基于高阶思维培养的复习课教学

史菊英

摘要：以学生为主体，以发展高阶思维品质为目的，以“粗盐中可溶性杂质的去除”为例复习初中化学物质的分离提纯。将“物质的性质差异”作为切入点，巧用易错流程图案例将学生思维过程外显，引导学生自主学习和合作探究。通过策略和方法的迁移，使学生习得分析解决问题的方式方法，解决了分离提纯中思路混乱等问题。培养了学生的批判思维能力、分析综合能力、提炼思想方法的创新能力等高阶思维能力，构建了高效的复习课堂。

关键词：高阶思维;学生主体;性质差异;流程图;分离提纯

文章编号：1008-0546（2020）11-0071-04 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.11.018

一、问题的提出

著名教育学家布鲁姆和安德森等人提出人的思维可以分为记忆、理解、应用、分析、评价、创造等六个层次。在这些理念中记忆、理解、应用为低阶思维层次，而分析、评价、创造则为高阶思维层次。建构主义学者认为，学习的实质是学习者的主动建构。建构主义提倡在教师指导下的、以学习者为中心的学习。然而在复习课教学中，不少教师往往注重发挥自己的主导作用，课堂教学停留在知识层面的记忆和理解等低级思维层次，分析和评价等学生的高阶思维发展和培养却被遗忘。如何将“学生主体，教师指导，发展高阶思维”这一理念贯彻落实在复习课教学中，是化学教师面临的一个挑战。物质的分离提纯对于人类的生产、生活和科学研究具有十分重要的意义。在教学中，笔者发现物质的分离提纯在初中化学中不受重视，学生学习的内容少、不完整且不成体系。查阅文献发现以下几个问题：（1）学生学后对分离提纯的认识是零散的没有条理的，在对分离提纯流程图的分析中尚存在一定困难，思维的缜密性不够，考虑不全面。（2）教师大都特别重视对分离提纯操作上的讲解，而缺乏对物质分离提纯整体思想方法上的提炼和渗透。

二、基于“高阶思维培养”的“物质分离提纯复习课”教学理念

复习课不应该仅仅是知识的罗列，还应该有能力的攀升和方法的提炼。在复习课前学生心中其实已有零碎的知识储备，只是比较杂乱没有形成网络和方法。教师在课堂教学中应引导学生思维外显，使学生在综合、分析、评价的基础上，不断重构和修补自己的知识网络，最终形成完备的知识体系，能创造性地迁移解决新情景和新问题。本课以学生为主体，采用启发式教学，旨在通过思想方法的提炼帮助学生搭建解决问题的脚手架，以形成物质分离提纯的一般思路，提高科学探究能力和提升学科素养。主要体现在：（1）立足分离提纯的根本“性质差异”，统一物质分离提纯的物理方法和化学方法。通过角色转变，让学生做老师，对多个分离提纯流程图反复进行综合分析评价。使学生思维外显，自己提炼出流程图评价标准，提升探究能力和自我反思修正等高阶思维能力。（2）引导学生提炼思想方法，以期提高学生在陌生情境中迁移解决问题的能力。通过发展综合、分析评价等高阶思维能力将学生对物质分离提纯的认识从低级逐渐发展到高级，由碎片化的知识到系统化的知识，再到思想方法上的提炼。这样的知识网络和方法能力是学生自觉主动习得的，是符合学生思维发展规律的，学生理解更透彻，运用更熟练，具体理念如图1所示。

三、教学模型应用实录

1.物质分离提纯的物理方法

[情境1]伟大的科学家居里夫人一生中获得了两次诺贝尔奖，这两次都与物质的分离提纯有关。一次是在非常艰苦的条件下分离提纯镭盐发现了两种新的放射性元素，一次是因为分离出纯镭。在化学上，要鉴定和研究未知物质的结构与性质，必须得到纯净物，而我们所见到的各种物质通常是混合物。分离提纯是我们研究物质性质的基础，因此具有重要的意义。

[问题]请同学们回忆一下我们学习过哪些物质分离提纯的方法？为什么选用这种方法？这些方法都适合哪些物质的分离提纯呢？你能列表举例说明吗？

[学生]我们学习过滤法、蒸发结晶、降温结晶和蒸馏等方法，它们都是利用杂质与被提纯物质某方面物理性质的差异而将它们分离，归纳如表1所示。

设计意图：通过设问引导学生对已学习的物质分离提纯的方法进行归类，过滤、结晶、蒸馏等常用的方法都是根据物质的物理性质差异来进行分离的，建立起知识之间的联系。

2.物质分离提纯的化学方法

[情境2]有时候仅仅用物理方法来进行分离提纯是无能为力的。比如说下面的例子，我们要提纯氯化钠。括号内为杂质：NaCl（NaOH），NaCl（Na2SO4），NaCl（Na2CO3）。

[問题]从根本上来讲，杂质离子是什么？如何确定除杂试剂？你能归纳下分别使用了什么化学除杂方法？

[学生]先对物质组成成分进行对比分析，找出杂质离子分别是氢氧根离子、硫酸根离子、碳酸根离子。进而根据特征化学反应，除杂不引杂原则，分别确定除杂试剂，归纳化学除杂方法如表2所示。

设计意图：从物理方法解决不了的情境自然而然过渡到化学方法，将学生基于物质性质差异分离提纯的认识视角引导到基于结构差异。引导学生由宏观到微观认识除杂，体会从离子的角度看物质，从离子的角度看除杂。三个例子分别涵盖了典型的气化法、沉淀法和转化法，学生通过自己归纳总结加深了对常用的化学除杂方法的理解，将知识内化为素养和能力。

3.物质分离提纯流程图的分析评价

[情境3]实际上，我们经常用物质的分离提纯流程图来表达分离提纯过程。以粗盐中可溶性杂质的去除为例：我们需要由含有可溶性杂质MgCl2，CaCl2.Na2SO4的粗盐提纯NaCl。我们来看一些典型的分离提纯流程图案例，请大家讨论后来评价一下可行性并说明原因。

[问题]请先对比分析杂质离子是什么？选用什么除杂方法？

[学生]杂质离子分别是镁离子、钙离子和硫酸根离子，应选用沉淀法来除杂。

[问题]我们来看看如图2所示的案例一有没有问题？请小组讨论后来评价和批改。

案例一

[学生]讨论并完成对案例一的评价和批改如图3所示，案例一引入了新的杂质，并且对试剂的用量没有做说明。

[小结]这说明在书写流程图时所加的试剂要合适（除杂不引杂），试剂的用量也要合理。

[问题]在实际上生产生活中，为了除杂彻底，我们往往加入过量除杂试剂。我们再来看看如图4所示的案例二是否可行？

[学生]讨论完成对图4案例二方案的评价和批改如图5：案例二中过量的除杂试剂没有写出，也没有进行处理。最后无法得到纯净的氯化钠。

[小结]这说明在书写流程图时如果所加除杂试剂过量，过量的除杂试剂也必须进行处理。

[问题]我们再来看看如图6所示案例三和如图7所示案例四有没有问题？请对比案例三和四，看看二者有什么区别和联系？

[学生]讨论完成对案例三和案例四的评价和批改。案例三不可行，批改如图8所示。虽然过量氢氧化钠和过量的碳酸钠被稀盐酸除掉了，但是过量的氯化钡最终却无法处理，导致最后得到的氯化钠一定混有氯化钡。而案例四则是一个可行的方案。对比案例三和案例四，所加试剂和用量完全相同，区别仅仅在于交换了碳酸钠和氯化钡试剂的加入顺序。案例三

[问题]案例四和案例三对比仅仅是交换了两种试剂的加入顺序，为什么交换后就是一个正确的方案了呢？

[学生]因为交换了顺序以后，碳酸钠试剂一次同时除掉了钙离子和过量的钡离子。

[问题]你还有没有其它可行方案？请检查和修改你的流程图，小组讨论后和大家分享。

[小结]这说明当有多种杂质的情况下，书写流程图时，所加除杂试剂的顺序需综合考虑，顺序上要得当。

设计意图：在此选取典型易错案例进行交流，通过对流程图方案的反复分析评价将学生内在的思维过程外显。引发对分离提纯路线的思考，从案例一的分析评价自行提炼评价标准一“试剂要合适”和标准二“用量要合理”，从案例二的分析评价自行提炼评价标准三“过量要处理”，从案例三和案例四流程图的对比分析中，引发学生对有多种杂质离子时，必须考虑除杂试剂加入顺序的思考，也就是标准四“顺序要得当”。在分析、评价和综合中锻炼了学生思维的深度、广度以及严密性等高阶思维能力。

4.物质分离提纯思想方法的归纳和提炼

[问题]你掌握了物质分离提纯的一般思路吗？进行物质的分离提纯有哪些方法？它们之间有什么联系？设计物质的分离提纯流程图时应该注意哪些问题呢？请你用思维导图建立它们之间的联系。

[学生]在结构、性质、方法、标准之间建立联系初步形成物质分离提纯的一般思路如图9所示。

设计意图：让学生学会反思，引导学生不仅从知识角度，也要从方法的角度总结反思以及内化，提高学生的科学探究能力和学科素养。

四、教学思考与建议

新课程强调以学生为主体，强调学生主动参与、探究发现、交流合作的学习方式。但是长期以来，复习课都是以教师讲解回顾知识和学生大量练习作为教学的主要形式，不能有效地调动学生学习的主动性和积极性，不符合新课程标准。本课改变了传统复习课教学中教师灌输，学生被动记忆和运用的模式，在教学中，老师仅仅是“引导者”，学生才是主体。学生在不断反思修正中主动内化学习，思维层次逐渐由低阶走向高阶。不仅复习了知识还形成了方法和能力，培养和强化了思维能力和学科素养。主要体现在：

1.以学生为主体，构建高效复习课堂

让学生主动参与教学过程，使学生成为受教育的主体，让学生自主评价、自主质疑和交流。由于教学模式真正以学生为主体，学生感到上课有意思，能积极主动参与讨论，每个学生都得到了个性化的发展。在课堂中充分发挥了典型学案的作用，让学生转换角色当老师，在探索性的评价过程中不断发现问题。在评价中获得标准，体会思考严密、表达准确的重要性。

2.以发展高阶思维为目的，由知识课堂到智慧课堂

本节课把学生的思维充分调动起来，致力于锻炼综合、分析、评价等高阶思维能力，将教学从知识本位走向思想方法。化學思想方法是化学知识在更高层次上的抽象和概括，是在熟练的掌握基本知识后总结提炼出的一般规律和方法。教学中通过层层递进和引导迁移，让学生自己从“分离提纯的思想方法”这个角度来重新审视和梳理已有的知识，创造性地指导复习，由传统知识课堂走向智慧课堂。