小学科学课堂高阶思维培养存在的问题及对策分析

钱秉阳，曾 焕，王欣昀

（深圳市盐田区云海学校，广东 深圳 518083）

美国著名的教育家杜威认为，有效教学总是以激发学生的思维作为逻辑的起点，以学生思维发展作为教学的终点，这两者之间的教学过程便是培养学生的思维。这一教学过程要复杂得多，教学设计应当符合学习者学习和认识科学的过程，也应当使学习者感受到人们认识科学的真实历程。“为科学思维而教”是科学课堂教学的应有之义，其中包括创新思维、批判性思维等多个要素。在今天的社会中，创新意识和创新能力已成为核心竞争力，其重要性不言而喻，小至个人的长远发展，大至一个国家乃至一个民族的持续发展。“不仅仅要让每个学生成为知识的消费者，更要让每个学生成为知识的创造者。”培养创新能力并不是要把每个学习者都培养成科学家，而是希望能够通过科学教育唤醒学习者的创新意识，正是这种时时刻刻保持创新意识和培养创新能力的态度使美国在近现代一直保持着科技与经济领域的领先地位。高阶思维是一种发生在较高水平上的心智活动，一般来说是指解决劣构问题、远潜移以及发散思维的能力等，因此，它的发生需要学习者具备较高的认知水平。与之相对应的则是低阶思维，是发生在较低认知水平上的能力，一般用于学习事实性知识或完成简单任务，如记忆、浅层理解和近潜移等。2017 年，教育部正式颁发修订版《义务教育小学科学课程标准》，其中已经明确地指出，小学科学课程基础性、实践性、综合性的课程性质应倡导以探究式学习为主的多样化学习方式。已有研究表明，探究式的学习方法能够有效帮助学习者发展其高阶思维这一能力。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020 年)》（以下简称《纲要》）中指出，面向全体学生、促进学生的全面发展，着力提高学生……勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力。由此可见，构建一个能够有效地培养学生高阶思维能力的科学课堂，是落实《纲要》的重要行动和重要体现，更是为了实现核心素养追求的必要途径。

一、小学科学课堂教学存在的问题

当前，小学科学课堂面临着许多的困境，尤其在学生思维能力的培养上，科学课堂教学大多呈现出了不同程度的简单化、低阶化、浅表化的状况。对此，一线科学教师也存在诸多的疑惑和迷茫。

（一）认识及理论指导不充分

目前，尚有部分教师仍未转变认识，科学课堂“一言堂”“满堂灌”的现象还普遍存在，当出现非考查的知识点时选择忽略而不是激发学生的兴趣和求知欲。绝大部分教师在一节科学课程中的讲授时间要大于学生进行科学探究的学习时间。当前，众多的实践已经表明，小学科学教师在这方面的意识较薄弱，还有待增强，对于培养学生高阶思维能力的认识尚不充分。除此之外，自新一轮课程改革以来，众多新型的教学模式在中小学遍地开花，涌现出了不少创新的教学模式。部分具备培养学生高阶思维能力的教师也开始试图摸索一些卓有成效的方法，可在实践当中往往事倍功半，甚至流于形式。事实上，科学课堂教学难以实现启迪学生思维的目的。大多数一线科学教师认为，理论指导的缺乏是阻碍其在课堂教学中实现对学生高阶思维能力培养的重要因素之一。如何正确引导学生产生高阶学习活动进而促进高阶思维能力的培养，多数教师群体对此尚不明确。

（二）教学方法运用不恰当

学习科学的过程应当符合人类认识科学的过程，二者都是循序渐进的。科学教育应当能够使学习者充分认识到科学的本质，并且为学习者创造一种自由的、敢于质疑和勇于创新的学习环境，从而促进学习者的批判性思维能力、逻辑思维能力以及创造性地解决问题的能力的发展。

信息化时代下的教育对一线教师提出了更高的要求，需要一线教师提升自身的综合素养，尤其是信息素养。教师应该保持学习，不断地夯实、更新自己的专业知识，有效地提升自身的教学技能，积累经验并总结新的经验与方法应用到实际的课堂教学实践中，带领学生扮演“科学家”的角色，投入“科学探究”的状态。然而，在实践推行探究式教学的过程中逐渐出现了“形式化探究”的现象，且当前较普遍。例如，有的教师不重视课堂问题的设置，没有激起学生学习科学的兴趣，课堂氛围如“一潭死水”；有的教师不了解学生独立探究的水平，不能在合适的时间和环节介入和引导；有的教师没有正确地组建活动小组，如不考虑学生的个体差异、小组人数分配不均等。大多数一线教师在设计科学探究教学活动时，仅按照探究过程的要素机械地设计，学生也按部就班地配合教师完成任务。在这个过程中，教师如果没有做到有效引导学生投入到科学探究的每一个环节当中，对科学探究过程的做法进行分析，学生实际上就很难在这个过程中获得学习的自主性，这样的“探究”教学和“探究”学习，学生难以真正认识到科学过程的复杂性和科学探究的本质。从本质上说，这样的教学还是没有脱离传统的“灌输”框架，只不过是换了一种形式而已，与传统的“烹饪手册式”的实验室活动没有太大差别，就更不要说这样的教学活动能够促进学生的高阶思维能力提升。有研究者认为，探究式的科学教学形式可以多样化。形式不是关键，关键的是教师是否真正理解了科学探究的本质特征且自身也具有探究的意识，将这种意识代入教学的过程中，才是决定其是否为探究式的科学教学的重要因素，而不在于表面。从这个角度来说，教师这一重要的因素才是决定探究式科学课程改革成功的关键。

（三）学习评价方式不合理

已有众多的研究表明，传统的课堂教学评价存在很多的弊端，毋庸置疑在一定程度上会对教师与学生的发展造成某些消极、负面的影响。自新一轮基础教育课程改革以来，我国传统的课堂教学评价虽已改进了诸多不足之处，但仍然处在曲折发展的阶段，也存在一些新的误区。传统的课堂教学评价方式较单一，且过分地强调其甄别、选拔的功能，似乎课堂教学评价成为师生证明自己的工具和手段。殊不知，实施评价的目的是促进发展，评人是为了育人，在科学课堂教学中更是如此。科学课堂教学更应当注重对学生学习能力、思维方式、科学素养的发展和培育。因此，科学课堂教学评价最应当强调对学生在发现、探究、实践等学习过程的评价，应当发挥评价发现不足的重要功能，应当注重现代化，倡导形成性、技术性、过程性的评价方式。然而，在目前科学教学实践中实施的评价机制却不够合理、不够完善，过程性评价在实践中难以落到实处，过于单一和结果性导向的评价并不利于学生高阶思维和科学素养的形成，更无益于改进课堂教学、提升教学质量。但是，目前在实践层面，科学教学还缺少相应行之有效的评价机制，有关高阶思维能力的评价机制问题更是一个亟待解决的棘手难题。

二、小学科学课堂高阶思维培养的对策

基于培养学生面向未来的关键能力的时代要求，核心素养理念得到了推广，“素养本位”在学校课程与教学中的价值取向得到了进一步的明确。在提出问题、做出决策等解决实际问题的教学课堂中，应聚焦学生核心素养的培养，将高阶思维能力的培育渗透在课堂环节当中。有效的科学探究的重要体现之一，是学生大脑、思维活动的活跃，从而实现学生高阶思维能力的培养与发展的目标，因此小学科学课堂教学也愈发凸显其在学生高阶思维培育上的重要价值，科学教师更应加大对课堂教学的关注，改善现有状况，发挥课堂培育学生高阶思维的重要作用。

（一）设计高阶思维导向的教学目标

教学目标统领教与学的全过程，在教学过程中起着十分重要的导向作用。Harvard University 的心理学教授Perkins 认为，人们日常运用的思维能力是与生俱来的，而高阶思维能力是后天习得的。前者就如同人们的行走能力一般，后者就如同百米赛跑，是后天学习、训练掌握的结果。高阶思维能力的提升需要练习，也需要为其获得提供相应的支架。Columbia University 的林晓东教授认为，没有为学生提供适当的支架，批判性、反思性的思维活动就很难发生。也就是说，教师需要在日常的学习活动中将发展学生的高阶思维能力作为科学探究的目标，确立以培养高阶思维为导向的教学目标，设计出支持高阶思维发展的学习活动并予以行动。与常规的探究活动目标相比，定位高阶取向的探究活动目标增加了思维目标，常用的行为动词有设计、假设、辨别、发现关系等。另外，培养高阶思维的教学目标，不仅仅包括了知识和技能的掌握、过程和方法的提升以及情感态度与价值观的形成，还须特别关注发现问题和解决问题的实际能力、求异思维和发散思维的高阶能力的提升。需要注意的是，高阶思维的训练目标是整体性行为，涉及一系列认知和元认知方法，不是某种孤立的认知策略。在以高阶思维为导向的教学设计中，应体现出学习进阶，以某一个核心概念为例，学生会在其原有的认知基础之上，通过进一步的学习加深对这一核心概念的理解，认识科学本质。

（二）设计具有针对性的学习资源

有学者曾提出，促进高阶思维能力提升的学习资源设计应当遵循以下几点原则：①技术促进学习的定律原则。学习资源应当是学生感兴趣并接受的，且结构简单清晰，深浅适中，不使学生产生认知负荷。②精选教学材料的原则。学习资源开发重视质量而非数量，应当摒弃“走马观花”般的学习方式。③强化知识学习过程中的思维训练原则。学习资源应当能够引发学生的思考，活跃学生的思维，并重视在此过程中对其批判性思维和创造性的培育，进而使其高阶思维能力得到发展。④提高学生完成教学任务的操作性原则。适当地提高教学过程中师生互动与交流，避免枯燥单一地讲授。⑤提供交流功能原则。思维内隐于心，而语言作为思维工具之一，能够将其外显于表，有利于教师了解学生的思维，自由的研讨氛围也让学生在课堂中发展高阶思维成为可能。

（三）创设自由自主的学习环境

学习环境，包括但不限于资源、工具、人、活动、师生关系等要件，主要是指促进学习者学习与发展的各种支持性条件的统合，其中教师这一要素在其中起着尤为关键的作用。新课标中已明确地指出，突出创设自由自主的学习环境，为学生提供更多学习空间及探究式学习机会。科学探究的过程是一个富含批判性思维和创造性思维的过程，学生是否大胆想象、勇于表达和主动质疑的重要影响因素之一是其所处学习环境的自由自主和开放程度。可见，学习环境对个人高阶思维的培养具有重要作用。为了促进培养学习者批判性、创造性思维等高阶思维，教师须建立一个自由自主、大胆发言和表达想法的课堂环境，以增强学习者的学习自信。教师须认识到学生是处于发展中的人，犯错误不可避免，利用好错误有利于进一步学习；教师不可强求学生在学习开始之前就什么都能理解，重视循序渐进地引导教学，因此，教师也需要了解学生的基础水平，以便有针对性地教学；教师应重视学习者的持续学习的能力，提高其学习质量并持之以恒；是否成功的决定性、关键性因素是教师的不懈努力并且实施有效的策略。当然，思维的培养是一个无比漫长的过程，就更不必说培养高阶思维。因此，教师在教学中要精心创设问题情境，尽可能地在最大程度上促进学生进行积极的、自主的知识建构。

显然，教师应当认识到学习者是具有可塑性的，所有的学习者都处于发展中。课程与教学的过程应为学生提供充分运用知识解决问题的机会，以此促进提升高阶思维；对于问题求解难度的设置应当既有足够的激发作用又不至于脱离实际能力范围，鼓励学生积极地进行思维交锋和思想碰撞，适当引导学生主动地表达自己的思考和想法。

（四）形成并善用高阶学习活动评价

以学习目标为主要依据，运用调查、测验、观察等方式对其学习的效果做出具有一定标准的鉴定和价值判断，包括学习过程、学习结果等方面，称之为学习评价。反思和修订学习目标的活动学习评价对于高阶学习活动的每一个环节来说发挥着重要的作用，是有效地开展高阶学习活动的保证，因此对学生高阶思维的发展具有非常重要的实践意义和参考价值。从学生的视角出发，科学课堂促进学生的高阶思维能力发展的一个重要手段就是反思性的学习评价。这种反思性评价重视学生的主体地位，强调学生在学习活动中的自我监督与自我调控意识和能力，学生主动设计、监控、评价、反思与调节自己的学习活动。在具体的课堂教学实践中，学生能够通过科学探究，经历反思、评价、改进、完善等一系列活动完成自主建构和自我监控，在过程中发展思维，进而促进其科学素养的形成。主要有以下几点：①评价主体多元。重视学生自评和生生互评，体现学生个人的主体性。②评价方式多元。教师除了采用传统的量性评价之外，还要重视质性评价发挥的作用。教师应当鼓励学生多使用言语表述和行为表现的方式进行评价，如学习成果的实物展示、科学探究的思路分享等。除此之外，可充分合理地利用技术性评价，其具有一定的优势。技术性支持评价就是将信息技术应用到教学评价系统，并在课堂教学中完成形成性评价，以诊断学生已有的认知和思维方式，通过技术工具分析更深层次的学习情况和学习状态，为改善和指导学生的学习提供科学依据。③评价内容多元。能力比知识更重要，因此，学生的知识掌握情况、学生各方面能力的发展、学生的情感态度、价值观等等都是教师要多多重视的。

总之，形成并合理地运用促进高阶学习活动的评价，能够提高科学课堂教学的效果，激发和培养学生高阶思维发展，有利于促进学生的科学素养。