摘 要：探究結(jié)構(gòu)化思維在高中化學綜合實踐活動中的應用，以“菠菜補鐵”為例，詳述了結(jié)構(gòu)化思維在探究主題的篩選、分析、管理及展示等環(huán)節(jié)的作用，發(fā)現(xiàn)其有效提升了學生的學習成效、促進了教師在教學設計和問題解決方面能力的提升。預測了化學教育的未來趨勢，提出了結(jié)構(gòu)化思維的實施策略。這一教學模型有望引領高中化學綜合實踐活動教學向前發(fā)展。

關鍵詞：結(jié)構(gòu)化思維；高中化學；綜合實踐活動；教學策略；學習成效

文章編號：1005-6629（2024）09-0047-08

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

1 問題的提出

1.1 高中化學綜合實踐活動面臨的問題

2017年中華人民共和國教育部印發(fā)了《中小學綜合實踐活動課程指導綱要》。綱要指出，要從學生的真實生活和發(fā)展需要出發(fā)，從生活情境中發(fā)現(xiàn)問題，轉(zhuǎn)化為活動主題。通過探究、服務、制作、體驗等方式，培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)^［1］?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（2017年版）》也提出，中學階段要開展“STSE［科學（Science），技術（Technology），社會（Society），環(huán)境（Environment）的英文縮寫］綜合實踐”主題教學活動^［2］。

雖然綜合實踐活動已成為當前教育研究的熱點，但在應用于高中化學教育時，仍存在不少問題。教師在確定活動主題和具體執(zhí)行方面感到困惑，缺乏明確的指導原則和綜合規(guī)劃能力。學生在這種模式下往往缺乏明晰的目標感和系統(tǒng)的思維方式，對于化學概念和認識路徑的理解比較膚淺，沒有形成有效的解決問題的策略。針對這些挑戰(zhàn)，如何運用結(jié)構(gòu)化思維進行改革與提升是目前教育研究的關鍵問題^［3］。

1.2 結(jié)構(gòu)化思維的引入

結(jié)構(gòu)化思維利用問題的導向和強邏輯性將散亂的信息條理化，提煉出清晰的知識體系，為學生解決真實、復雜的問題提供強有力的分析框架，繼而培養(yǎng)學生思維的條理化，在理論與實踐相結(jié)合的過程中，形成結(jié)構(gòu)化的認知觀和方法觀，提升學生的關鍵能力。

高中化學綜合實踐活動的結(jié)構(gòu)化教學（如圖1所示），涉及主題確立、教學組織和全域評價，形成連貫遞進的教學模型，優(yōu)化了教與學策略，確保了教學效果的最大化。有序而系統(tǒng)的思維范式可以引發(fā)學生自主調(diào)用模型來分析問題、解決問題，更能在真實、復雜情境中深化學科知識，跨越學科界限，形成可遷移、可應用的跨學科思維模型，繼而加強學生對學科觀念的持久理解，促進核心素養(yǎng)的全面發(fā)展，最終實現(xiàn)教育的長遠目標——學科育人。

2 結(jié)構(gòu)化思維在高中化學綜合實踐活動中的應用

2.1 結(jié)構(gòu)化思維在探究活動主題確立中的作用

結(jié)構(gòu)化思維對探究活動主題的確立具有重要作用，可確保主題選擇的準確性與合理性。

2.1.1 在價值觀引領下的結(jié)構(gòu)化分析

探究活動主題在價值觀引領下的結(jié)構(gòu)化分析如圖2所示?；瘜W學科的價值觀，不僅為活動研究方向的確定提供基石，更可以確?；顒映休d的社會責任感與深遠意義。它通過設定明確的背景，強調(diào)教學目標應關注學生價值觀的形成和對科學、社會及環(huán)境的責任感，引導活動主題的選擇既要促進個體的全面發(fā)展，也要回應社會需求。使活動主題不僅與教育目標相匹配，深化對關鍵問題的理解，更要促進學生運用適當?shù)闹R解決挑戰(zhàn)性問題。

如表1所示，活動主題的結(jié)構(gòu)化分析，應盡可能從多個維度進行對標落實，以確保該主題有可探究的價值。結(jié)合《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》及教材，找到必備知識與社會實際問題的相關性，以及能夠滿足綜合實踐活動的特征，如跨學科特征、實踐操作性特征以及與學生興趣點的吻合等特征。

2.1.2 對活動主題的可行性進行結(jié)構(gòu)化評估

利用結(jié)構(gòu)化思維為活動主題的可行性提供一個評估框架，如圖3所示，分別從優(yōu)勢、劣勢、有利及不利因素對“菠ghlrF5TSnU9tJjUtogAAEw==菜能否補鐵”活動主題進行多角度評估，在每一個角度的評估過程中開展頭腦風暴，保證全面、系統(tǒng)的分析，重點關注其劣勢與不利因素，考慮教師能否通過搭建支架進行規(guī)避，使決策過程更加透明化、系統(tǒng)化，同時有利于提升活動成功的概率。

通過綜合評估，其優(yōu)勢和有利因素均超出劣勢和不利因素，且存在的困難和挑戰(zhàn)均可通過搭建支架解決，可確認本活動可行。以“菠菜能否補鐵”綜合實踐活動為例，教師可以搭建的理論知識支架有：提供關于鐵的生物可利用性、菠菜中鐵的形態(tài)以及人體對鐵的吸收和代謝的基礎知識；學習資源支架有：提供科學文獻以及相關研究報告，幫助學生更深入地理解菠菜補鐵的科學原理。外部資源有：如市場資源，可采購市場上不同類型和來源的菠菜樣本，以用于實驗和分析；如行業(yè)專家或?qū)W者，組織講座或研討會，邀請營養(yǎng)學、化學或相關領域的專家為學生解答疑問和分享經(jīng)驗。

2.2 結(jié)構(gòu)化思維在導引課框架設計中促進學習觀的形成

學習觀是我們對學習本質(zhì)、目的、過程、策略的理解與看法。這是個人關于如何學習、為什么學習的一系列信念和理念的總和，這些信念和理念影響了我們的學習態(tài)度、方式以及效果。

在綜合實踐活動過程中，導引課作為一個重要的環(huán)節(jié)起著關鍵作用。它是學習的第一步，能夠激發(fā)學生的興趣，幫助學生構(gòu)建整體的學習框架，引導學生如何展開探究式學習。以菠菜補鐵綜合實踐活動為例，利用結(jié)構(gòu)化思維進行導引課的框架設計如圖4所示。

以結(jié)構(gòu)化思維驅(qū)動的導引課框架設計，有助于學生逐步形成建設性、多維度和自我驅(qū)動的學習觀，有效促進學生發(fā)散思維與辯證思維的形成，最終使學生能夠更好地適應不斷改變的社會環(huán)境，應對未來生活中的各種挑戰(zhàn)。

2.3 結(jié)構(gòu)化思維在活動探究中促進學習觀的形成

建構(gòu)主義認為學習過程是學生自己主動構(gòu)建知識的過程。以“菠菜能否補鐵”綜合實踐活動為例，如圖5所示，應用結(jié)構(gòu)化思維引導學生像科學家一樣去思考，主動建構(gòu)知識，形成活動探究過程中“觀察-假設-預測-查文獻-設計方案-類比優(yōu)化方案-實驗實施-收集證據(jù)-認知沖突-探查原因-再次優(yōu)化方案-實驗驗證-得出結(jié)論”的任務驅(qū)動性及思維程序性的分析路徑，并且在得出結(jié)論“菠菜中含有鐵元素，但其含量較低，不能滿足人體對鐵元素的需求”之后，能夠引發(fā)學生主動思考新的問題：“如何科學補鐵？”將問題鏈引向更廣泛知識領域的探索，比如鐵在人體中的代謝以及如何調(diào)理飲食等。

活動探究過程中，學生能夠主動獲取知識，從假設菠菜中含有鐵元素開始，從元素視角認識到鐵及其化合物的多樣性，從類別視角認識到含鐵微粒的物理通性，結(jié)合菠菜可食用性得出可能含有Fe²⁺、Fe³⁺，而通過查閱文獻又發(fā)現(xiàn)菠菜中含有非血紅素鐵且含有葉綠素、維生素C等多種復雜成分，為菠菜的預處理帶來了挑戰(zhàn)。學生以除雜與酸化法實現(xiàn)含鐵離子在溶液中的富集為目的，從類別視角及化合價等角度設計并分析預處理方案，其中針對灼燒法對環(huán)境存在較大污染且耗能多、耗時長等缺陷進行實驗改進，改用濃硝酸氧化法實現(xiàn)除雜與Fe³⁺的富集，再從“價-類”二維角度、結(jié)合特性檢驗法進行Fe²⁺、Fe³⁺的定性檢測和定量檢測，最終建構(gòu)起“物質(zhì)性質(zhì)與轉(zhuǎn)化”的學科大概念。

學生通過對真實問題結(jié)構(gòu)化的思考和理解，逐步建立自己的學習觀。通過厘清真實情境中互相關聯(lián)的核心知識，構(gòu)建起鐵及其化合物的系統(tǒng)化知識?；诮Y(jié)構(gòu)化思維的探究活動，讓學生形成了積極的學習觀，更主動尋求知識，解決問題，辨識和批判性思維能力得到提升，體會到學習的本質(zhì)是一個探索未知、解決問題的過程。因此，結(jié)構(gòu)化思維有助于學生理解學習的長期價值和自己在學習過程中的主體地位，有利于發(fā)展學生的學習觀。

2.4 結(jié)構(gòu)化思維在展示課中發(fā)展學生的評價觀

活動評價應突出發(fā)展導向，既要重結(jié)果也要重過程，科學而全面地進行反饋與激勵。而傳統(tǒng)的綜合實踐活動展示課往往存在評估不全面、學生參與度低、內(nèi)容缺乏深度等問題。

應用結(jié)構(gòu)化思維可以融合過程性、表現(xiàn)性、總結(jié)性評價，形成活動評價的整體性和結(jié)構(gòu)性的框架結(jié)構(gòu)。明確展示課的參與主體、參與時間節(jié)點、展示流程、展示內(nèi)容、主題論證，最終形成“可遷移、可應用的思維模型”。在“學生展示→組間點評→組間質(zhì)疑→教師追問→教師點評”的互動評價模式中，保證了展示內(nèi)容的全面性、思維邏輯的清晰性，促進學生互相溝通、自我表達能力的提升。

這種評價模式讓學生感受到評價是學習過程的一部分，旨在促進個人的成長和發(fā)展，而不僅僅是對學習成果的評價，提高學生對評價的認識。如圖6所示，以“菠菜能否補鐵”綜合實踐活動展示課為例，要求重點闡述實驗方案、實施過程以及對實驗探究過程中遇到問題時的解決方法與策略，注重核心知識與問題解決的關聯(lián)性以及思維模型的建構(gòu)，在反思與自評中深化對知識的理解，在質(zhì)疑與追問中實現(xiàn)深度思維，在遷移中提升應用能力，從而發(fā)展學生化學學科核心素養(yǎng)。

3 結(jié)構(gòu)化思維對高中化學綜合實踐活動成效的增強

應用結(jié)構(gòu)化思維在高中化學綜合實踐活動中對學生的學習產(chǎn)生了顯著影響。

實踐活動策劃的思維路徑變得清晰，強化了解決問題的能力。結(jié)構(gòu)化思維的應用使學生在面對真實、復雜問題時，能夠有條不紊地進行問題的界定及拆解，形成清晰且操作性強的思維路徑，提高執(zhí)行力。結(jié)構(gòu)化思維訓練學生著眼于問題的本質(zhì)，鎖定關鍵點，形成切實可行的解決策略。

有利于學生整體觀念及結(jié)構(gòu)化思維的形成。結(jié)構(gòu)化思維幫助學生提高了對化學知識的整體認知和本質(zhì)識別，將微觀組成、物質(zhì)性質(zhì)和宏觀現(xiàn)象融為一體，從而在多尺度層面上深入理解化學知識，如圖7（a）展示的是導引課上學生的方案設計圖，形成問題識別-過程分解-物質(zhì)微觀轉(zhuǎn)化（化合價角度、類別角度）的結(jié)構(gòu)化分析框架。經(jīng)過批判性思考以及評價實驗操作或?qū)嶋H轉(zhuǎn)化的可行性，鼓勵學生思考如何進一步改進實驗設計，得到了修正后的設計圖即圖7（b）。在探究課上，通過實踐操作，反思方案設計，進一步實現(xiàn)了兼顧理想轉(zhuǎn)化（價-類二維）、實踐轉(zhuǎn)化（實驗分離與提純）、工程轉(zhuǎn)化（綠色環(huán)保、原子經(jīng)濟性、成本等）多視角評價的結(jié)構(gòu)化思維模型圖，如圖7（c）。

模型建構(gòu)意識與能力增強。綜合實踐活動的各個環(huán)節(jié)中，結(jié)構(gòu)化思維都起到了建立嚴謹?shù)倪壿嬯P系的框架作用，潛移默化地培養(yǎng)了學生的建模意識，同時也讓學生感受到模型建構(gòu)的價值與意義——通過綜合實踐活動，形成了可遷移、可應用的思維模型，可解決某一種類型的問題。例如，進行“菠菜能否補鐵”的綜合實踐活動中經(jīng)歷了實驗探究課后，學生可以根據(jù)自己的理解，結(jié)合批判性思維構(gòu)建出檢驗植物中某種元素的方法模型，如圖7（d）。

4 教學建議

4.1 教學設計應以結(jié)構(gòu)化問題為導向

本研究的主題為“菠菜能否補鐵”，教師應引導學生確立明晰的問題設定，將此問題拆解為一系列的子問題，如“菠菜中是否含有鐵”“菠菜中含有多少鐵”“菠菜中的鐵能否被人體吸收”“菠菜中的鐵是否滿足人體的需求”等組合式（或結(jié)構(gòu)化）問題。這種清晰的問題拆解，有助于學生進行針對性的研究和探索。

4.2 促進學生自主學習和結(jié)構(gòu)化思維的靈活應用

鼓勵學生在綜合實踐活動過程中，自主收集資料、設計實驗方案，并在教師的引導下進行深入學習和探究。如在“菠菜能否補鐵”的活動中，學生可以自行查找菠菜含鐵元素的化學知識，加強化學原理的理解和應用，甚至進一步改進和優(yōu)化實驗方案，實現(xiàn)自主學習，鼓勵學生養(yǎng)成畫思維導圖的習慣，能夠不斷反思、優(yōu)化，建構(gòu)不同類型的真實問題的思維模型，促進結(jié)構(gòu)化思維的靈活運用。

4.3 結(jié)構(gòu)化的反饋和評價

不僅要注重結(jié)果，更要注重過程。分析和考察學生在綜合實踐活動過程中的投入程度、解決問題的方法和團隊合作的能力。以“菠菜能否補鐵”為例，應注意收集學生在整個活動實施過程中發(fā)展的結(jié)構(gòu)化思考能力、問題解決能力，以及團隊協(xié)作能力等的反饋，用于評價學生的整體表現(xiàn)。

4.4 加強教師的教學能力和專業(yè)素質(zhì)

教師要具備綜合實踐活動的指導能力，能夠引導學生進行結(jié)構(gòu)化思維，組織和開展綜合實踐活動。因此，教師也需要持續(xù)的專業(yè)發(fā)展和學習，以便跟上教育發(fā)展的最新動向，提供最有效的指導。

綜上所述，結(jié)構(gòu)化思維對綜合實踐活動在高中化學教學的策劃和實施具有重要的意義。它不僅對教師形成綜合實踐活動的策劃與實施模型、評估與改進模型等具有很強的指導意義，而且對學生認知觀、方法觀、學習觀和評價觀的形成同樣具有很強的指導作用。我們相信，通過更深入地理解和應用結(jié)構(gòu)化思維以及綜合實踐活動的學習方法，可以在高中化學教學中取得更好的教學效果，它將具有重要的應用價值和發(fā)展前景。

參考文獻：

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