高品質思維課堂教學模式的實踐研究

徐星 肖田苡 展軍顏 梁暉

摘 要：培養學生的高品質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思維課堂教學模式的步驟、特征及課堂表現，并以“物質的量”教學為例，探索高品質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的形成與發展。

關鍵詞：高品質思維；高中化學；教學模式；關鍵問題；物質的量

中圖分類號：G63 文獻標識碼：A 文章編號：0450-9889（2024）05-0102-06

《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］。這種模式強調教學評價對教學的重要性，對學生化學學科核心素養的形成和發展有一定的促進作用。學生在面對抽象概念和處于“最近發展區”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，促進學生思維發展，進而促進學生化學學科核心素養的形成與發展。

一、問題提出

一個人終身發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展?；瘜W學科既是現實社會的知識體系，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思維定式，形成認知水平較高的高品質思維，從而更好地發展學生的思維能力。筆者通過對2023年高考藍皮書的研究發現，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，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，以辯證的態度接納相關證據和知識，進而將知識內化為己用。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思維。因此，教師要在課堂教學中創設有利于學生參與和發展的教學環節，進而全面發展學生的思維能力。

二、高品質思維課堂教學模式

高品質思維教學指在新課標的指導下，實現高質量的課堂教學，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）高品質思維課堂教學模式的步驟

教學模式是一種相對穩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?，課堂教學模式應更加注重學生高品質思維的發展。由此，筆者嘗試構建高品質思維課堂教學模式，它以真實情境為課堂基調，以問題為主線，以即時評價為手段，以團隊學習協作為平臺，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，高品質思維課堂教學模式主要為：在學生已經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，促進高品質思維的發展，同時進一步修正完善模型，實現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、發展力的問題和有客觀性、驅動性、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展，達到更高層次的思維認知水平（如圖2所示）。

（二）高品質思維課堂教學模式的特征

高品質思維課堂教學模式主要有四點特征：一是展現核心素養的情境。這種情境具有展示性、思維挑戰性、真實有趣性和體現核心價值的特點，能夠引起學生的共鳴，滿足學生的“最近發展區”。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、系統性、整合性和啟發性等特點。三是發展核心素養的評價。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，能針對性地發展自身的不足。四是培養思維能力的教學環節。這種環節具有過程化、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象。

（三）高品質思維課堂教學模式的課堂表現

高品質思維課堂教學模式能夠推動學生思維的發展，具體表現為：首先，學生能夠將思維外顯化，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變，能更靈活地應對不同的問題，從而由靜態思維向動態思維轉變。最后，學生也能夠由結果思維向過程思維轉變，更好地理解知識。學生從低階思維到高品質思維躍遷，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的，但是學生需要的知識具有動態意義，需要通過符號進行表征，具有邏輯形式和現實意義。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。課堂上的提問環節也必不可少，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、發現新的規律，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展方向。

三、教學實例

（一）教學內容分析

高中一年級學生需要學習新的定量分析內容——“物質的量”。這一概念涉及多個基本概念，如阿伏伽德羅常數、摩爾質量等，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和微觀物質的重要橋梁，為后續學習元素化合物、原電池、水解等內容打下基礎。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“物質的量”的單位“摩爾”。

2.構建宏觀物質與微觀粒子之間的模型，通過比較、類比、歸納、證據推理、模型認知等思維活動，掌握阿伏伽德羅常數等基本概念，培養宏觀辨識與微觀探析的核心素養，從“物質的量”層面上認識定量研究化學問題的意義。

3.通過“物質的量”概念認識物質的組成及其化學變化，掌握運用“物質的量”“阿伏伽德羅常數”和“粒子數”之間的關系進行簡單運算的方法，從定量的角度認識物質的組成及其化學變化。通過“物質的量”概念認識物質的組成及其化學變化，了解宏觀物質與微觀粒子之間的相互關系。

4.通過閱讀“物質的量”發展歷史，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度。

（三）教學重難點

教學重點是掌握“物質的量”的概念，構建“物質的量”轉化關系模型，感受宏觀與微觀相結合的思想。

教學難點是掌握“物質的量”“阿伏伽德羅常數”“粒子數”三者之間的轉換關系。

（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、數目大的物體轉化為體積小、數目小的物體（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粒大米的質量？（提示：1千克大米約40 000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，即可以將質量大的物質拆分成質量小的物質進行計算，也可以將質量小的物質集合起來轉化為質量大的物質。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，發展證據推理與模型認知的核心素養。

【設計意圖】從生活中的實際問題引入課堂內容，以激發學生的學習興趣，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，在此過程中發展學生的證據推理和模型認知核心素養。引導學生通過“化整為散”的思路，在生生互評、自評的過程中，把宏觀物質的度量思路遷移到微觀物質的“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：從微觀角度可以發現，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生了2個水分子。宏觀角度是4g H2和32g O2反應生成了36g H2O，那么這里的4g H2究竟含有多少氫分子呢？32g O2含有幾個氧分子？36g H2O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量、體積等，但這些物理量都是用于計量宏觀物質，對于微觀物質，我們應該怎么計算它的個數呢？

教師引入：研究表明，一滴水中含有約17 000萬個水分子，即使分秒不停，人的一生也難以計數。

關鍵問題5：由水分子組成的水是大家非常熟悉的物質，那我們如何快速知道1滴水（0.05ml）有多少個水分子呢？

教師提示：要知道水分子的數量和水的質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）和宏觀物質（如質量）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和宏觀質量的關系？這其中又有哪些“關聯”呢？根據所學知識可知，微粒觀察困難、稱量困難，而宏觀物質看得見、易稱量，可以根據前面的“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的計量單位；引導學生通過尋找微觀粒子與宏觀物質之間的關系，使用“集合”模型進行遷移并解決問題，發展學生解決微觀問題的多向思維和動態思維。評價方式包括學生分享、同伴互評和教師點評，旨在診斷和發展學生利用模型解決宏觀物質和微觀粒子之間轉化關系的理解能力。

【設計意圖】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：經過科學家的反復研究，將“可稱量的物質”和“可數粒子”連接起來的橋梁作為一種物理量，這個橋梁叫作“物質的量”。

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，診斷和發展學生對微觀粒子數量相關概念的理解水平。

教師講解：“物質的量”是科學上專門用來描述物質所含微粒數量的物理量。它把一定數量的原子、分子或離子等微觀粒子與可稱量的物質聯系在一起，是溝通微觀粒子與宏觀物質之間的橋梁。中文中常用“堆”來為物質定量，而拉丁文中大量、堆積翻譯為moles，這也正是物質的量的單位mol（摩爾）的來源，而符號n來自number（數量、數目）。

教師播放化學歷史視頻：1971年，第14屆國際計量大會規定，在0.012kg 12C中含有的碳原子數量和1mol的任何粒子含有的粒子數量都是一樣的，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，不再以任何物質為標準，而以常數的方式定義“物質的量”，規定1mol任何粒子所含的粒子數量約為6.02×1023，稱為阿伏伽德羅常數。為何不再以“0.012kg 12C的原子數”作為標準來測量阿伏伽德羅常數呢？

評價任務4：通過對化學概念發展史的學習，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，培養學生體驗“物質的量”這一概念變化所帶來的學科價值和學科核心素養。

教師講解：化學歷史是一部不斷進化的現代史，我們現在所看到的化學是幾代人堅持科研、攻克難關的成果。新的定義將物質的量與0.012kg 12C之間的聯系斷開，而是直接給出一個常數，這降低了我們學習和理解“物質的量”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：物質的量是國際單位制的七個基本物理量中的一個。物質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目的微粒集體。微粒是指分子、原子、離子、電子、質子等。

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）。

2. 3mol O（對，指氧原子）。

3. 1mol氧（不對，指代不明）。

4. 2mol H2O（對）。

5. 5mol e（對）。

6. 1mol質子（對）。

7. 1.5mol OH（對）。

8. 1mol鈉元素（不對，元素是宏觀概念，只能指微粒）。

9. 2mol NaCl（對，特定組合）。

教師總結：1.摩爾是物質的量的單位，只適用于微觀粒子而不適用于宏觀物質。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2mol H、1mol H2、1.5mol NaOH、1mol OH-、1mol e-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，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化模型的能力。

【設計意圖】該任務提供“物質的量”概念的發展過程，旨在為學生構建宏觀物質與微觀粒子數量之間的關系，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，增強學生對物質的量、阿伏伽德羅常數等概念的理解和規律的應用，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：已知1mol微粒數目與0.012kg 12C中含有的碳原子數量相同，而0.012kg 12C是由許多微粒組成，已知一個碳原子質量為1.993×10-23g，求0.012kg 12C中含有的碳原子數量？

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≈6.02×1023。

2.阿伏伽德羅常數：6.02×1023mol-1，符號為NA。

（注意：阿伏伽德羅常數是一個物理量，單位是mol-1）

教師出示習題訓練：

1. 1mol H2O中含有個（ ）水分子。

2. 3mol CO2中有（ ）個碳原子（ ）個氧原子。

3. 2mol NaCl中有（ ）個鈉離子（ ）個氯離子。

4. 1.204×1024個氫氣分子的物質的量是（ ）mol。

關鍵問題11：物質的量（n）、微粒數（N）、阿伏伽德羅常數（NA）之間的轉換關系是什么？請同學們歸納總結。

引導：物質的量、阿伏伽德羅常數與粒子數之間的關系：n=N/NA。這個公式還能怎么改呢？

完善模型（如圖7所示）。

【設計意圖】本節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的模型，然后引出用粒子數和阿伏伽德羅常數解決問題模型。通過課堂教學，幫助學生理解和認識物質的量及其相關概念和用途，并激發學生進行動態分析、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，最終掌握物質的量的正確使用方法，進一步體會物質的量背后的科學態度和社會價值。

課堂總結：在這節課中，我們了解了物質的量與阿伏伽德羅常數，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和阿伏伽德羅常數解決微觀粒子數量問題的模型，同時也理解了物質的量的概念和用途。希望同學們在日常生活中靈活運用所學知識，進一步提升自己的科學素養。

構建模型：物質的量、阿伏伽德羅常數知識模型如圖8所示。

總結提升：物質的量、阿伏伽德羅常數認識模型如圖9所示。

關鍵問題12：怎么知道1g水含有多少個水分子？

【設計意圖】以總結的方式，讓學生鞏固物質的量是一種國際單位的知識，也掌握了對微觀物質采用“集合”模型解決化學問題的思想。幫助學生認識物質的量是宏觀物質和微觀計量的中間關系，從而自主構建認知模型，內化知識。通過歸納、分析增強學生的思維能力；通過提問“怎么知道1g水含有多少個水分子”，引發學生對宏觀計量中的“質量”與微觀計量中“物質的量”之間關系的思考，并為學會宏觀、微觀計量上的相互轉化做鋪墊。

四、教學反思

本課所涵蓋的“物質的量”概念既復雜又抽象，知識點分散，學生難以銜接。為了幫助學生理解宏觀和微觀物質計量之間的中間關系，我們使用現實生活中的場景來呈現課程，并開發了一個思維模型，該模型需要將較大的物體分解成更小的單位進行宏觀測量，并基于集合的方法進行微觀物質的測量。

在教學過程中，我們提出了不同層次的問題，并對學生的回答給予有針對性的反饋，強調了培養主動思維習慣和優化解決問題策略的重要性。我們通過鼓勵學生開發自己的模型來理解“物質的量”和阿伏伽德羅常數，旨在促進知識的內化，提升他們總結和分析信息的能力。

總之，高品質思維課堂教學模式優先考慮了學生思維能力的發展。通過將基于場景的教學、解決問題和評價融入課堂，學生可以真正理解和體驗現實生活中的現象，而不僅僅是記憶概念。在思考和回答問題的過程中，學生可以發展自己的溝通能力，磨練自己的思維能力，并利用模型構建技術將復雜的問題轉化為可解決的模型，從而提升他們解決問題的能力和自主學習的能力。這種方法促進了學生化學核心能力的發展，并增強了學生的化學學科核心素養。

參考文獻

［1］中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2020.

注：本文系2022年度廣西教育科學規劃課題“核心素養靶向新高考原創試題命制的實踐研究”（2022ZJY2332）、2023年度廣西教育科學規劃課題“靜態分析的動態耦合視域下試題難度調控機制的實踐研究”（2023ZJY097）、2022年度南寧市教育科學“品質課堂”建設專項課題“思維可視化靶向高品質思維課堂的構建與評價研究”（2022PZKT002）的研究成果。

（責編 林 劍）