高品质思维课堂教学模式的实践研究

摘要：培养学生的高品质思维能力是高中化学教学的重要目标之一。课题组通过分析高品质思维课堂教学模式的步骤、特征及课堂表现，并以“物质的量”教学为例，探索高品质思维课堂教学模式的应用策略，从而增强学生的辩证思维能力，提高学生的认知水平，促进学生化学学科核心素养的形成与发展。关键词：高品质思维；高中化学；教学模式；关键问题；物质的量《普通高中化学课程标准（2017年修订2020版）》明确提出，教师应注重提出在真实的、有学习价值的情境中起带动作用的问题，推行“教—学—评”一体化的教学模式［1］。这种模式强调教學评价对教学的重要性，对学生化学学科核心素养的形成和发展有一定的促进作用。学生在面对抽象概念和处于“最近发展区”的问题时，要把抽象概念通过分析、综合、构建模型等手段具体化，把生活中的知识变成以思维为主导的理论理解。因此，教师在课堂教学中应有目的、有方法地引导学生构建思维模型，促进学生思维发展，进而促进学生化学学科核心素养的形成与发展。一、问题提出一个人终身发展的重要能力是持久的学习能力，而持久的学习能力的核心就是思维能力。一个人的思维能力直接影响着其未来的发展。化学学科既是现实社会的知识体系，也是认识世界的思维模式，学生的高品质思维与化学教学相得益彰。高效的化学课堂能够帮助学生跳出传统思维定式，形成认知水平较高的高品质思维，从而更好地发展学生的思维能力。笔者通过对2023年高考蓝皮书的研究发现，高考命题的主要方向是考查学生的逻辑推理能力、论证能力、独立思考能力、质疑能力和批判性思维能力等。同时，高考试题对学生的思维能力要求更高，不断向开放性、探究性、创新性等方向靠拢。然而，在当前的课堂教学中，仍有部分教师以应试为主，采用单向教学、注重知识教授的灌输式教学而非知识吸收式的主动构建。这种教学方式导致学生缺少平等、参与、选择和表达的主体意识，思维仍处于低阶层次，得不到全面发展。低阶思维即看待问题仍然局限于表面，看待问题角度单一化，只能用已有的知识解答问题，学生难以正确分析问题、解决问题，且没有成就感，不愿意学，只会背不会用。而高品质思维则是学生能在具体的情景中形成不同的观点，并提出能支持观点的依据，能正确审视问题，对问题进行推理和假设，思考自己的逻辑是否能达到前后一致的思维能力。学生在探究过程中对所出现的问题（即未知的知识）进行有效的推理、分析和评价，以辩证的态度接纳相关证据和知识，进而将知识内化为己用。在学习过程中能挖掘具有深度的问题，从问题中提高学生的思维荷载量，拓宽思维，进而将低阶思维提升为高品质思维。因此，教师要在课堂教学中创设有利于学生参与和发展的教学环节，进而全面发展学生的思维能力。二、高品质思维课堂教学模式高品质思维教学指在新课标的指导下，实现高质量的课堂教学，将学科文化、教师主导和学生主体三者相融合，致力打造一种具有文化属性、价值和品格的课堂文化。在高品质思维课堂中，学生不仅能够深度学习，还能获得全面健康的成长，同时教师也能在教学技能和师生交往等方面不断提升能力。（一）高品质思维课堂教学模式的步骤教学模式是一种相对稳定的教学活动结构框架和活动程序，它以一定的教学思想或教学理论为指导。基于上述分析，课堂教学模式应更加注重学生高品质思维的发展。由此，笔者尝试构建高品质思维课堂教学模式，它以真实情境为课堂基调，以问题为主线，以即时评价为手段，以团队学习协作为平台，构建学习化学知识的思维教学模式。该模式主要包括以下几个步骤：情境创设、问题提出、师生评价和模型构建（如图1所示）。在此教学模式的引领下，高品质思维课堂教学模式主要为：在学生已经掌握一定的学科知识的基础上，教师通过引入学生熟悉的真实情境，提出关键问题，让学生在熟悉的情境中凝练学科知识，构建知识模型、方法模型和思维模型，并反馈到所凝练的学科知识中，在此过程中帮助学生实现思维的第一次跃迁。教师提供陌生情境，学生在陌生情境中通过对模型进行迁移应用达到解决问题的目的，促进高品质思维的发展，同时进一步修正完善模型，实现学生思维的第二次跃迁。在这一过程中，教师把有指向性、阶梯性、发展力的问题和有客观性、驱动性、效果力的即时评价作为课堂的关键线索，让学生在真实的、科学的、有价值的情境中运用学科知识和思维方式解决问题。这样的教学方式能够打破学生在熟悉情境中具有的认知障碍，能在新的情境和问题中使思维水平得到高度发展，达到更高层次的思维认知水平（如图2所示）。（二）高品质思维课堂教学模式的特征高品质思维课堂教学模式主要有四点特征：一是展现核心素养的情境。这种情境具有展示性、思维挑战性、真实有趣性和体现核心价值的特点，能够引起学生的共鸣，满足学生的“最近发展区”。二是贯穿知识点的问题。这种问题源于生活，有层次、循序渐进，具有逻辑性、吸引力、个体差异性、深度整体性、系统性、整合性和启发性等特点。三是发展核心素养的评价。这种评价有即时性、多样性、差异性等特点，能够帮助学生全面、合理地认识自己，能针对性地发展自身的不足。四是培养思维能力的教学环节。这种环节具有过程化、模型化等特点，能帮助学生将思维外显化，并用辩证性的思维看待生活现象。（三）高品质思维课堂教学模式的课堂表现高品质思维课堂教学模式能够推动学生思维的发展，具体表现为：首先，学生能够将思维外显化，运用思维导图等工具将想法表达出来。其次，学生由单向思维向多向思维转变，能更灵活地应对不同的问题，从而由静态思维向动态思维转变。最后，学生也能够由结果思维向过程思维转变，更好地理解知识。学生从低阶思维到高品质思维跃迁，思维水平全面提高。在化学课堂教学中，学生所接触到的知识是静态的，但是学生需要的知识具有动态意义，需要通过符号进行表征，具有逻辑形式和现实意义。通过对书本知识的挖掘，学生能够深入理解知识背后蕴含的文化价值和社会价值。此外，学生在教师创设的教学情境和所提供的教学材料中进行分析、推理、加工和评价，进一步构建和迁移知识，更好地体会学科价值。课堂上的提问环节也必不可少，学生可以通过思维导图等方式，从不同的角度主动表达自己的观点，并思考、发现新的规律，在已有的知识体系中填充未知的知识，构建新的知识框架，形成解决化学问题的独特的思维模式。通过教师点评、生生互评等不同方式的评价，学生能够进行他查和自查，不断纠正自身的思维发展方向。三、教学实例（一）教学内容分析高中一年级学生需要学习新的定量分析内容——“物质的量”。这一概念涉及多个基本概念，如阿伏伽德罗常数、摩尔质量等，是学科基础知识中的核心概念之一。同时，它也是连接宏观物质和微观物质的重要桥梁，为后续学习元素化合物、原电池、水解等内容打下基础。然而，由于该概念抽象性较强，学生在学习过程中可能会存在概念模糊的问题，难以精准掌握。（二）教学目标1.了解“物质的量”的单位“摩尔”。2.构建宏观物质与微观粒子之间的模型，通过比较、类比、归纳、证据推理、模型认知等思维活动，掌握阿伏伽德罗常数等基本概念，培养宏观辨识与微观探析的核心素养，从“物质的量”层面上认识定量研究化学问题的意义。3.通过“物质的量”概念认识物质的组成及其化学变化，掌握运用“物质的量”“阿伏伽德罗常数”和“粒子数”之间的关系进行简单运算的方法，从定量的角度认识物质的组成及其化学变化。通过“物质的量”概念认识物质的组成及其化学变化，了解宏观物质与微观粒子之间的相互关系。4.通过阅读“物质的量”发展历史，了解化学在不断与时俱进，科研人员在不断克服困难推动化学研究的发展，让化学造福人类，从而体会化学科研人员求真务实的科学态度。（三）教学重难点教学重点是掌握“物质的量”的概念，构建“物质的量”转化关系模型，感受宏观与微观相结合的思想。教学难点是掌握“物质的量”“阿伏伽德罗常数”“粒子数”三者之间的转换关系。（四）教学流程设计思路：從教材中挖掘出学科知识所蕴含的思维角度和思维方法，并在实际问题中加以应用，形成知识、思维、模型、实际应用的闭环结构。帮助学生从抽象知识中概括关键信息，利用信息进行推理，进而构建出知识模型，并运用模型解决实际生活中的问题（如图3所示）。（五）教学过程1.创设真实的生活情境，构建宏观计量模型（图片展示：曹冲称象的故事。图略）关键问题1：你知道曹冲称象的主导思想是什么吗？构建模型：将体积大、数目大的物体转化为体积小、数目小的物体（如图4所示）。情境一：展示生活中的计量关键问题2：如何称量1粒大米的质量？（提示：1千克大米约40000粒）（图片展示：曲别针一盒有100个。图略）关键问题3：如果需要取出曲别针200个，你会怎么处理？（图片展示：12支铅笔是一打；12瓶啤酒是一件；20支香烟是一包，10包香烟是一条。图略）完善模型（如图5所示）。评价任务1：根据教师提供的真实生活情境，采用小组讨论的方式，分析上述情境中所隐含的计量思想，即可以将质量大的物质拆分成质量小的物质进行计算，也可以将质量小的物质集合起来转化为质量大的物质。在讨论中，学生通过生生互评和自评的方式，诊断对拆分和集合的度量思维的掌握程度。教师评价方式包括提问、学生课堂回答和查看学生构建知识模型的展示，旨在诊断学生对生活中常识的掌握程度，发展证据推理与模型认知的核心素养。【设计意图】从生活中的实际问题引入课堂内容，以激发学生的学习兴趣，利用已有知识引入，降低了学生学习新概念的难度。引导学生构建“曹冲称象”模型，由铅笔的计量等问题引导学生主动构建“集合”模型，最后凝练出“拆分”“集合”模型，在此过程中发展学生的证据推理和模型认知核心素养。引导学生通过“化整为散”的思路，在生生互评、自评的过程中，把宏观物质的度量思路迁移到微观物质的“化散为整”的思路上，并完善思维。2.由宏观过渡至微观，利用模型迁移情境二：化学实验中的计量关键问题4：从微观角度可以发现，在生成水分子的反应式中，2个氢分子和1个氧分子在点火条件下反应产生了2个水分子。宏观角度是4gH2和32gO2反应生成了36gH2O，那么这里的4gH2究竟含有多少氢分子呢？32gO2含有几个氧分子？36gH2O含有几个水分子？教师讲解：要回答这些问题，就要引入新的物理量。我们前面所学的物理量有质量、体积等，但这些物理量都是用于计量宏观物质，对于微观物质，我们应该怎么计算它的个数呢？教师引入：研究表明，一滴水中含有约17000万个水分子，即使分秒不停，人的一生也难以计数。关键问题5：由水分子组成的水是大家非常熟悉的物质，那我们如何快速知道1滴水（0.05ml）有多少个水分子呢？教师提示：要知道水分子的数量和水的质量之间的关系就需要寻找桥梁——集体单元。但我们应该如何寻找出微观粒子（如分子数）和宏观物质（如质量）之间的关系呢？关键问题6：应该用什么指导思想去寻找微粒的个数和宏观质量的关系？这其中又有哪些“关联”呢？根据所学知识可知，微粒观察困难、称量困难，而宏观物质看得见、易称量，可以根据前面的“集合”模型进行思考。评价任务2：通过化学实验中计量问题的引入，引导学生从微观角度理解宏观计量的过程，提出集体单位的概念作为微观物质的计量单位；引导学生通过寻找微观粒子与宏观物质之间的关系，使用“集合”模型进行迁移并解决问题，发展学生解决微观问题的多向思维和动态思维。评价方式包括学生分享、同伴互评和教师点评，旨在诊断和发展学生利用模型解决宏观物质和微观粒子之间转化关系的理解能力。【设计意图】通过学生最熟悉的氢气和氧气的实验，将学生的视角从宏观过渡至微观，引导学生使用模型解决微观计量问题。通过同伴互评和教师点评，提升学生解决微观问题的能力和模型应用能力。教师讲解：经过科学家的反复研究，将“可称量的物质”和“可数粒子”连接起来的桥梁作为一种物理量，这个桥梁叫作“物质的量”。关键问题7：哪些微粒集体适合用来衡量微粒的多少？关键问题8：这个微粒集体中粒子个数是多少？关键问题9：这个微粒集体的单位和名称是什么？评价任务3：让学生回答相关问题，采用学生分享、生生互评的方式判断学生的课前预习情况，诊断和发展学生对微观粒子数量相关概念的理解水平。教师讲解：“物质的量”是科学上专门用来描述物质所含微粒数量的物理量。它把一定数量的原子、分子或离子等微观粒子与可称量的物质联系在一起，是沟通微观粒子与宏观物质之间的桥梁。中文中常用“堆”来为物质定量，而拉丁文中大量、堆积翻译为moles，这也正是物质的量的单位mol（摩尔）的来源，而符号n来自number（数量、数目）。教师播放化学历史视频：1971年，第14届国际计量大会规定，在0.012kg12C中含有的碳原子数量和1mol的任何粒子含有的粒子数量都是一样的，大约是6.02×1023。教师展示相关文献：2018年，第26届国际计量大会决定，不再以任何物质为标准，而以常数的方式定义“物质的量”，规定1mol任何粒子所含的粒子数量约为6.02×1023，称为阿伏伽德罗常数。为何不再以“0.012kg12C的原子数”作为标准来测量阿伏伽德罗常数呢？评价任务4：通过对化学概念发展史的学习，运用生生互评和学生自评的方式，诊断学生对视频信息和文献资料提供的信息进行归纳、总结的能力，培养学生体验“物质的量”这一概念变化所带来的学科价值和学科核心素养。教师讲解：化学历史是一部不断进化的现代史，我们现在所看到的化学是几代人坚持科研、攻克难关的成果。新的定義将物质的量与0.012kg12C之间的联系断开，而是直接给出一个常数，这降低了我们学习和理解“物质的量”概念的难度。展示资料卡片：国际单位制七大基础物理量（SI），略。教师讲解：物质的量是国际单位制的七个基本物理量中的一个。物质的量是一个专有名词，四个字是一个整体，不能拆开。它描述的是含有一定数目的微粒集体。微粒是指分子、原子、离子、电子、质子等。评价任务5：采用生生互评和学生自评的方式，诊断学生对已有信息的处理能力、提炼能力和口头表达能力，在评价中纠正学生的思维方向，发展化学思维模型。思考：判断以下说法正确与否，并陈述理由。教师讲解：1.1mol苹果（不对，不能指宏观物质）。2.3molO（对，指氧原子）。3.1mol氧（不对，指代不明）。4.2molH2O（对）。5.5mole（对）。6.1mol质子（对）。7.1.5molOH（对）。8.1mol钠元素（不对，元素是宏观概念，只能指微粒）。9.2molNaCl（对，特定组合）。教师总结：1.摩尔是物质的量的单位，只适用于微观粒子而不适用于宏观物质。2.微粒的种类一定要注明，如原子、分子、离子等，或以化学式表示。如2molH、1molH2、1.5molNaOH、1molOH-、1mole-等，但不能写成1mol氢气等形式。评价任务6：采用学生自评和生生互评相结合的方式，旨在评价学生在完成任务过程中的表现，诊断和提升学生的推理能力、归纳和总结能力，以及基于所学知识在宏观和微观之间构建转化模型的能力。【设计意图】该任务提供“物质的量”概念的发展过程，旨在为学生构建宏观物质与微观粒子数量之间的关系，完善宏观—微观计量模型，引导学生将新学到的物质的量相关知识归入已有的知识体系。通过练习，增强学生对物质的量、阿伏伽德罗常数等概念的理解和规律的应用，并从微观上引导学生对相关问题进行处理和分析，足使学生的思维向高阶思维迈进。3.完善计算模型，运用符号表征关键问题10：请大家思考，多少个微观粒子作为集体比较合适？1mol微粒有多少个微粒？完善模型（如图6所示）。例题重现：已知1mol微粒数目与0.012kg12C中含有的碳原子数量相同，而0.012kg12C是由许多微粒组成，已知一个碳原子质量为1.993×10-23g，求0.012kg12C中含有的碳原子数量？计算过程：[0.012kg1.993×10-23g][≈]6.02[×]1023教师总结：1.1摩尔的标准：1mol粒子集体所含粒子数≈6.02×1023。2.阿伏伽德罗常数：6.02×1023mol-1，符号为NA。（注意：阿伏伽德罗常数是一个物理量，单位是mol-1）教师出示习题训练：1.1molH2O中含有个（）水分子。2.3molCO2中有（）个碳原子（）个氧原子。3.2molNaCl中有（）个钠离子（）个氯离子。4.1.204×1024个氢气分子的物质的量是（）mol。关键问题11：物质的量（n）、微粒数（N）、阿伏伽德罗常数（NA）之间的转换关系是什么？请同学们归纳总结。引导：物质的量、阿伏伽德罗常数与粒子数之间的关系：n=N/NA。这个公式还能怎么改呢？完善模型（如图7所示）。【设计意图】本节课教学目的是让学生在实际生活情境中建立一个宏观物质的模型，然后引出用粒子数和阿伏伽德罗常数解决问题模型。通过课堂教学，帮助学生理解和认识物质的量及其相关概念和用途，并激发学生进行动态分析、推理、辨析和处理的能力，同时在学生自评和生生互评中不断纠正和完善，最终掌握物质的量的正确使用方法，进一步体会物质的量背后的科学态度和社会价值。课堂总结：在这节课中，我们了解了物质的量与阿伏伽德罗常数，也了解了相关的概念和应用。通过学习，我们掌握了利用粒子数和阿伏伽德罗常数解决微观粒子数量问