学生高阶思维能力在初中科学教学中的培养策略

唐松韬

（杭州师范大学附属乍浦实验学校，浙江 平湖 314201）

一、引言

提升学生科学素养，培养学生的思维能力，特别是培养学生的高阶思维能力，是每一个科学教师的责任。《初中科学课程标准》明确提出：“科学课程以提高每个学生的科学素养为总目标。教师在科学教学中要重视学生思维的培养，特别是培养学生的创新意识和实践能力。”想要培养学生的创新意识和实践能力，就必须培养学生的高阶思维。

二、高阶思维的内涵

什么是高阶思维？美国教育家布鲁姆将教育目标分为六个类目：记记、理解、应用、分析、评价和创造。其中，记忆、理解、应用是低阶思维，分析、评价和创造属于高阶思维。培养学生的高阶思维就是要在教学中注重学生在分析、评价和创造等能力方面的培养。

三、初中科学教学中学生高阶思维能力培养现状

在日常的科学教学中，由于受到应试教育的影响，教师更多关注的是学生的升学问题，只要升学率高，学生高阶思维的培养不是他们关心的事情。课堂教学中，大部分教师为了完成既定的教学任务，很少会运用高阶思维来指导自己的教学活动，直接将教学内容灌输给学生，不重视学生是否真的已经掌握。在这样的课堂教学中，根本没有突出学生的主体地位，学生也只是被动接受，根本没有学习的主动权，充其量就是对书本知识的死记硬背，至于提出问题、分析问题、解决问题的能力，以及创新意识和实践能力根本没有得到发展。在教学活动设计上，教师也大多数是通过让学生加强记忆和题海战术来强化对知识的理解，这样的课堂教学大多停留在低阶思维能力层面上，没有促进学生高阶思维能力的发展。因此，如何在科学课堂教学中有效地促进学生高阶思维能力的发展，培养学生的高阶思维能力，是每一个科学老师值得深思的问题。

四、初中科学教学中学生高阶思维能力培养策略

（一）创设真实情境，激发学生高阶思维。

心理学认为，良好的情境有助于激发学生思维。合理的情境教学，有利于学生对知识的理解。在教学中教师可以根据学生已有的知识、生活经验，有目的创设一定的场景，让学生融入一定的情境中，用以激活学生的思维，使学生主动识别、分析已有知识与未知之间的关联，形成解决问题的方案，从而帮助学生理解目标知识。

案例：二氧化碳的性质

笔者在教授《二氧化碳性质》这一内容时，做完书本二氧化碳倾倒实验演示后，创设了这样一个情境。取两支长短不同的蜡烛放在讲台上，让学生思考，如果将蜡烛点燃后，再用一个透明玻璃罩罩住，哪支蜡烛会先熄灭？大部分的学生会认为短的先熄灭。因为有了前面的倾倒实验，这部分学生对二氧化碳的性质有了初步的认识，先入为主，认为二氧化碳不能够燃烧且不支持燃烧，而且二氧化碳的密度比空气要大，会下沉到底部，所以短的会先熄灭。事实是不是真的如这部分学生想的一样呢？见证奇迹的时刻到了。笔者让学生把蜡烛点燃，再罩上玻璃罩观察，一会儿只见长的蜡烛先熄灭了。这下子，班级里面瞬间炸开了锅。学生们的讨论声此起彼伏。怎么会是这样的结果？难道是我眼花了？还是另有玄机？笔者顺势引导学生小组合作，进行分析与讨论。小组汇报当中，大多数的学生都坚持认为二氧化碳的密度比空气大，应该是下沉的，长的蜡烛先熄灭是因为上面没有氧气了。笔者笑而不答，乘势给学生出示了一张火灾发生时，浓烟滚滚，人们弯腰疏散的图片。笔者让学生再次分析与讨论，学生们经过一番分析讨论后终于明白了原因。二氧化碳气体的密度受到温度的影响，蜡烛燃烧时放出大量热，使产生的二氧化碳气体的温度很高，体积膨胀，密度变小而上升，这就导致了长的蜡烛先熄灭。至此，学生对于二氧化碳的性质和日常生活中看到的热气球上升的知识都能理解了，分析问题也就不再盲目想当然了。真实性教学情境的设置，深化了学生对所学知识的理解，激发了学生的高阶思维活动，在解决真实问题过程中实现了新的知识构建。

（二）创新教学形式，拓展学生高阶思维。

科学课堂教学方法有很多，常见的方法有“问题教学法”，“探究式教学法”，“任务驱动教学法”等等。想要让学生将科学书本中原本抽象生硬的知识内化为自己的语言并表达出来，能够灵活运用到日常生活中，这就需要教师在科学教学中重视对学生高阶思维能力的培养。在科学课堂教学中，教师应依据教学大纲，善于处理教材内容，以教学内容作为基础，合理创新教学形式，充分发挥学生的主体地位，调动学生积极参与到课堂教学活动中来。

案例：食物的消化与吸收

在日常的教学中，对于《食物的消化与吸收》这样的教学内容，大多数的教师为了赶进度，往往采取学生自己阅读外加教师讲解，课后加强记忆背诵就完成了。笔者在上这部分内容时，课前先将学生分成七个小组，每个小组负责一个消化道器官的资料收集工作。教学时，每个小组推荐一个同学戴上各自所扮演角色的图标（消化器官的头饰），七位同学依次排开分别扮演口腔、咽、食道、胃、小肠、大肠、肛门。七位同学生动形象，绘声绘色地进行表演，在此过程中，每个小组的其他同学还可以协助本组成员进行相关信息的补充，同时也可以对其他小组进行评价。笔者同时鼓励学生根据自己掌握的资料充分发表自己的意见。本节课基于生活经验，以学生为主体，合作探究，化抽象为形象，给学生足够的空间去发挥、去创造。这种将小组合作，角色扮演的教学模式融合在一起的教学形式极大地调动了学生的学习兴趣，在讨论中每一个学生都能够参与其中，有效拓展了学生的高阶思维。把食物如何被消化吸收这一抽象的知识形象直观化易于学生接受。这节课在时间安排上比常规课更花时间，但是却给学生留下了很深刻的印象。这不仅是对目标知识点的落实，更使学生的思维得到了训练。

（三）巧用思维导图，启发学生高阶思维。

思维导图又称心智图，是一种表达发散性思维的有效的图形思维工具。它灵活地通过图形和文字相结合的方式，对信息进行加工处理，使知识结构化和可视化。认知科学证明，结构有助于长时间记忆，有助于概括理解，有助于难题的解决。在教学中利用好思维导图，能很好地启发学生的高阶思维能力。

案例：地球的自转

《地球的自转》这一部分内容的教学核心是地球的自转、自转方向、以及自转引起的昼夜交替现象。由于在地球上是无法感受到地球运动的，因此对学生来说还是有一定难度的。大多数老师按照常规的教学思路，往往会给学生观看相关的视频或动画，然后再带着学生阅读书本内容，最后让学生记住结论。其实对于学生而言，记住结论不难，但一到实际应用时就会出现问题。笔者在教授这部分内容时，利用板书，先给出如下的思维导图（图一），抓住“地球自转”这一主题，展示出第一层次关键词“方向”、“周期”、“地理意义”。接着以启迪学生自主思维为核心，以学生为主体，发挥小组合作的优势，让学生利用地球仪这一模型，以演示地球自转为主线，通过演示地球自转，引导学生从不同方位去观察地球自转方向。学生通过侧视、俯视观察地球自转，加深了对地球自转的直观认识和理解，逐步建立起地球自转的空间概念。然后让学生在小组合作的基础上，抓住目标知识关键词，继续创作思维导图，并进行小组展示互相评价。最后展示修改后大家都比较满意的思维导图（图二）。学生在笔者的步步启发引导下去分析、判断、归纳出相关结论，在问题解决过程中，充分调动了学生的思维积极性。教学中采用思维导图的方法，不仅可以帮助学生理清思路，使得抽象的科学知识更加直观化，而且促使学生思维进一步的扩展，让学生充分发挥想象力，将所学的科学知识构建成为网络，形成适合于自己的知识结构体系，从而挖掘出学生的高阶思维能力。

图一

图二

（四）尊重思维差异，培养学生高阶思维。

孔子曾提出育人要“深其深，浅其浅，益其益，尊其尊”，即主张“因材施教，因人而异”，从现在角度来看，其意就是承认差异、进行有差别有层次的教学。不同学生的思维是存在明显差异的，这种差异体现在思维方法上、速度上以及思维的独立性和灵活性等方面。教师想要在科学课堂教学中让每一位学生的思维都能得到发展，形成高阶思维的能力，那么在进行教学设计时就要充分考虑到不同学生的思维差异。

案例：水的浮力（第一课时）

《水的浮力（第一课时）》主要让学生体验浮力的存在。笔者在进行教学设计时，根据班级学生的个体思维差异设计了几个不同能力层次的学习问题，让学生根据自己的实际水平来解决能力范围内的问题。笔者设计的问题如下：①生活中哪些物体可以浮在水面上？②乒乓球可以浮在水面上，把它压入水中松手后，为什么又浮上来了？（学生课堂可以体验）③石块扔到水中会下沉，它会受到水的浮力吗？（课堂演示：将石块悬挂在弹簧秤下面浸没到水中，观察弹簧秤示数变化）④把一块橡皮泥放入水中，下沉，把它捏成碗状，再把它放在水面上，可以看到浮在水面上，为什么？（课堂演示）对于第一个问题，学生根据日常的生活经验，回答起来是比较容易的。第二个问题，需要学生在体验的基础上，对前面所学知识作一个回顾，需要用到受力分析这部分知识，从而引出浮力的概念，是在第一个问题的基础上高一个层次的提问。第三问、第四问需要学生在初步理解浮力的基础上，通过对实验现象与本质的思考，加深了思维的深度，极大地促进了学生分析，评价、创造等高阶思维能力的发展。设计不同能力层次的学习问题，一方面可以让那些学习能力较弱，基础较差的学生对浮力有初步的理解，另一方面可以使那些思维敏捷，能力较强，基础较好的的学生开阔眼界的机会，促使他们对浮力的相关知识进行更深一步的探究，从而使其思维能力不断得到提高。这四个问题的设计，既基于一定的基础，又呈现出一定的思维梯度，能唤醒学生的思维潜能，有效利用了学生的个体思维差异，使学生在相互探讨交流过程中，思维不断地进行升级。

结束语

总之，在科学教学中，教师要根据本班学生的实际，依据教学内容的特点，选择合适的教学方法来培养学生的高阶思维能力。教师在教学实践中要将培养学生的高阶思维能力和具体的教学内容有机的结合起来。在课堂教学中，要突出学生的主体地位，鼓励学生大胆尝试，不断质疑，勇于创新，培养学生的创新意识和实践能力，真正培养学生的高阶思维能力。