邱惠芬

【摘要】基于思维外显的教学是素养为本的课堂教学的需求。本文以蜡烛燃烧为载体的一系列探究实验，阐述教学中教师如何演绎学生思维外显过程，使学生循着化学学科思维方法进行学习，使学生思维外显让过程可刻画、可测量、可调控。

【关键词】蜡烛燃烧;思维外显

以素养为本的课程改革下，课堂上教师不仅仅关注学生是否记住某个知识点或者能完成什么样的题型，更要关注学生对于知识形成过程的理解。很多专家提出学科知识应从碎片化转向整体化、结构化;知识的结论为本转向思维外显……相继而来的是有关思维或高阶思维的研究应运而生，如思维评价指标体系、思维外显特征、思维行为特征和行为动词……思维是内隐的，如何使学生的思维外显出来？这些研究无疑对我们研究学生的思维外显提供很好的理论基础，但每个学科的思维外显教学都有各自学科的特征。教师外显的学科思维必须从学科的角度，融合学科的核心素养、基本观念和基本思维方式，让学生循着可视化的学科思维进行学习。基于思维外显的教学，教师要通过语言表达方式或借助思维描述工具将自己的思维过程呈现出来，将化学学科思维如何应用在学习的过程中，使其内隐转为外显，让学生意识到自己与他人的思维方式的差异，了解自己的思维方式，取长补短，培养学生化学学科思维能力。本文以蜡烛燃烧为载体的一系列探究实验，阐述教学中教师如何演绎学生思维外显过程，使学生循着化学学科思维方法进行学习，打破学生的思维黑箱，强化对学生思维的诊断和修正，达到真正意义上的学生思维外显。

一、蜡烛燃烧，外显学生研究学习化学的思维

义务教育人教版教科书《化学》九年级第一单元课题2“化学是一门以实验为基础的科学”中有“对蜡烛及其燃烧的探究实验”，设计这一探究实验的目标是：突出实验探究过程中的观察和描述，重点培养学生观察实验、记录实验现象的方法;学习物质的性质、物质的变化、物质变化过程以及对结果的解释和讨论，对化学学习方法进行指导。观察时运用除味觉以外的所有感官，对蜡烛在点燃前、燃着时和熄灭后的三个阶段进行有序观察，外显思维实验探究过程如下图1，让学生体会研究物质性质的几个维度，研究物质变化的几个维度，形成研究物质及其变化的思维而不是零散的知识碎片。

【探究实验1】对蜡烛及其燃烧的探究实验

这也是初中教材第一次出现探究实验且在探究实验完成后，书写实验报告，让学生初步学习观察和描述化学实验的方法，明晰在研究物理变化时的思维怎样？在研究化学变化时的两个阶段：变化时的观察点是什么？变化后的观察点是什么？关注描述的科学规范，并通过观察和分析得出结论，学习填写探究（或实验）报告，从而了解关注物质性质及其变化过程等思维外显。

二、蜡烛燃烧，外显宏观辨识与微观探析思维

《普通高中化学课程标准》明确提出：化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学精神与社会责任”5个维度，这5个维度在学习中各有侧重，相辅相成。在化学教学过程中如何外显核心素养思维，使素养思维可描述、可测量、可调控？以人教版《化学》九年级第三单元课题1“分子与原子”中分子的概念为例，以科学探究为教学活动主线，外显分子模型在分析化学问题的作用，在探究过程中外显宏观辨识与微观探析思维。

在“分子与原子”这一课题中学生将从化学的视角认识物质，对微观世界进行一系列的探究活动，但在分子概念形成中只是通过简单实例分析：由分子构成的物质，分子是保持其化学性质的最小微粒。这在一定程度上学生是记住分子的概念，使概念结论化，并没有形成宏观辨识与微观探析思维。若借助“蜡烛燃烧与熄灭的探究实验”，对宏观现象进行微观分析，帮助学生理解“由分子构成的物质，分子是保持物质化学性质的最小粒子，真正落实核心素养的学习思维。外显思维实验探究过程如下图2：

【探究实验2】蜡烛燃烧与熄灭的探究实验

实验过程：1.点燃桌面的蜡烛，待安静燃烧之后用烧杯缓缓罩上去，观察火焰情况;2.待蜡烛即将熄灭的时候，迅速提起烧杯，观察火焰变化情况;3.待蜡烛恢复安静燃烧之后再用烧杯缓缓罩上去，直至其熄灭。

从实验步骤→宏观实验现象→微观探析→模型图析→结论的宏观辨识与微观探析如下表1：

宏观辨识与微观探析让学生能从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化，上述实验用简单直观的实验证明分子的概念，并用浅显的模型图解析分子的性质，在让学生画图析过程中，明显可以观察学生的思维过程在图中的展现，从宏观和微观相结合的视角分析概念、习得概念。而在物质的性质和变化教学中也要不断外显宏观辨识与微观思维，以人教版《化学》九年级第六单元课题3“二氧化碳和一氧化碳”中二氧化碳的物理性质为例，外显思维实验探究过程如下图3：

【实验探究3】探究二氧化碳的密度：将二氧化碳气体慢慢倒入烧杯

从实验步骤→宏观实验现象→微观探析→模型图析→结论的宏观辨识与微观探析思维如下表2：

三、蜡烛燃烧，外显证据推理与模型认知思维

外显证据推理与模型认知思维，首先需要有大量的事实（实验）证据，让学生在事实（实验）证据基础上提出可能的假设，通过探究实验，在实验过程收集证据，并进行分析推理加以证实或证伪;建立观点假设、证据和结论之间的先后逻辑关系;其次形成通过收集证据、实验探究、分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立模型。能运用模型解释化学现象和问题，揭示现象和问题内在的本质和规律。以人教版《化学》九年级第七单元课题3“实验活动3 燃烧的条件”中利用蜡烛和烧杯（或选择其他用品），设计一个简单的实验，说明燃烧的条件之一：需要有氧气（或空气）为例：

【实验探究4】方案1：点燃蜡烛，片刻后将烧杯罩在蜡烛的火焰上方，由远及近向火焰慢慢移动如图4。观察火焰逐渐熄灭的过程。说明燃烧需要氧气（或空气）。

【实验探究5】方案2：点燃A、B、C三支蜡烛，在A蜡烛上扣一只烧杯，B、C两只蜡烛分别放在烧杯中，然后在C蜡烛烧杯中加适量的碳酸钠和稀盐酸如图5，观察现象。

学生通过自己的实验活动进一步构建燃烧条件的模型，在实验过程中运用控制变量的思维方法，如方案2中A、B对比说明燃烧需要的条件是什么？若B、C同样证明此条件，并且时间短现象明显，可以向烧杯C中最好加入固体、液体是什么？探究实验的思维就外显了。通过收集实验证据，进行分析推理进一步建构模型，并通过模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。同样应用燃烧条件模型迁移构建灭火原理模型，并进行实验设计，如人教版《化学》九年级第七单元课题1“燃烧与灭火”中灭火原理探究实验，同样是上图5的实验装置，通过科学探究构建灭火原理的模型，接着也可以设计成“灭火大比拼”实验活动：如何熄灭桌上的蜡烛呢？提供的物品：烧杯、细沙、湿布、碳酸钠、喷壶、扇子、剪刀、稀盐酸等，在探究中还可以引入生活中一些常见的现象，让学生通过生活中的真实场景收集证据来理解推理化学原理，通过模型解释化学现象。构建的燃烧条件模型如图6，构建的灭火原理模型如图7。

思维外显教学对教师是一个新的挑战，长久以来习惯于双基的课堂教学，而素养为导向的课堂教学亟需“思维外显”。这就需要教师转变教学观念，意识到化学教學不再是对化学知识的记忆和重现，而在于化学学科思维外显，怎样更好地与学生进行思维交流，循着学生的认知特点发展学生的思维，实现化学学科教育价值，体现核心素养为导向的化学教与学。