高品質(zhì)思維課堂教學模式的實踐研究

摘要：培養(yǎng)學生的高品質(zhì)思維能力是高中化學教學的重要目標之一。課題組通過分析高品質(zhì)思維課堂教學模式的步驟、特征及課堂表現(xiàn)，并以“物質(zhì)的量”教學為例，探索高品質(zhì)思維課堂教學模式的應用策略，從而增強學生的辯證思維能力，提高學生的認知水平，促進學生化學學科核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展。關鍵詞：高品質(zhì)思維；高中化學；教學模式；關鍵問題；物質(zhì)的量《普通高中化學課程標準（2017年修訂2020版）》明確提出，教師應注重提出在真實的、有學習價值的情境中起帶動作用的問題，推行“教—學—評”一體化的教學模式［1］。這種模式強調(diào)教學評價對教學的重要性，對學生化學學科核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展有一定的促進作用。學生在面對抽象概念和處于“最近發(fā)展區(qū)”的問題時，要把抽象概念通過分析、綜合、構建模型等手段具體化，把生活中的知識變成以思維為主導的理論理解。因此，教師在課堂教學中應有目的、有方法地引導學生構建思維模型，促進學生思維發(fā)展，進而促進學生化學學科核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展。一、問題提出一個人終身發(fā)展的重要能力是持久的學習能力，而持久的學習能力的核心就是思維能力。一個人的思維能力直接影響著其未來的發(fā)展。化學學科既是現(xiàn)實社會的知識體系，也是認識世界的思維模式，學生的高品質(zhì)思維與化學教學相得益彰。高效的化學課堂能夠幫助學生跳出傳統(tǒng)思維定式，形成認知水平較高的高品質(zhì)思維，從而更好地發(fā)展學生的思維能力。筆者通過對2023年高考藍皮書的研究發(fā)現(xiàn)，高考命題的主要方向是考查學生的邏輯推理能力、論證能力、獨立思考能力、質(zhì)疑能力和批判性思維能力等。同時，高考試題對學生的思維能力要求更高，不斷向開放性、探究性、創(chuàng)新性等方向靠攏。然而，在當前的課堂教學中，仍有部分教師以應試為主，采用單向教學、注重知識教授的灌輸式教學而非知識吸收式的主動構建。這種教學方式導致學生缺少平等、參與、選擇和表達的主體意識，思維仍處于低階層次，得不到全面發(fā)展。低階思維即看待問題仍然局限于表面，看待問題角度單一化，只能用已有的知識解答問題，學生難以正確分析問題、解決問題，且沒有成就感，不愿意學，只會背不會用。而高品質(zhì)思維則是學生能在具體的情景中形成不同的觀點，并提出能支持觀點的依據(jù)，能正確審視問題，對問題進行推理和假設，思考自己的邏輯是否能達到前后一致的思維能力。學生在探究過程中對所出現(xiàn)的問題（即未知的知識）進行有效的推理、分析和評價，以辯證的態(tài)度接納相關證據(jù)和知識，進而將知識內(nèi)化為己用。在學習過程中能挖掘具有深度的問題，從問題中提高學生的思維荷載量，拓寬思維，進而將低階思維提升為高品質(zhì)思維。因此，教師要在課堂教學中創(chuàng)設有利于學生參與和發(fā)展的教學環(huán)節(jié)，進而全面發(fā)展學生的思維能力。二、高品質(zhì)思維課堂教學模式高品質(zhì)思維教學指在新課標的指導下，實現(xiàn)高質(zhì)量的課堂教學，將學科文化、教師主導和學生主體三者相融合，致力打造一種具有文化屬性、價值和品格的課堂文化。在高品質(zhì)思維課堂中，學生不僅能夠深度學習，還能獲得全面健康的成長，同時教師也能在教學技能和師生交往等方面不斷提升能力。（一）高品質(zhì)思維課堂教學模式的步驟教學模式是一種相對穩(wěn)定的教學活動結構框架和活動程序，它以一定的教學思想或教學理論為指導?；谏鲜龇治觯n堂教學模式應更加注重學生高品質(zhì)思維的發(fā)展。由此，筆者嘗試構建高品質(zhì)思維課堂教學模式，它以真實情境為課堂基調(diào)，以問題為主線，以即時評價為手段，以團隊學習協(xié)作為平臺，構建學習化學知識的思維教學模式。該模式主要包括以下幾個步驟：情境創(chuàng)設、問題提出、師生評價和模型構建（如圖1所示）。在此教學模式的引領下，高品質(zhì)思維課堂教學模式主要為：在學生已經(jīng)掌握一定的學科知識的基礎上，教師通過引入學生熟悉的真實情境，提出關鍵問題，讓學生在熟悉的情境中凝練學科知識，構建知識模型、方法模型和思維模型，并反饋到所凝練的學科知識中，在此過程中幫助學生實現(xiàn)思維的第一次躍遷。教師提供陌生情境，學生在陌生情境中通過對模型進行遷移應用達到解決問題的目的，促進高品質(zhì)思維的發(fā)展，同時進一步修正完善模型，實現(xiàn)學生思維的第二次躍遷。在這一過程中，教師把有指向性、階梯性、發(fā)展力的問題和有客觀性、驅(qū)動性、效果力的即時評價作為課堂的關鍵線索，讓學生在真實的、科學的、有價值的情境中運用學科知識和思維方式解決問題。這樣的教學方式能夠打破學生在熟悉情境中具有的認知障礙，能在新的情境和問題中使思維水平得到高度發(fā)展，達到更高層次的思維認知水平（如圖2所示）。（二）高品質(zhì)思維課堂教學模式的特征高品質(zhì)思維課堂教學模式主要有四點特征：一是展現(xiàn)核心素養(yǎng)的情境。這種情境具有展示性、思維挑戰(zhàn)性、真實有趣性和體現(xiàn)核心價值的特點，能夠引起學生的共鳴，滿足學生的“最近發(fā)展區(qū)”。二是貫穿知識點的問題。這種問題源于生活，有層次、循序漸進，具有邏輯性、吸引力、個體差異性、深度整體性、系統(tǒng)性、整合性和啟發(fā)性等特點。三是發(fā)展核心素養(yǎng)的評價。這種評價有即時性、多樣性、差異性等特點，能夠幫助學生全面、合理地認識自己，能針對性地發(fā)展自身的不足。四是培養(yǎng)思維能力的教學環(huán)節(jié)。這種環(huán)節(jié)具有過程化、模型化等特點，能幫助學生將思維外顯化，并用辯證性的思維看待生活現(xiàn)象。（三）高品質(zhì)思維課堂教學模式的課堂表現(xiàn)高品質(zhì)思維課堂教學模式能夠推動學生思維的發(fā)展，具體表現(xiàn)為：首先，學生能夠?qū)⑺季S外顯化，運用思維導圖等工具將想法表達出來。其次，學生由單向思維向多向思維轉(zhuǎn)變，能更靈活地應對不同的問題，從而由靜態(tài)思維向動態(tài)思維轉(zhuǎn)變。最后，學生也能夠由結果思維向過程思維轉(zhuǎn)變，更好地理解知識。學生從低階思維到高品質(zhì)思維躍遷，思維水平全面提高。在化學課堂教學中，學生所接觸到的知識是靜態(tài)的，但是學生需要的知識具有動態(tài)意義，需要通過符號進行表征，具有邏輯形式和現(xiàn)實意義。通過對書本知識的挖掘，學生能夠深入理解知識背后蘊含的文化價值和社會價值。此外，學生在教師創(chuàng)設的教學情境和所提供的教學材料中進行分析、推理、加工和評價，進一步構建和遷移知識，更好地體會學科價值。課堂上的提問環(huán)節(jié)也必不可少，學生可以通過思維導圖等方式，從不同的角度主動表達自己的觀點，并思考、發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律，在已有的知識體系中填充未知的知識，構建新的知識框架，形成解決化學問題的獨特的思維模式。通過教師點評、生生互評等不同方式的評價，學生能夠進行他查和自查，不斷糾正自身的思維發(fā)展方向。三、教學實例（一）教學內(nèi)容分析高中一年級學生需要學習新的定量分析內(nèi)容——“物質(zhì)的量”。這一概念涉及多個基本概念，如阿伏伽德羅常數(shù)、摩爾質(zhì)量等，是學科基礎知識中的核心概念之一。同時，它也是連接宏觀物質(zhì)和微觀物質(zhì)的重要橋梁，為后續(xù)學習元素化合物、原電池、水解等內(nèi)容打下基礎。然而，由于該概念抽象性較強，學生在學習過程中可能會存在概念模糊的問題，難以精準掌握。（二）教學目標1.了解“物質(zhì)的量”的單位“摩爾”。2.構建宏觀物質(zhì)與微觀粒子之間的模型，通過比較、類比、歸納、證據(jù)推理、模型認知等思維活動，掌握阿伏伽德羅常數(shù)等基本概念，培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析的核心素養(yǎng)，從“物質(zhì)的量”層面上認識定量研究化學問題的意義。3.通過“物質(zhì)的量”概念認識物質(zhì)的組成及其化學變化，掌握運用“物質(zhì)的量”“阿伏伽德羅常數(shù)”和“粒子數(shù)”之間的關系進行簡單運算的方法，從定量的角度認識物質(zhì)的組成及其化學變化。通過“物質(zhì)的量”概念認識物質(zhì)的組成及其化學變化，了解宏觀物質(zhì)與微觀粒子之間的相互關系。4.通過閱讀“物質(zhì)的量”發(fā)展歷史，了解化學在不斷與時俱進，科研人員在不斷克服困難推動化學研究的發(fā)展，讓化學造福人類，從而體會化學科研人員求真務實的科學態(tài)度。（三）教學重難點教學重點是掌握“物質(zhì)的量”的概念，構建“物質(zhì)的量”轉(zhuǎn)化關系模型，感受宏觀與微觀相結合的思想。教學難點是掌握“物質(zhì)的量”“阿伏伽德羅常數(shù)”“粒子數(shù)”三者之間的轉(zhuǎn)換關系。（四）教學流程設計思路：從教材中挖掘出學科知識所蘊含的思維角度和思維方法，并在實際問題中加以應用，形成知識、思維、模型、實際應用的閉環(huán)結構。幫助學生從抽象知識中概括關鍵信息，利用信息進行推理，進而構建出知識模型，并運用模型解決實際生活中的問題（如圖3所示）。（五）教學過程1.創(chuàng)設真實的生活情境，構建宏觀計量模型（圖片展示：曹沖稱象的故事。圖略）關鍵問題1：你知道曹沖稱象的主導思想是什么嗎？構建模型：將體積大、數(shù)目大的物體轉(zhuǎn)化為體積小、數(shù)目小的物體（如圖4所示）。情境一：展示生活中的計量關鍵問題2：如何稱量1粒大米的質(zhì)量？（提示：1千克大米約40000粒）（圖片展示：曲別針一盒有100個。圖略）關鍵問題3：如果需要取出曲別針200個，你會怎么處理？（圖片展示：12支鉛筆是一打；12瓶啤酒是一件；20支香煙是一包，10包香煙是一條。圖略）完善模型（如圖5所示）。評價任務1：根據(jù)教師提供的真實生活情境，采用小組討論的方式，分析上述情境中所隱含的計量思想，即可以將質(zhì)量大的物質(zhì)拆分成質(zhì)量小的物質(zhì)進行計算，也可以將質(zhì)量小的物質(zhì)集合起來轉(zhuǎn)化為質(zhì)量大的物質(zhì)。在討論中，學生通過生生互評和自評的方式，診斷對拆分和集合的度量思維的掌握程度。教師評價方式包括提問、學生課堂回答和查看學生構建知識模型的展示，旨在診斷學生對生活中常識的掌握程度，發(fā)展證據(jù)推理與模型認知的核心素養(yǎng)?！驹O計意圖】從生活中的實際問題引入課堂內(nèi)容，以激發(fā)學生的學習興趣，利用已有知識引入，降低了學生學習新概念的難度。引導學生構建“曹沖稱象”模型，由鉛筆的計量等問題引導學生主動構建“集合”模型，最后凝練出“拆分”“集合”模型，在此過程中發(fā)展學生的證據(jù)推理和模型認知核心素養(yǎng)。引導學生通過“化整為散”的思路，在生生互評、自評的過程中，把宏觀物質(zhì)的度量思路遷移到微觀物質(zhì)的“化散為整”的思路上，并完善思維。2.由宏觀過渡至微觀，利用模型遷移情境二：化學實驗中的計量關鍵問題4：從微觀角度可以發(fā)現(xiàn)，在生成水分子的反應式中，2個氫分子和1個氧分子在點火條件下反應產(chǎn)生了2個水分子。宏觀角度是4gH2和32gO2反應生成了36gH2O，那么這里的4gH2究竟含有多少氫分子呢？32gO2含有幾個氧分子？36gH2O含有幾個水分子？教師講解：要回答這些問題，就要引入新的物理量。我們前面所學的物理量有質(zhì)量、體積等，但這些物理量都是用于計量宏觀物質(zhì)，對于微觀物質(zhì)，我們應該怎么計算它的個數(shù)呢？教師引入：研究表明，一滴水中含有約17000萬個水分子，即使分秒不停，人的一生也難以計數(shù)。關鍵問題5：由水分子組成的水是大家非常熟悉的物質(zhì)，那我們?nèi)绾慰焖僦?滴水（0.05ml）有多少個水分子呢？教師提示：要知道水分子的數(shù)量和水的質(zhì)量之間的關系就需要尋找橋梁——集體單元。但我們應該如何尋找出微觀粒子（如分子數(shù)）和宏觀物質(zhì)（如質(zhì)量）之間的關系呢？關鍵問題6：應該用什么指導思想去尋找微粒的個數(shù)和宏觀質(zhì)量的關系？這其中又有哪些“關聯(lián)”呢？根據(jù)所學知識可知，微粒觀察困難、稱量困難，而宏觀物質(zhì)看得見、易稱量，可以根據(jù)前面的“集合”模型進行思考。評價任務2：通過化學實驗中計量問題的引入，引導學生從微觀角度理解宏觀計量的過程，提出集體單位的概念作為微觀物質(zhì)的計量單位；引導學生通過尋找微觀粒子與宏觀物質(zhì)之間的關系，使用“集合”模型進行遷移并解決問題，發(fā)展學生解決微觀問題的多向思維和動態(tài)思維。評價方式包括學生分享、同伴互評和教師點評，旨在診斷和發(fā)展學生利用模型解決宏觀物質(zhì)和微觀粒子之間轉(zhuǎn)化關系的理解能力?！驹O計意圖】通過學生最熟悉的氫氣和氧氣的實驗，將學生的視角從宏觀過渡至微觀，引導學生使用模型解決微觀計量問題。通過同伴互評和教師點評，提升學生解決微觀問題的能力和模型應用能力。教師講解：經(jīng)過科學家的反復研究，將“可稱量的物質(zhì)”和“可數(shù)粒子”連接起來的橋梁作為一種物理量，這個橋梁叫作“物質(zhì)的量”。關鍵問題7：哪些微粒集體適合用來衡量微粒的多少？關鍵問題8：這個微粒集體中粒子個數(shù)是多少？關鍵問題9：這個微粒集體的單位和名稱是什么？評價任務3：讓學生回答相關問題，采用學生分享、生生互評的方式判斷學生的課前預習情況，診斷和發(fā)展學生對微觀粒子數(shù)量相關概念的理解水平。教師講解：“物質(zhì)的量”是科學上專門用來描述物質(zhì)所含微粒數(shù)量的物理量。它把一定數(shù)量的原子、分子或離子等微觀粒子與可稱量的物質(zhì)聯(lián)系在一起，是溝通微觀粒子與宏觀物質(zhì)之間的橋梁。中文中常用“堆”來為物質(zhì)定量，而拉丁文中大量、堆積翻譯為moles，這也正是物質(zhì)的量的單位mol（摩爾）的來源，而符號n來自number（數(shù)量、數(shù)目）。教師播放化學歷史視頻：1971年，第14屆國際計量大會規(guī)定，在0.012kg12C中含有的碳原子數(shù)量和1mol的任何粒子含有的粒子數(shù)量都是一樣的，大約是6.02×1023。教師展示相關文獻：2018年，第26屆國際計量大會決定，不再以任何物質(zhì)為標準，而以常數(shù)的方式定義“物質(zhì)的量”，規(guī)定1mol任何粒子所含的粒子數(shù)量約為6.02×1023，稱為阿伏伽德羅常數(shù)。為何不再以“0.012kg12C的原子數(shù)”作為標準來測量阿伏伽德羅常數(shù)呢？評價任務4：通過對化學概念發(fā)展史的學習，運用生生互評和學生自評的方式，診斷學生對視頻信息和文獻資料提供的信息進行歸納、總結的能力，培養(yǎng)學生體驗“物質(zhì)的量”這一概念變化所帶來的學科價值和學科核心素養(yǎng)。教師講解：化學歷史是一部不斷進化的現(xiàn)代史，我們現(xiàn)在所看到的化學是幾代人堅持科研、攻克難關的成果。新的定義將物質(zhì)的量與0.012kg12C之間的聯(lián)系斷開，而是直接給出一個常數(shù)，這降低了我們學習和理解“物質(zhì)的量”概念的難度。展示資料卡片：國際單位制七大基礎物理量（SI），略。教師講解：物質(zhì)的量是國際單位制的七個基本物理量中的一個。物質(zhì)的量是一個專有名詞，四個字是一個整體，不能拆開。它描述的是含有一定數(shù)目的微粒集體。微粒是指分子、原子、離子、電子、質(zhì)子等。評價任務5：采用生生互評和學生自評的方式，診斷學生對已有信息的處理能力、提煉能力和口頭表達能力，在評價中糾正學生的思維方向，發(fā)展化學思維模型。思考：判斷以下說法正確與否，并陳述理由。教師講解：1.1mol蘋果（不對，不能指宏觀物質(zhì)）。2.3molO（對，指氧原子）。3.1mol氧（不對，指代不明）。4.2molH2O（對）。5.5mole（對）。6.1mol質(zhì)子（對）。7.1.5molOH（對）。8.1mol鈉元素（不對，元素是宏觀概念，只能指微粒）。9.2molNaCl（對，特定組合）。教師總結：1.摩爾是物質(zhì)的量的單位，只適用于微觀粒子而不適用于宏觀物質(zhì)。2.微粒的種類一定要注明，如原子、分子、離子等，或以化學式表示。如2molH、1molH2、1.5molNaOH、1molOH-、1mole-等，但不能寫成1mol氫氣等形式。評價任務6：采用學生自評和生生互評相結合的方式，旨在評價學生在完成任務過程中的表現(xiàn)，診斷和提升學生的推理能力、歸納和總結能力，以及基于所學知識在宏觀和微觀之間構建轉(zhuǎn)化模型的能力?！驹O計意圖】該任務提供“物質(zhì)的量”概念的發(fā)展過程，旨在為學生構建宏觀物質(zhì)與微觀粒子數(shù)量之間的關系，完善宏觀—微觀計量模型，引導學生將新學到的物質(zhì)的量相關知識歸入已有的知識體系。通過練習，增強學生對物質(zhì)的量、阿伏伽德羅常數(shù)等概念的理解和規(guī)律的應用，并從微觀上引導學生對相關問題進行處理和分析，足使學生的思維向高階思維邁進。3.完善計算模型，運用符號表征關鍵問題10：請大家思考，多少個微觀粒子作為集體比較合適？1mol微粒有多少個微粒？完善模型（如圖6所示）。例題重現(xiàn)：已知1mol微粒數(shù)目與0.012kg12C中含有的碳原子數(shù)量相同，而0.012kg12C是由許多微粒組成，已知一個碳原子質(zhì)量為1.993×10-23g，求0.012kg12C中含有的碳原子數(shù)量？計算過程：[0.012kg1.993×10-23g][≈]6.02[×]1023教師總結：1.1摩爾的標準：1mol粒子集體所含粒子數(shù)≈6.02×1023。2.阿伏伽德羅常數(shù)：6.02×1023mol-1，符號為NA。（注意：阿伏伽德羅常數(shù)是一個物理量，單位是mol-1）教師出示習題訓練：1.1molH2O中含有個（）水分子。2.3molCO2中有（）個碳原子（）個氧原子。3.2molNaCl中有（）個鈉離子（）個氯離子。4.1.204×1024個氫氣分子的物質(zhì)的量是（）mol。關鍵問題11：物質(zhì)的量（n）、微粒數(shù)（N）、阿伏伽德羅常數(shù)（NA）之間的轉(zhuǎn)換關系是什么？請同學們歸納總結。引導：物質(zhì)的量、阿伏伽德羅常數(shù)與粒子數(shù)之間的關系：n=N/NA。這個公式還能怎么改呢？完善模型（如圖7所示）?！驹O計意圖】本節(jié)課教學目的是讓學生在實際生活情境中建立一個宏觀物質(zhì)的模型，然后引出用粒子數(shù)和阿伏伽德羅常數(shù)解決問題模型。通過課堂教學，幫助學生理解和認識物質(zhì)的量及其相關概念和用途，并激發(fā)學生進行動態(tài)分析、推理、辨析和處理的能力，同時在學生自評和生生互評中不斷糾正和完善，最終掌握物質(zhì)的量的正確使用方法，進一步體會物質(zhì)的量背后的科學態(tài)度和社會價值。課堂總結：在這節(jié)課中，我們了解了物質(zhì)的量與阿伏伽德羅常數(shù)，也了解了相關的概念和應用。通過學習，我們掌握了利用粒子數(shù)和阿伏伽德羅常數(shù)解決微觀粒子數(shù)量問