例谈高阶思维五步教学法的建构

摘 要：教育教学改革的主战场是课堂，课堂教学的本质就是促进学生思维发展.“高阶思维五步教学法”源自天津市中小学“未来教育家奠基工程”第四期学员定位定型，本文从实施程序出发，以初中物理“密度”教学设计为案例，分别对设问、探究、建构、迁移、评价五步教学进行具体阐述，有意识地将教学目标中“低阶思维”训练提升到“高阶思维”的培养层面，构建有效的高阶思维课堂.

关键词：高阶思维;五步教学法;建构;“密度”教学

中图分类号：G633.7     文献标识码：B     文章编号：1008-4134（2021）24-0009-03

基金项目：天津市教育科学学会“十三五”教科研课题“高阶思维五步教学法的研究与实践”（项目编号：JKW4135081）.

作者简介：曹焕京（1979-），男，天津宝坻人，本科，中学高级教师，研究方向：基础教育与物理教学.

“高阶思维”是指在课堂教学活动中基于某种具体情境产生，为完成某项任务或达到某种既定目标而进行的分析、评价和创造等高水平的认知能力或心智活动.在课堂教学过程中发展学生的高阶思维，是指发展学生的分析、解决、评价、批判与创造能力.“五步教学法”是指教师能够通过立身低阶思维平台来发展高阶思维的五步教学，即“设问—探究—建构—迁移—评价”.“高阶思维五步教学法”源自第四期天津市中小学“未来教育家奠基工程”学员定位定型，后经中科院于发友副院长和基础教育研究所张熙所长的指导进行修订与完善.

1 设问（主要是教师行为）

学起于思，思始于疑，疑源于情境变化的刺激.初中学生虽然是社会生活中的个体，但还是缺乏发现问题的感性经验，并且认知水平发展相对滞后，很难凭空提出有一定研究价值的问题.教师在课堂教学中，有必要将所学知识转化为真实问题情境激活学生已有的认知和经验，让学生建立更加丰富、复杂、高度关联的记忆表征，从而促使学生发现并提出预设问题.

根据实施策略，我们可以将“设问”细化为：

（1）学习是由浅入深、循序渐进的成长过程，教师可以设置阶梯性问题，实现思维由低级向高阶发展;

（2）“思维固化”具有静态、唯一的特征，是影响学生思维发展的主要原因，教师可以设置开放性问题，实现思维由单一向多维发展;

（3）加工过的问题环境较为孤立，不利于学生将所学知识与现实生活相关联解决真实存在的问题，教师可以设置真实性问题，实现知识技能的关联与迁移;

（4）具有一定探索性、操作性和综合性的问题，能够获得多样化、综合性或是创造性的答案，教师可以设置探究性问题，实现高阶思维与方法的融合;

（5）思考是学习的重要方式，反思是对思考的评价，辩论会使评价更科学有效，教师可以设置思辨性问题，实现批判性评价思维的发展.

比如“密度”教学“设问”环节：

互动1.出示颜色、外形相同的真苹果和塑料苹果，让学生进行区分.

互动2.请一位学生上台，戴上眼罩，用手托起一个托盘，先后将不同质量的大木块和小铝块放在托盘上，让该学生区分木块和铝块，最后请大家来评判.并追问：为什么臺上这位同学的回答错误？

互动3.在黑板上画一个1kg的铁球示意图，然后邀请一位学生画出一个5kg的铁球示意图.并提问：物体的质量和体积之间存在着什么样的“对应关系”？是否有更准确、可以进行量化的经验依据？

互动4.进行“堆硬币”游戏，引导学生猜想与假设.

“密度”概念的引入回避鉴别物质，防止学生思维发散到颜色、气味等方面对新课引入造成干扰，从区分两个不同物体入手引发“区分物质要用到前面学过的质量知识”.然后教师要引导学生在矛盾中自然生成新的认知，即“只凭质量大小不一定能够区分物质”，启发学生将质量与体积联系到一起，预示着我们将要探究的问题.最后“堆硬币”游戏是为了寻找上面问题的答案而做的经验铺垫.教师通过这样创设情境，可以引导学生在矛盾中发现问题，在依据下作出猜想，由浅入深的切入符合学生的认知特点，便于开启探究之门，培养学生的分析、批判等思维能力.

2 探究（主要是学生行为）

探究学习是指学生针对需要探究的问题，通过提出假设、实验取证、验证解释以及交流总结等活动，从而获得知识、提高能力的一种学习手段.学生在生成定向问题的基础上进行探究，其形式可以是做实验，也可以是科学推理，还可以是一问一答等.

2.1 针对问题进行猜想与假设

初中生对于日常生活出现的科学现象往往熟视无睹，缺乏深入细致的观察与思考.教师应该引导学生结合已有认知经验，有针对性地提出需要研究的对象和问题，再结合问题进行初步猜想与合理假设，明确将要研究的方向和目标.

2.2 设计方案进行实验取证与检验假设

对于猜想和假设，学生需要采用一定的方法进行甄别与判断，最为科学的方法就是进行实验验证或实践检验.其对于培养学生解决问题的能力、实验设计和动手操作能力都有一定帮助.

2.3 分析论证与归因解释

根据实验数据和相关信息，采用假设讨论法进行分析、比较和评价，所得结论可能与假设一致，也可能不相符，此时，教师要注意引导学生对检验结果进行归因分析，以保证结论的正确性和普遍性.

2.4 评估交流与反思总结

在交流中，学生对各自的数据和结论进行讨论，可以了解自身在探究过程中出现的问题，学生通过进行反思与调整，使自身结论更加完善.这样可以培养学生的合作意识与辩证思维.

比如“密度”教学“探究”环节：

（1）教师提问：我们可以采用什么方式验证猜想？如何进行设计？

（2）教师引导学生围绕下述问题对所设计的方案进行反思与修正：

①为什么要这样设计？②这样设计得到的关系是否可靠？③如何证明关系具有普遍性？

（3）教师提供器材，学生分组进行探究实验，并做好实验记录.教师巡视并随时解决出现的其他问题.

（4）教师要帮助学生对表格数据进行分析、论证与评估，并尝试归纳出同种物质质量和体积的比例关系.然后适时提问：当物体的质量或体积变大或变小了，这个比值是否改变？

（5）教师继续引导学生分析比较不同物质的实验数据，还能得到什么结论？

通过自由讨论和实验设计，使学生认识“比值方法”的思想与条件.同时，在不断修改与完善方案的过程中，学生的分析、决策、探究等能力也得到培养与提高.

3 建構（主要是学生行为）

建构是高阶学习的主要特征之一，属于程序性知识范畴.高阶思维是在人脑内进行的操作程序和方式，其生理基础是人的大脑，必须通过训练才能得以强化.在知识建构过程中，学生除了要训练诸如分析、综合、抽象、概括、判断、推理、比较、评价等直接思维，还要注意训练一些间接思维方法，比如：定义概念时的比值定义法、乘积定义法、理想化方法等;总结规律时的控制变量法、建立模型法、假说方法、等效替代法等;实验设计时的控制变量法、转换法等.这些间接思维方法可以作为认知结构之一“安装”在大脑中，辅助并接受大脑的控制与操作，从而使问题得以解决.教师可以按照一定的程序或逻辑顺序，对实验现象或探究数据进行加工建构，明确这些思维方法的内涵、意义、条件和步骤，揭示出它们的本质，并逐步引导学生发现、体验和掌握.

比如“密度”教学“建构”环节：

（1）教师提问：对于同一种物质来说，质量与体积的比值是不变的、相同的或者一定的;而对于不同种物质来说，这个比值一般不同.下面请同学们想一想：是什么因素决定了这个比值相同或者不同？

（2）教师引导学生观察比较不同物质的“比值”大小与日常生活中对物体“轻”“重”认识的定性关系.

（3）建立概念：正因为质量与体积的比值可以区别这种物质与其他物质，而且比值大小与生活实际相符，所以这个比值是物质的一种特性，在物理学中将其命名为“密度”.师生合作共同总结出密度的定义、公式、单位等，边总结边进行板书.

通过教师启发性、有针对性的提问，学生直接参与物理概念的提炼过程，可以有效建构知识体系，学习“比值定义”等思想方法，比起单纯的说教呈现更符合学生的认知特点和思维规律.学生体验感悟概念及相关内容的建构过程，可培养学生的分析、评价、批判和创造等能力.

4 迁移（主要是学生行为）

迁移是以发展学生高阶思维为目标，以多方面知识整合为手段，以灵活运用解决问题为途径，让学生能够深层次地参与学习过程、深度掌握学习内容的学习，可以挖掘出知识所涉及的思想方法、逻辑、意义、价值等.教师可以借助信息技术辅助工具创设问题情境，让问题情境取材于自然界或社会生活、生产中的客观存在，尽量减少对问题环境的加工改造，使其暴露出复杂而又动态变化等特点，然后引导学生进入陌生的真实情境中，将所学知识和方法与现实生活或科技前沿进行关联，处理实际问题，具体学习流程如图1所示.

可以看出，基于问题的学习便于学生进行深度思考和分析，学生学习到的是知识背后隐藏的方法、思路、策略等，对于知识不再只是停留在记忆层面，而是真正的辨析、探究、运用、决策甚至可以创新，可以实现高阶思维活动的进阶与构建.

比如“密度”教学“迁移”环节：

请同学们思考：学习密度知识有什么应用？

例题1（幻灯展示——教材P115例题）.

例题2（幻灯展示——取材科技前沿信息）.要求：学生先独立思考进行解答，然后进行组内交流达成一致观点，最后各组代表利用视频展台展示并讲评各组的成果.

在学生通过测量密度进行物质鉴别，或者根据密度计算出不便直接测量物体的质量与体积时，教师要引导学生进入陌生情境中发展高阶思维能力，培养学生分析、解决、评价、批判和创造等思维能力.

5 评价（主要是学生行为）

“高阶思维”高于“低阶思维”，是因为高阶思维能够对思维进行监控、评价与反思，评价的基础是分析，评价的手段是鉴别和批判，评价的结果趋向于创新.教师指导学生对整个学习过程进行交流、反思、质疑、批判与总结，是课堂教学中发展学生高阶思维的核心环节.将评价过程演变成为思辨性的学习活动，对原有的学习思维进行批判性的评价，修正、弥补甚至重构原有的思维结构，这是高阶思维发展的关键，对于学生内化成观念或思维方式起着重要作用.

比如“密度”教学“评价”环节：

要求学生：（1）将本节课内容绘制成思维导图，呈现出学习过程的脉络、来源和走向，找出相应的关联知识、知识本身的工具性价值以及实践应用等;（2）结合思维导图进行自我反思、小组交流、创新展示等.

最后教师进行点评总结.

在思维导图绘制过程中可以使学生的思维时而发散、时而收敛，引导学生对外显的知识与内隐的思维进行批判性评价，从而突破旧的思维套路，改变“思维复制”的现状，可培养学生的分析、评价、批判和创造等能力.

总之，学生思维进阶的过程就是深化课堂教学改革的过程，就是发展学生核心素养的过程.教师在课堂教学中，可以根据不同的学习内容与要求，采取相应的学习模式或教学策略，有意识地将教学目标中“低阶思维”训练提升到“高阶思维”的培养层面，构建有效的高阶思维课堂，培育出适应新时代发展的高素质人才.

参考文献：

[1]林勤.思维的跃迁：高阶思维能力的培养及教学方式[M].上海：华东师范大学出版社，2016.

[2]刘川.浅析数学课堂“五步教学法”培养学生高阶思维能力[J].安徽教育科研，2021（01）：118-119.

[3]林勤.物理教学中良构问题的劣构化——再谈学生高阶思维能力的培养[J].物理教学探讨，2020，38（09）：55-60.

[4]田德久，曹焕京.初中物理教学中控制变量法与比值定义[J].物理通报，2014（03）：52-56.

[5]陈清梅，邢红军.物理教学中主要科学方法教育内容的研究[J].中学物理教学参考，2006（07）：2-4.

[6]罗培雄.物理教学中高阶思维能力的培养[J].高中数理化，2018（18）：38.

[7]曾志旺.物理教学中基于问题的高阶思维培养策略[J].湖南中学物理，2017，32（02）：7-9.

[8]林勤.物理教学中培养高中生高阶思维能力的思考[J].物理教学探讨，2014，32（11）：1-5.

（收稿日期：2021-07-21）