初中科学教学中高阶思维的理解与培养——以浙教版“物质的密度”教学为例

龚建文（浙江省杭州市余杭区仓前中学 311121）

陶行知说：“真教育是心心相印的活动，唯独从心里发出来，才能打动心灵的深处。”这是一种非常形象的说法，用这种说法阐释初中科学教学，具有很高的契合度。从这个角度来看，初中科学教学应当追求这种真教育，要让学生在科学知识学习的过程中有打动他们心灵深处的元素，这些元素越丰富，那么高阶思维培养的契机也就越多。浙江地区实施初中科学教学多年以来，积累了非常丰富的经验。本文以浙教版“物质的密度”教学为例，谈谈如何在初中科学教学中实现高阶思维的理解与培养。

一、初中科学教学中高阶思维的理论理解

从认知的角度来看，高阶思维更多地是指发生在较高认知水平层次上的心智活动或认知能力；而从教学目标分类的角度来看，高阶思维则表现为分析、评价和创造等活动。考虑到布卢姆的认知目标分类思想在我国教育史有重要的地位，因此利用这一理论也可以为教师在教学实践中寻找到能够促进学生高阶思维能力发展的具有较强可操作性的图式。在具体的实施过程中，为了实现学生高阶思维的发展，教师可以在教学的多个环节进行努力，如在教学设计时要细化教学目标，在教学实施的过程中设计有效的任务，这样就可以驱动学生在真实情景中实现问题的高水平解决。

进一步理解高阶思维，还应当有这样两点基本认识：

其一，思维是高于知识的，高阶思维是高于低阶思维的；同时，思维是植根于知识的，高阶思维是植根于低阶思维的。

明确这一点，很大程度上是为了厘清传统认识中的一些误区，如课程改革中曾经风靡一时的重视思维而轻视知识的观念，如今来看，这是一种错误的认识，脱离知识教学而空谈思维培养，理论上是无法成立的，逻辑上也是不通的。因此，科学思维一定要以科学知识的建构为载体，要通过给学生设计出良好的知识发生过程，才能够在此基础上培养学生的思维。同样，只有学生的低阶思维能够充分运用在知识建构中，高阶思维才会有发展基础。毕竟，高阶思维不可能凭空发生，当学生运用形象思维加工科学学习对象的时候，其后的抽象思维才有可能发生；当学生孤立地分析多个对象并发现其中可能存在联系时，系统思维才有可能发生……因此，低阶思维作为高阶思维培养的基础，这一认识必须确立。

其二，高阶思维决定着学生的思维高度，决定着科学知识建构与应用的基本形态。

如果把高阶思维的培养比作塑造一个人的灵魂，那它一定需要一个良好的躯体，否则这个灵魂就无处安放。这个躯体实际上就是良好的课堂样态，一个好的科学课堂，应当是学生有强烈的探究欲望，应当让学生经历一个良好的探究过程。有了这样的课堂样态，学生的思维才能自然发生，高阶思维也才有可能在低阶思维的基础上慢慢生长出来。

二、初中科学教学中高阶思维的培养例析

在上述认识的基础上，进一步具体到日常的科学教学过程中，教师要想切实有效地培养学生的高阶思维能力，那就要在教学中既创设一个良好的宏观学习环境，让学生能够经历良好的知识发生过程，并且激活学生的思维；同时也要从细节处考虑，即将新信息与原信息建构新联系，客观分析，大胆质疑，以打破常规并发展学生解决问题的深度思考能力。

在浙教版“物质的密度”这一知识的教学中，我们发现有多个教学环节可以发展学生的高阶思维。考虑到高阶思维与低阶思维之间的密切联系，在下面的阐述中，笔者也会涉及低阶思维的阐述。

在引入环节，教材设计让学生观察三块体积相同的铜、铁、铝，然后让学生去鉴别。当学生借助于生活经验，通过颜色或有无磁性去判断的时候，这就是低阶思维。此时教师可以在学生回答的基础上增设难度，那学生的思维就可以从低阶走向高阶，如将三个金属块刷上同样的颜色，那又如何辨别呢？有学生说还可以用磁铁，那很显然会遇到的问题是磁铁无法区分铜和铝。而当学生提出可以用掂量的方法去判断时，教师提出的问题则可以是：如果铜和铝的大小（实际上就是体积）不同，那又如何判断呢？……总之，教师一个个问题的提出，实际上就是一步步提高问题的难度，然后就是“逼”着学生一步步提高自己的思维水平，这样就可以打开高阶思维培养的大门。

在活动环节，主要的过程就是让学生通过天平比较质量的方法，通过活动认识到不同物质的质量与体积之间存在着某种联系。如果说教材提供的现成思路让学生去操作培养的是学生的低阶思维的话，那么考虑到高阶思维的培养，这里可以让学生去自主设计比较过程，也就是说“相同质量比体积”与“相同体积比质量”这两个思路可以让学生自己去发现。实践表明，学生是有可能自主获得这一发现的。教师可以让学生先去“试错”——通过随机比较，可以发现这样一些情形：体积大的铁块比体积小的铁块的质量大；体积小的铁块比体积大的铁块的质量大。而这分明是一对矛盾，为什么会出现这样的情形呢？这时学生会自然而然地产生疑问。有了这个问题的驱动，学生的思维也就会从低阶走向高阶，其最直接的表现就是学生会发现质量与体积之间存在着一定的联系，有学生会有“同一物质，质量越大，体积越大。不同的物质，在体积或者质量相同的情况下，质量与体积常常不同”这一结论的得出，实际上就是高阶思维的萌芽。

在探究环节，主要的教学活动就是让学生通过思维的演绎，去了解密度的概念。当学生认识到反应物质的性质可以借助于质量和密度两个物理量的时候，教师需要进一步让学生认识到同一物质的质量和体积之间的定量关系。教材中的设计是让学生用天平去测量，在笔者看来，这是一个只能运用到低阶思维的教学设计。如果想发展学生的高阶思维能力，那么就应当立足于思维发展来设计教学。笔者在教学中让学生观察一枚硬币，并用相应的物理符号即m和V去表示质量和体积；然后将两枚硬币叠在一起，将其视作一个整体，并向学生提出问题：“如果要表示此时的质量和体积，应当是怎样的符号？”学生也就会想到是2m和2V。如此类推，教师可向学生提出问题：“有什么发现吗？”这时，很多学生都会发现，对于同一枚硬币而言，如果体积倍增，那么质量也倍增，也就是质量与体积之间是一对正比例关系。这个发现完全是逻辑推理的结果，是学生基于大脑中抽象出来的表象进行的推理，表现出来的是比较高阶的思维水平。而当大多数的学生都能够有这样的推理时，也就意味着高阶思维能力的培养取得了比较普遍的效果。

三、初中科学教学中高阶思维的实践思索

通过分析上面这样一个教学案例，我们可以发现在初中科学教学中要发展学生的高阶思维，首先必须对高阶思维有比较准确的了解，而了解的重点，就应当是高阶思维可能会在怎样的情境中发生。应当说这是高阶思维培养的一个重要着力点，扣准了这个着力点，对于教师来说，也就打开了高阶思维培养的大门。

通过大量的案例可以发现，在初中科学教学中，高阶思维的培养主动权在于教师。之所以这么说，是因为如果教师完全让学生去自主学习知识，学生很大程度上都会在低阶思维的水平上徘徊，即使偶尔有伸向高阶思维的触角，那也是无意识的行为，很难得到可持续的发展，很多时候学生还会因为遇到困难的问题而将触角缩回来。相反，如果教师能够发挥积极的引导作用，那么就可以帮助学生拓宽高阶思维发展的空间。

著名教育家陶行知先生提出最重要的教学理念之一就是“教学做合一”，特别提倡并强调要在“做”上学。这一思想对初中阶段的科学教学也具有重要的指导意义。科学课程对培养学生科学精神和实践能力有积极作用，教师应立足于高阶思维能力的培养，让学生整合多学科知识，强化思维能力，以提升其综合能力。除此之外，陶行知还强调：“活的人才教育不是灌输知识，而是将开发文化宝库的钥匙，尽我们知道的交给学生。”其实，活的人才教育以及开发文化宝库的钥匙最终就体现在学生的高阶思维水平上，学生的思维水平越高，掌握并运用这把钥匙时就会越灵活。

在培养学生高阶思维能力的过程中，有两个注意点必须强调：一是从低阶思维向高阶思维的过渡。本文已经多次强调，高阶思维的发展要以低阶思维作为基础，低阶思维如何才能生长出高阶思维，取决于教师创设的情境，也取决于问题的设计。当良好的情境与科学的问题相结合，并且恰到好处地提出来时，学生的思维往往更容易被激活，思维也会表现出应有的高度；二是对高阶思维的评价。这是一个极其重要的问题，只有掌握了准确评价高阶思维是否得以培养的依据，教师才能在日常的教学当中寻找到抓手。一般认为高阶思维体现为学生分析复杂事物、解决复杂问题的水平，因此在高阶思维培养之后，让学生去在新的情境中解决新的问题，是评价高阶思维得以培养与否的重要思路。关于这一点，还需要在教学中进一步探究。

四、结语

高阶思维能力的培养是初中科学教学研究的重点问题。科学学科常常被称之为聪明人学习的学科，之所以有这种朴素的认识，一个很大的原因就在于科学学科知识的建立与演绎需要大量的思维参与。当人们把思维分为低阶思维和高阶思维的时候，科学学科的思维指向，显然更多的是高阶思维。高阶思维能力主要是指较高层次的心智活动或认知能力，涵盖了分析、批判、评价、决策和创造等多维度的能力，对学生的发展起着重要的影响。