基于高阶思维下的科学课堂

张艳丹

【摘 要】知识时代的发展对人才素质的要求提高，更加注重创新能力、问题求解能力、批判性思维能力等高阶能力的作用。高阶思维是高阶能力的核心，是适应时代发展的关键能力。培养和发展学生的高阶思维能力，已成为现代教学的核心价值取向和课堂教学的目标追求，同时也是提高教育教学质量和培养创新人才的有效途径。科学学科对高阶思维有得天独厚的条件，这样一门跨学科的综合课程，对高阶思维的培养意义重大。本文以《电荷与电流》教学为例，浅谈对高阶思维的一些思考。

【关键词】高阶思维;科学课堂;案例教学

高阶思维是指发生在较高认知水平层次上的心智活动或认知能力。高阶思维最初源于美国教育学家布卢姆的教育目标分类学，经过安德森、克拉斯沃等专家的修订，将目标分类改为两维，一个是“知识”的维度，另一个是“认知过程”的维度。

“认知过程”维度包括记忆、理解、应用、分析、评价和创造六个层次，其中“记忆、理解、应用”初级认知为低阶思维，而“分析、评价、创造”高级认知为高阶思维。国内专家也认同高阶思维是较高认知水平层次上的心智活动或认知能力。

多数研究者认为，与学科相整合的教学应该是最有效的教学方式，即由学科教师担负起培养学生高阶思维能力的任务，在课堂教学中有意识地发展学生的高阶思维能力。下面，以浙教版八年级上册第4章第1节《电荷与电流》第1课时的课堂教学为例，谈谈教师對学生的高阶思维能力的培养。

一、立足生活，发现问题

科学源于生活又高于生活，日常生活中的许多现象，往往隐含着科学道理，学习科学要善于观察，善于发现。

课堂开始，利用一则“高速收费员戴防毒面具上班”的新闻引发学生的思考。通过新闻的介绍，学生了解到主持人所说的工作人员戴防毒面具上班的原因是收费站周边两家工厂，当它们同时生产时，排放的浓烟笼罩收费站。通过观察分析，

学生逐步认识到工厂多，产生的烟会增多。由于工厂生产中不可避免地会产生粉尘，为了防止污染环境，需要对粉尘进行除尘的处理。现有一套能使含尘气体进入、洁净气体排出的除尘装置，它的内部结构或原理是怎样的？如果学生利用互联网等媒介收集和整理有关资料，没有进行深入思考，这就属于低阶思维。实践证明，低阶思维和高阶思维是完全可以互相转换的。教师鼓励学生大胆猜测这套除尘装置的内容结构或原理，在内部进行自然沉降方法除尘，可以利用滤网过滤方法除尘，可以利用静电吸附方法除尘。通过分析讨论自然沉降、滤网过滤、静电吸附等方法除尘，评价这些方法的优缺点，最终确定最优方案。这样用简单问题引申出学生复杂的思考，就是将低阶思维转换成高阶思维。

二、动手体验，分析问题

美国教育家杜威指出：教学过程应该就是“做”的过程。如果学生没有“做”的机会，那必然会阻碍学生的自然发展。儿童生来就有一种要做事和要工作的愿望，对活动具有强烈的兴趣，对此要给予特别的重视。在传统的课堂上，教师总是先介绍仪器和工具如何使用，讲解使用规则，然后让学生照搬去实验，最后往往出现学生操作时由于没有掌握好使用规则，导致问题较多，严重影响教学效果。同时这种教师讲、学生模仿操作的枯燥学习方式，大大压抑了学生的学习兴趣，不利于激发学生的创造力及创造性思维。

课堂中，要想利用静电吸附除尘，首先必须有带电体。此时，教师大胆放手，让学生自己动手完成任务，将吸管或手边的其他工具变成带电体。学生有用吸管与头发摩擦使吸管带电，也有将吸管与身上的毛衣摩擦……要让学生作为学习活动的主体，教师进行组织并加以指导，使学生能够主动地学习，发挥自己的积极性和主动性，不只是学会知识，更要变得会学习。

教师纯粹的讲授，学生不容易掌握。教师可以利用多媒体辅助教学，通过视频的分析介绍，先让学生明白原子内部结构和带电情况。可以做个小实验，让女生代表质子，男生代表电子，通过玩游戏方式学生亲身体验吸管成为带电体的过程，分析每个小组的带电情况以及模拟刚才吸管摩擦带电的过程，从而突破摩擦起电的根本原因。以学习者为主体，在真实的情境中，通过类似人类真实实践的方式来组织教学，完全符合情境认知理论，这种合作小组学习、讨论、案例学习、角色扮演、项目研究、模拟性决策和问题求解学习活动等高阶学习模式，有利于发展学习者的高阶思维能力。

三、质疑探索，解决问题

学习过程中，学生要学会质疑。教师可通过对学生质疑问难的指导，让学生学会从知识的探索与对比中提出问题，从而加深对知识的理解，使学生对知识的理解更为主动、深刻。

课堂中，将摩擦后的吸管去靠近线香，没有发生吸附线香烟的现象，继续摩擦或增加吸管的数量，再靠近线香，现象还是没有发生。提出问题：为什么摩擦后的吸管能吸附碎纸屑，但对烟的吸附效果不明显？在教师的启发下，学生寻找原因，利用起电机解决问题。如何判断起电机上两个金属球的带电情况，教师鼓励学生想办法去解决问题。在教师启发引导下，学生知道了利用被毛皮摩擦过的塑料吸管带负电的方法，结合电荷间的作用规律检验获得起电机上两个金属球的带电情况。由于金属球不能放入筒内，因此将金属球上的电用铜丝将其导出放入筒内，当起电机工作时，带电的铜丝有吸附线香的烟，简易的除尘装置已制作完成。

虽然可以看到线香的烟有被吸附，但是效果不是太明显。提出问题：难道工业上静电除尘的原理不是这样的？查找资料，工业上的静电除尘，原理是利用带电体的尖端放电，从而使空气中尘粒带负电，被吸附到带正电的集尘板上。接着，参考查找的资料，学生根据教师提供的材料（铝箔、钢尺、锯条）讨论、设计并进行制作，尝试改进原除尘装置，并通过连接起电机进行实验，检验自己组设计制作的装置除尘效果的好坏。经过各组多次实验表明，选择铝箔、钢尺、锯条中其中一种材料并连接一个金属球，效果还是不太明显，而只有选择两种材料，并将铝箔、锯条分别连接正负两个金属球，除尘效果最好。此时，教师不急于公布答案，而是引导学生思考，通过对比、分析原来简易的除尘装置和改进后的装置的吸附原理的区别，从而解决了改进后的装置除尘效果变好的原因。这些具有挑战性的、开放性的问题，需要学生运用聪明才智才能回答，有利于学生高级思维能力的发展。

培养学习者的质疑能力，有利于发挥学习者的主体作用，发展求异思维，培养创造能力。因此，在教学中，教师应提倡、鼓励学生大胆质疑。只有培养学生的质疑能力，使其善于质疑，才能让其积极参与到学习中来，对自己的疑问进行更深入的探索，从而提高高阶思维能力。

思维是可以培养和教授的，可以通过教育得以改善和提高的。高阶思维作为思维的高级形式，自然也可以在教学中获得提升。在教学过程中，教师还应该引导学生发现并总结规律，让学习者理解和运用这些规律，突破教学难点，这样，课堂教学就会达到事半功倍的效果。

参考文献：

[1]曾志旺.基于实验探究教学培养高阶思维能力[J].中学物理参考，2017（4）：52～55.

[2]魏小亮.静电除尘装置的制作与原理[J].新高考，2017（7）：58～59.