在該工藝中，最佳的反應(yīng)條件是常溫常壓，原因是_____。

2.氰化鈉是一種劇毒的弱酸鹽，在水中易水解生成劇毒氰氫氣（HCN）逸出，不僅造成氰化物的浪費，而且造成環(huán)境污染。因此，還應(yīng)向反應(yīng)體系中添加的物質(zhì)是_____。

3.用熟石灰、氯氣可有效除去生產(chǎn)廢液中殘留的CN-，其反應(yīng)的離子方程式為_____ 。

參考答案：1.降低能耗，提高溶氧量；2.CaO；3.5Cl2+2Ca（OH）2+2CN-+8OH-=10Cl-+N2+2CaCO3+ 6H2O。

化學(xué)工藝設(shè)計中，需要從經(jīng)濟成本、安全生產(chǎn)、環(huán)境保護等角度，確定反應(yīng)原理、反應(yīng)條件、工藝流程、操作程序和質(zhì)檢方法，并在生產(chǎn)系統(tǒng)實際運行后進行不斷調(diào)整和優(yōu)化。上述工藝中，采取常溫常壓，選用CaO、Cl2等試劑，均是以成功解決實際問題為目的、綜合多方因素的系統(tǒng)思維做出的決策。

多方因素的關(guān)聯(lián)與協(xié)同作用，是實現(xiàn)特定目的的思維和實踐途徑，彰顯“1+1大于2”的系統(tǒng)功能和實踐價值。對現(xiàn)有的確定性系統(tǒng)，若調(diào)用高階思維不斷審視、檢核、實證它，該系統(tǒng)的不確定性就有可能被揭開，進而演化為不確定性系統(tǒng)或復(fù)雜系統(tǒng)。高階思維的介入，有助于提升我們駕馭復(fù)雜系統(tǒng)的成功概率，產(chǎn)生符合人們需求的系統(tǒng)效應(yīng)。

（四）本源性與抽象性：高階思維能觸發(fā)追根溯源、洞察科學(xué)本質(zhì)、抽象概括出新科學(xué)觀念等思維過程

【例3】圖2為有關(guān)氯氣性質(zhì)的兩個實驗示意圖?；卮鹣铝袉栴}。

1.結(jié)合初中化學(xué)知識和實驗（a），可將“燃燒”重新定義為 _____。

2.從創(chuàng)新設(shè)計的角度看，實驗（b）的優(yōu)點是_____。

3.實驗（a）（b）可概括出氯氣的化學(xué)性質(zhì)為_____。

參考答案：1.燃燒是一種伴隨發(fā)光、放熱的劇烈的氧化還原反應(yīng)；2.藥品用量少，操作更簡便；3.光照或點燃均能使氯氣和氫氣發(fā)生反應(yīng)。

例3往往出現(xiàn)于課堂教學(xué)中的深度提問，問題具有開放性，教師往往不會替代學(xué)生陳述觀點。第1問涉及對已有概念定義的重新認(rèn)識，學(xué)生將通過順應(yīng)心理，建構(gòu)更具統(tǒng)攝性和解釋力的概念框架；第2問則要求學(xué)生調(diào)用比較思維、批判性思維，從創(chuàng)新視角來評判新實驗設(shè)計的優(yōu)點和不足；第3問要求學(xué)生從多個維度來概括氯氣的性質(zhì)。相比于氧氣，氯氣是一種光能敏感性物質(zhì)，光照下易分解出活潑性更強的氯原子。能回答此類問題的考生，不僅具有相關(guān)的知識和經(jīng)驗，還具有日常學(xué)習(xí)中洞察科學(xué)本質(zhì)、批判質(zhì)疑、實驗求真、理論聯(lián)系實際的行為和思維習(xí)慣。

（五）專注性與德潤性：高階思維因其寬視角、深視域而使人專注并養(yǎng)成高品格

從情感、認(rèn)知與能力協(xié)同發(fā)展的視角看，具備高階思維者進入復(fù)雜的、多維的、不確定的問題世界之中，必須耗費精力和能量，并不知不覺地進入專注狀態(tài)。專注是一種優(yōu)良的學(xué)習(xí)情緒狀態(tài)。在日常教學(xué)中，教師若能順勢提出觸發(fā)高階思維且落在學(xué)生最近發(fā)展區(qū)之內(nèi)的挑戰(zhàn)性問題，學(xué)生就更容易進入專注狀態(tài)，他們學(xué)習(xí)的效果會更好、效率會更高。

從認(rèn)知加工的對象來看，觸發(fā)高階思維的問題往往具有真實性，真實世界中的問題多是復(fù)雜問題，涉及倫理、道德、法律、規(guī)則、制度、民族利益、國家利益、人類命運共同體等“科學(xué)與社會”議題?！翱茖W(xué)與社會”議題的深究，通常會化約為某個特定的“兩難問題”，例如，探討CO2排放問題，最終可能會陷入“‘碳達峰’‘碳中和’目標(biāo)的達成，依靠的是人類的良知還是人類的科技進步？”這一疑惑。持“良知觀”者可能不再追尋科技的進步；持“科技進步觀”者可能喪失必要的自律；既遵循人類良知又致力于科技創(chuàng)新者，必然在個人行為和思想品德方面表現(xiàn)更為優(yōu)秀。個人行為習(xí)慣和思想品德的形成，離不開特定充滿正能量的學(xué)習(xí)環(huán)境的浸潤和“科學(xué)與社會”議題的高階研討。

二、化學(xué)高階思維的培育策略

基于化學(xué)高階思維的十大特征，結(jié)合化學(xué)學(xué)科育人的實際需要，筆者建構(gòu)了“五高”化學(xué)教學(xué)方式。

（一）高挑戰(zhàn)性任務(wù)

高挑戰(zhàn)性任務(wù)是觸發(fā)專注情緒、系統(tǒng)思考和觀念轉(zhuǎn)變的復(fù)雜問題解決任務(wù)群。根據(jù)高挑戰(zhàn)性任務(wù)特點，可將其分為深究性任務(wù)、限時性任務(wù)、復(fù)雜性任務(wù)。深究性任務(wù)要求學(xué)生聚焦某一問題，通過文獻研究、實驗研究形成思想和觀點；限時性任務(wù)要求學(xué)生在限定時間內(nèi)完成既定任務(wù)；復(fù)雜性任務(wù)不一定限時完成，要求學(xué)生經(jīng)歷獨立思考、交互研討之后，探尋問題解決方案，構(gòu)建問題解決思維模型。

例如，在氧化還原反應(yīng)單元整體教學(xué)設(shè)計中，筆者設(shè)置了如下高挑戰(zhàn)性任務(wù)群。

【深究性任務(wù)】1.在干、濕兩類氧化還原反應(yīng)體系中，電子轉(zhuǎn)移是如何發(fā)生的？請選取恰當(dāng)?shù)膶嵗?，繪制微觀圖示模型來表述自己的觀點；2.化學(xué)反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)性質(zhì)基礎(chǔ)、動力學(xué)基礎(chǔ)、外部條件、方向及數(shù)量、結(jié)果與效應(yīng)分別是什么？3.微觀世界中的電子轉(zhuǎn)移效應(yīng)，是否可以放大至宏觀可見、可測、可判斷的尺度？

【限時性任務(wù)】在規(guī)定的時間內(nèi)，1.寫出已經(jīng)學(xué)習(xí)的氧化還原反應(yīng)，展示書寫結(jié)果并說明理由；2.利用雙線橋法、單線橋法分析特定氧化還原反應(yīng)的構(gòu)成要素及其關(guān)系；3.從氧化還原反應(yīng)的視角分析所給文獻資料，寫出情境中涉及的氧化還原反應(yīng)方程式。

【復(fù)雜性任務(wù)】1.設(shè)計實驗，證明氧化還原反應(yīng)過程中電子轉(zhuǎn)移的存在；2.從能源利用的視角，調(diào)查研究氧化還原反應(yīng)思想、方法的實踐應(yīng)用；3.嘗試從氧化還原的視角，研究某一元素及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用。

（二）高強度講解

高強度講解是教師針對學(xué)生析出的模糊觀念、相異構(gòu)想，遵循“先學(xué)后教”“以學(xué)定教”的原則，實施信息量大、刺激性強、邏輯性強，具有思維深度、高專注度、高見解水平的講解行為。高強度講解時，教師進入學(xué)術(shù)情緒狀態(tài)，語速快慢、語調(diào)高低轉(zhuǎn)換得當(dāng)，既展示教師的學(xué)術(shù)風(fēng)范、講解之美和角色力量，又能為學(xué)生的自主探究提供方法示范、精神感染和思想啟示。

【例4】興趣小組通過用硫酸鈰銨［（NH4）4Ce（SO4）］4滴定法測定樣品中Fe2+的含量來計算乳酸亞鐵［CH3CH（OH）COO］2Fe固體樣品純度（反應(yīng)中Ce元素被還原為Ce3+）。稱取3.00 g樣品配制成100.00 mL溶液，取該溶液25.00 mL，將0.100 01 mol/L（NH4）4Ce（SO4）4標(biāo)準(zhǔn)溶液裝入酸式滴定管中，反復(fù)滴定2—3次，平均消耗（NH4）4Ce（SO4）4標(biāo)準(zhǔn)溶液30.00 mL，則樣品中乳酸亞鐵的純度為 。

例4正確答案為93.6%。針對學(xué)生存在的計算錯誤等問題，教師實施了高強度講解，過程如下。

師：化學(xué)計算是有關(guān)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的事實邏輯、數(shù)學(xué)邏輯、理論關(guān)系和實際關(guān)系的模型建構(gòu)與模型運算過程。純度計算的步驟如下。1.列出純度計算式，分子、分母分別是什么？2.建立比例關(guān)系，依次算出分子、分母的數(shù)值；3.實施計算，檢核關(guān)系、計算公式、運算結(jié)果是否有誤，三者均無疑慮時確認(rèn)提交。

（教師一邊講解一邊板書）

1.列出純度計算式：樣品純度=4×m{［CH3CH（OH）COO］2Fe}/3×100%；

2.硫酸鈰銨中Ce的化合價為+4，反應(yīng)后變?yōu)?3；Fe2+的化合價反應(yīng)前為+2，反應(yīng)后為+3；升降比例為1∶1，可得出如下關(guān)系：

由關(guān)系可算出：m{［CH3CH（OH）COO］2Fe}=0.003×234（g），樣品純度=（4×0.003×234）/3×100%=93.6%。

3.檢核：樣品總質(zhì)量3.00 g，配制成溶液后取來滴定，樣品純度公式無誤，分子計算無誤，純度計算無誤，可以確認(rèn)93.6%是正確的。

師：計算思維是理科思維的核心，是事實邏輯與數(shù)學(xué)邏輯的高度融合。訓(xùn)練計算思維可以提高化學(xué)理解能力和科學(xué)推理能力，放棄計算等于放棄能力發(fā)展。采用逆向思考、逐級建模、迭代計算、細致檢核之思維方法，可有效避免錯誤。

師：（總結(jié)歸納）訓(xùn)練化學(xué)計算思維的程序是，規(guī)范運算—關(guān)系運算—筆算訓(xùn)練—心算訓(xùn)練—估算訓(xùn)練—精準(zhǔn)運算。規(guī)范運算指向算法過程的整體認(rèn)知和意義建構(gòu)；關(guān)系運算是指抓住關(guān)鍵變量、忽略無關(guān)變量，快速建立數(shù)學(xué)模型；心算訓(xùn)練與估算訓(xùn)練有利于達到精熟水平；精準(zhǔn)運算則是規(guī)范運算、關(guān)系運算、心算、估算、筆算的高效整合和快速應(yīng)答。

（三）高水平反思

高水平反思是新知學(xué)習(xí)、問題解決之后，能析出具有強遷移能力的經(jīng)驗、知識、方法、觀念、思想和自我調(diào)節(jié)策略的反思性學(xué)習(xí)活動。淺層反思只能重復(fù)或羅列剛做過的事；中等水平反思可建構(gòu)所經(jīng)歷的認(rèn)知地圖；高水平反思則可預(yù)見并評估自己的思維方式。

【例5】某同學(xué)在解析若干種原電池之后，總結(jié)了如下頁圖3所示的原電池“2-3-3”解析模型：

利用該模型，解析如下頁圖4所示的原電池。

1.放電時，失電子位置是_____，得電子反應(yīng)的電極方程式為_____ 。

2.充電時，通過雙級隔膜的微粒及其移動方向是_____。

參考答案：1.（a），CO2+2H++2e-→HCOOH；2.OH-自左向右，H+自右向左，兩者在雙極膜復(fù)合間層結(jié)合成為H2O。

圖3屬于中等水平反思的結(jié)晶，采用思維可視化知識整合技術(shù)，構(gòu)建原電池“2-3-3”模型，助力學(xué)習(xí)者建立原電池微觀機理的整體畫面和系統(tǒng)關(guān)聯(lián)。電池放電時，（a）電極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，（b）電極發(fā)生得電子反應(yīng)，電極方程式為CO2+2H++2e-→HCOOH。雙極膜亦稱雙極性膜，是特種離子交換膜，它是由一張陽極膜和一張陰極膜復(fù)合制成的陰、陽復(fù)合膜。該膜的特點是在直流電場的作用下，陰、陽膜復(fù)合間層的H2O解離成H+和OH-并分別通過陰膜和陽膜，作為H+和OH-離子源。充電時Zn（OH）[2-4]得到電子，轉(zhuǎn)化為Zn和OH-，OH-自左向右進入雙極膜復(fù)合間層；H2O失去電子，轉(zhuǎn)化為O2和H+，H+自右向左進入雙極膜復(fù)合間層，與OH-結(jié)合成水H2O。充電時的總反應(yīng)為：2Zn（OH）[2-4]=2Zn+O2↑+4OH-+2H2O。

“2-3-3”模型并沒有解決例5中第2問提出的問題，師生仍需對二次電池中隔膜的結(jié)構(gòu)、功能等進行專項建模?？梢?，聚焦思維模型建構(gòu)是高水平反思的重要任務(wù)載體。

（四）高學(xué)術(shù)品位

高學(xué)術(shù)品位是指課堂教學(xué)中教師從更高的視點、更寬的視域向?qū)W生提出更具有挑戰(zhàn)的問題，或讓學(xué)生提出有深究價值的問題，在此基礎(chǔ)上，組織知識論壇、問題研討式的學(xué)術(shù)探討活動。

【例6】世界鋰資源儲量充足但分布不均，70%分布在南美洲。據(jù)國際能源署最新數(shù)據(jù)顯示，到2030年，僅靠現(xiàn)有和在建的鋰礦生產(chǎn)項目，全球?qū)⒊霈F(xiàn)約50%的鋰需求缺口。我國科技部在“十四五”期間實施的“儲能與智能電網(wǎng)技術(shù)”重點專項，將鈉離子電池技術(shù)列為子任務(wù)，目標(biāo)是“進一步推動鈉離子電池的規(guī)?；?、低成本化，提升綜合性能”。請查閱有關(guān)文獻資料，了解研發(fā)鈉離子電池的社會價值、化學(xué)原理、技術(shù)瓶頸和突破路徑。

這是一個開放性的項目式學(xué)習(xí)任務(wù)，教師可以在高一《鈉》或高二《原電池》單元教學(xué)中布置任務(wù)，要求學(xué)生以小組形式查閱資料，聚焦鈉離子電池相關(guān)的“科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境”議題，整合知識、建構(gòu)意義、提出觀點、生成建議、形成信念。項目式學(xué)習(xí)的組織實施，應(yīng)遵循學(xué)術(shù)為本、先研后展、展評結(jié)合的原則，教師要做足功課——通過深究文獻、調(diào)查研究、專家訪談等，建立自己的理解，設(shè)計項目式學(xué)習(xí)展評課的推進方式，整合科研前沿與課程思政要素，站在科學(xué)精神與社會責(zé)任的高度教書育人。

（五）高自主探究

高自主探究是以實驗為基礎(chǔ)、以學(xué)習(xí)共同體為中心的問題探究式學(xué)習(xí)活動。低自主水平的探究活動，問題、假設(shè)、實驗方案均基于研究結(jié)論等要素且均由教師提供支持，學(xué)生只能操作、控制、記錄、參與分析。高自主探究學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生會主動閱讀更多的文獻資料或更高一級的教材；同時學(xué)生有機會進入實驗室就某些疑難問題展開實證性研究，并能根據(jù)教學(xué)進程參與到實驗準(zhǔn)備、信息資料準(zhǔn)備之中。學(xué)生高度自主的教學(xué)形態(tài)，對教師學(xué)術(shù)功底、診斷學(xué)情能力的要求更高，因此，教師應(yīng)當(dāng)成為學(xué)生自主學(xué)習(xí)共同體中的一員，支持、幫助、調(diào)控學(xué)生的學(xué)習(xí)進程。

在“五高”教學(xué)方式中，高挑戰(zhàn)性任務(wù)是觸發(fā)高階思維問題和情境的載體；高強度講解是維持高階思維持續(xù)發(fā)生、良性遞進的催化劑；高水平反思是收獲高階思維成果的重要保障；高學(xué)術(shù)品位是彰顯高階思維的實踐價值、社會價值和德潤價值的重要推動力；高自主探究是高階思維常態(tài)化的文化形態(tài)和行為模式。組織實施面向高階思維的化學(xué)教學(xué)活動，其前提條件是教師在科技前沿、生產(chǎn)實踐、生活實踐、科技教育領(lǐng)域的長期研究與跟進，其保障條件是學(xué)?；顒诱n程、學(xué)科課程、培尖課程等三個課程體系的有效融通與協(xié)同育人。

三、結(jié)論與展望

基于實踐探索及上述理論抽提不難發(fā)現(xiàn)：發(fā)生在復(fù)雜問題解決情境中的高階思維過程，對必備知識的要求并不一定很高，但對教師提出高水平問題的要求很高；考查高階思維的試題命制，對超出課標(biāo)要求或超出考生識記水平的知識，通常會以支持性信息的方式，向考生提供思維工具；具備豐富的知識且能靈活提取，是高階思維能力的必要條件但不是充分條件，低齡學(xué)段的學(xué)生雖然具備的知識不夠豐富，但高階思維能力有可能比高學(xué)段的學(xué)生強；觀念抽提學(xué)習(xí)、學(xué)科本質(zhì)洞察、學(xué)科思想體悟、思維方法總結(jié)等反思性學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的有效實施，是提升學(xué)生駕馭復(fù)雜問題情境、提升其高階思維能力的重要學(xué)習(xí)技術(shù)；以師生學(xué)術(shù)共同體為組織運行機制的學(xué)術(shù)性學(xué)科學(xué)習(xí)是發(fā)展、培育高階思維品質(zhì)的文化基因。

接下來，筆者將在實踐探索中進一步探討如下問題：一是整合知識建構(gòu)與復(fù)雜問題解決的課堂教學(xué)設(shè)計范式是什么？該教學(xué)范式的理想效應(yīng)是花較短的時間去建構(gòu)知識，花更長的時間去解決真實而有意義的復(fù)雜問題，如此一來，是否會削弱學(xué)生對知識的掌握水平？二是不同教師教學(xué)風(fēng)格對高階思維的影響程度有何差異？例如，“敏銳風(fēng)暴”型教師和“深刻溫潤”型教師的高階思維培育水平差異分析等；三是如何開展基于學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展質(zhì)量水平的化學(xué)高階思維培育路徑及環(huán)境設(shè)計研究？即如何用好課標(biāo)的素養(yǎng)要求設(shè)計教學(xué)評一體化的化學(xué)教學(xué)過程、學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)環(huán)境。

參考文獻

［1］徐紹齡，徐其亨，田應(yīng)朝，等.無機化學(xué)叢書第六卷鹵素銅分族鋅分族［M］.北京：科學(xué)出版社，2018.

［2］皇甫倩，曾美琴，魏釗，等.基于化學(xué)高階思維培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計研究：以“雙液原電池”為例［J］.天津師范大學(xué)學(xué)報（基礎(chǔ)教育版），2021（3）.

［3］陳燕，饒慧真.利用思維可視化促進化學(xué)高階思維發(fā)展的探討［J］.化學(xué)教育（中英文），2021（15）.

［4］趙廣立，田瑞穎.鈉離子電池：“備胎”轉(zhuǎn)正何日可期？［N］.中國科學(xué)報，2022-02-07（4）.

注：本文系廣西教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2019年度廣西考試招生研究專項課題“基于樣卷研發(fā)的等級性學(xué)考科目命題團隊建設(shè)實踐研究”（2019ZJY032）、廣西教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度廣西考試招生研究專項課題“普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試命題素材管理系統(tǒng)優(yōu)化研究”（2020ZJY190）的研究成果。

作者簡介：蔣龍飛（1965— ），廣西全州人，高級教師，主要研究方向為化學(xué)教學(xué)評一體化設(shè)計及實施；黃都（1973— ），通訊作者，廣西都安人，博士，教授，主要研究方向為教學(xué)評整體設(shè)計。

（責(zé)編 劉小瑗）