谈小学科学实验教学中培养高阶思维的策略

代丽丽 金硕

【摘要】实验探究是学习小学科学的重要方式，同时也是培养学生高阶思维的重要途径。引导学生开展有效的实验探究，具有十分重要的价值。本文介绍了当前小学科学实验教学的现状，面对这种现状，笔者谈小学科学实验教学中培养高阶思维的策略。

【关键词】高阶思维  实验教学  思维层次  设计要点。

【中图分类号】G623.9   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2021）41-0068-02

一、高阶思维的解析

高阶思维是一种以高层次水平为主的心智活动，最终体现在解决复杂问题的能力。所谓高阶思维培养即是将分析、评价、创造融入教学目标，以此开展教学，通过教师的教与学生的学最终提升学生高阶思维的教学活动。

二、小学科学实验教学的现状

随着新课程改革的深入，广大教师越来越重视实验教学，但由于教学观念、教学条件、教学评价等多方面因素影响，小学科学实验教学现状主要表现为：

1.“讲授+验证”模式仍占统治地位，教师仍然是课堂的主角，讲得仍然很多。而且实验以演示实验为主，学生分组实验，探究实验很少。

2.教师偏重于实验现象和实验结论，而忽视让学生分析现象和结论间的内在联系，学生的思维未得到应有的训练。

3.教师实验指导过细，教师将实验器材、实验方法、实验步骤、注意点等规定的一清二楚，学生只能按着教师的安排去做。

4.教师将学生实验时间控制得很短，有的学生实验还没有做完、现象还没有看清楚、数据还没有来得及搜集，就被迫停止实验。

5.由于实验器材欠缺、或实验周期过长、需要调查、观察和实验的内容比较多等原因，直接从网上下载相应的实验短视频代替学生的分组实验。

以上现象剥夺了学生自由探究、自主发展的权利，扼杀了学生科学实验的兴趣，也使教学活动丧失了对学生高阶思维能力的培养。为此，如何在新理念指导下，开展小学科学实验教学，培养学生的高阶思维，从而形成科学的思维方式和思维习惯，是摆在我们面前的重大课题。

三、小学科学实验教学中培养高阶思维的策略

基于布鲁姆、安德森等的高阶思维层次分类，高阶思维的思维层次分别是分析思维、创造思维和评价思维。如何开展小学科学实验教学活动以达到培养学生的高阶思维能力，笔者结合日常教学经验，总结如下基本策略：

1.分析学情，确定具有高阶思维含量的活动目标

在活动中设计高阶思维环节，首先要确定具有高阶思维含量的活动目标。活动目标是教学活动设计的依据，只有活动目标具有高阶思维含量，活动才可能是高阶思维活动。

所谓具有高阶思维含量的实验活动目标，就是通过实验活动，最终达成的目标不仅有知识技能的掌握、能力的提升、态度的形成，还有高阶思维的发展。结合教学内容，分析学情，针对学生欠缺的高阶思维能力，教师可将其作为活动目标加以培养。如：“做一顶帽子”这一教学内容，一般情况下，教师会将这一活动的思维能力发展目标定为能根据需求画出一顶结构和功能的帽子，通过制作一顶帽子，提高动手操作的能力。如果教师关注学生的高阶思维能力的发展，就应该对学生的相关能力全面分析。能够发现，评价思维能力是学生较为欠缺的，而结合这一活动内容，刚好可以发展学生的评价思维能力。因此可以将这一活动目标定为设计和制作自己的帽子，并能评价自己的帽子，能依据标准检验帽子是否符合需求。加入发展学生评价思维的目标，为学生经历评价过程奠定基础，给学生提高评价思维能力提供了机会。

2.设计具有挑战性、开放性的探究活动环节

探究活动是由多个环节组成的。要重视学情分析，设计符合学生实际的挑战性的探究活动环节，以促进学生高阶思维能力的发展。可选择对学生而言既有学习基础，又存在错误的前概念或缺乏全面认识的内容。如在学生学习“物体在水中是沉还是浮”这一内容时，先让学生预测苹果和回形针是沉还是浮时，学生凭借生活经验觉得大的沉小的浮，于是觉得苹果是沉的，回形针是浮的。通过实验观察发现苹果是浮的，回形针却是沉的，形成头脑风暴，促使他们积极思考，自觉运用已有的各种思维技能解决问题、发展认知结构。再如我们在学习“探究马铃薯沉浮的原因”这一节内容时，学生已经通过实验发现同一个马铃薯在不同液体中受到的浮力大小不同，接下来探究为什么同一个物体受到的浮力不同？猜测同体积的马铃薯、清水和浓盐水轻重不同。如何取与马铃薯体积相同的清水和浓盐水？成了一个难题。这里学生虽然有思维基础，但缺乏高层次思维技能的内容，这个环节可设置成开放性的探究环节，让学生小组讨论交流方案，帮助学生逐步掌握相关的高阶思维技巧。

3.组织引导要得当，呈现思维支架

小学生的逻辑推理能力有限，在很大程度上必须依赖具体的形象来支持和帮助。他们往往只注意现象特别明显的几个方面。小学生对因果关系的考虑更为线性，但这并不意味着他们的思维没有逻辑性、批判性和创造性。他们能通过观察结合自己的认知和经验，提出个人的理解或不同于他人的观点。鉴于以上分析，教师在实施教学策略时要组织引导得当，什么时候放手，什么时候引导，帮学生搭建思维阶梯。能做到”扶放得当”，才能有效地培养学生的高阶思维能力。微果茨基认为：在成人适当的帮助下，儿童常常可以完成独自无法完成的任务，所以要根据儿童的思维水平提供灵活的思维支架来帮助他们[1]。思维支架不仅是为了产生直接的效果，更是为了慢慢培养学生独立解决问题的能力。

提问是让学生呈现思维过程和引导学生思维的重要方式，教师可以提问引导学生分析，如“木块浮在水面上，铁块沉入水底，钢铁做的万吨巨轮为什么能浮在水面上？”引导学生分析出如何改变橡皮泥的形状让它浮起来。如“如何测量泡沫块受到的浮力”当学生设计实验出现困难时，教师可以适时引导“怎样做就能实现向上拉测力计而泡沫塊在水中向下运动？”这时会有学生想到升国旗，借助滑轮改变拉力的方向。随后学生设计实验，根据小组交流讨论开展“分析”“创造”思维活动。这样，在这样的活动中，借助教师的引导，呈现思维支架，学生经历了高阶思维“分析”“创造”，高阶思维能力得到了有效的培养。教育就是经验的改造或改组，既能增加经验的意义，又能提高指导后来经验进程的能力[2]。如“感受空气”这一教学内容，可以鼓励学生借助更多的物体设计找到感觉空气的方法。因为对于空气学生的生活经验丰富，这时候教师就可以放开手，让学生小组讨论设计实验方法，看哪组设计的实验方法最多。这对于培养学生的创造思维非常有利。

4.设计具有高阶思维含量的评价表

具有高阶思维含量的评价表应包括至少三部分内容：评价内容、评价量规和评价结果（见表1）。

表1  具有高阶思维含量的评价表

评价结果的反馈能指引教师和学生今后努力的方向。在小学科学实验教学中培养学生的高阶思维时，评价是教学的重要部分，及时、恰当的反馈，能够让学生明白当前自己的优势和问题所在，从而明确努力的方向，进行自我调整。同样的，教师从反馈中能够发现学生存在的问题以及自身教学改进的方向。例如，在经过一个阶段的创造思维能力的培养后，两名学生都获得“良好”的等级，那么他们在这些活动中的行为表现有没有差别呢？教师将他们两个人的评价结果进行汇总和分析，发现一名学生的假设水平强于设计水平，而另一个同学则相反。这样，在反馈时就能指引学生去思考“我在哪些方面需要改进”“我要如何进一步改进”等问题，只有这样，才能使学生成为评价的真正受益者。

四、总述

在小学科学实验教学中设计高阶思维活动时既需要考虑活动目标、活动内容、活动器材、活动环节、活动记录、活动评价这些活动设计的基本内容，又要特别关注活动中对学生思维的要求，这些构成了高阶思维活动设计的要素。它们不是孤立存在，而是相互依存、环环相扣的。

教师的适时引导，学生形成头脑风暴，促使他们积极思考，自觉运用已有的各种思维技能，交流讨论形成探究小组，然后共享各小组的活动设计方案。在这样的活动过程中，学生自主积极运用高阶思维，最终训练和培养了学生的高级思维能力和行为习惯能力。

参考文献：

[1]韦钰.[加]罗威.探究式科学教育教学指导[M].北京：教育科学出版社，2005.

[2]陈乐乐，孙蓉鑫.回到“儿童的经验”——对杜威哲学中“经验”的再审视[J].教育探索，2016（9）：12.