通过实验探究和设计制作提高学生高阶思维水平

2022-12-16吴琴琴安徽合肥一六八玫瑰园学校

小学科学 2022年18期

◇吴琴琴（安徽：合肥一六八玫瑰园学校）

高阶思维是指在较高的认识水平上所形成的思维活动，也就是更高阶的思维能力，是将创造、实践和分析相结合的思维能力。高阶思维以低级思维为基础，如果学生还未熟练地掌握低级思维，就无法进行高阶思维的培养。要让小学生形成高阶思维能力，就必须把这种思维与学生的日常生活相结合。在小学科学学习中，学生可以通过对实验的观察，把科学概念组织起来，最后加以总结。通过对科学概念的分析，然后进行创造，才能培养学生的高阶思维能力。

一、学生高阶思维培养的常见问题

目前，小学科学教学中的问题较多，特别是在对学生思维能力的培养方面，大部分科学教师都表现出了简单化、低级化、浅表化的现象，面临着较大的困惑与挑战。

（一）教师缺乏正确的认知和理论指导

当前，一些科学教师的教学观念还没有转变，仍然贯彻“一言堂”“满堂灌”的教学方式，遇到非考试的知识点时，往往选择忽略，忽视了学生的学习兴趣和好奇心。绝大多数教师的授课时间比学生自主探索的时间长。大量的实践证明，小学科学教师对培养学生的高阶思维能力还没有形成足够的认识，这方面的意识还比较薄弱。随着新一轮课改的推进，小学出现了许多创新性的教学模式，一些具有较多教学经验的教师也在尝试着寻找有效的教学途径，但实际操作起来往往却徒劳无功，甚至是走过场，因此很难实现培养学生思考能力的教学目标。许多小学科学教师都认为，缺少理论指导是影响学生提高高阶思维能力的一个主要原因。大多数教师对如何正确地引导学生进行高层次的学习活动，从而提高其高阶思维能力，目前还没有一个清晰的认识。

（二）教学方法不适当

科学学习的进程应该与学生对科学的认知进程相一致，两者是同步发展的。科学教学要让学生对科学的本质有全面的了解，为学生创造一个自由的、敢于质疑、敢于创新的学习环境，从而培养学生的批判思维能力、逻辑思维能力和创造性思维能力。

信息化条件下的教育，对教师的素质要求越来越高，特别是在信息素质方面。教师要不断学习，不断巩固和更新自己的专业知识，不断提高自己的教学能力，不断积累和总结新的经验和方法，将其运用到课堂上，引导学生在“科学探究”中扮演“科学家”的角色。但是，在实施科学教学的实践中，却逐渐出现了“形式化”的现象，而且这种现象目前比较普遍。比如，有些教师对课堂问题的设置不够重视，对学生的科学研究缺乏指导作用，这会导致课堂气氛如“一潭死水”；部分教师对学生自主探究能力的认识不足，无法适时地进行有效的干预与指导；有些教师没有组织好小组团队，比如没有考虑到学生的个体差异和小组人数的不均衡。部分教师在开展科学探究活动时，只根据探究过程中的要素机械地进行设计，而学生则想循序渐进地与教师合作。在这种情况下，如果教师不能正确引导学生参与科学探究的各个环节，学生就很难自主地掌握知识，这种“探究”式的教学方式与“探究”式的学习方式，让学生很难真正地理解科学活动的复杂性和探究的本质。从本质上说，这种教学方式并没有完全摆脱“灌输”的传统，只是变了个形式，跟传统的“一言堂”没什么区别。因此，这种教学方式必然无法提高学生的高阶思维能力。此外，科学探究式的教学方式是多种多样的，形式并不是最重要的，最重要的是教师对科学探究的本质的认识，而不能只注重科学探究的形式。因此可以说，教师是科学探究教学改革能否取得成功的关键。

（三）评估方法不科学

传统的课堂教学评估方法存在诸多缺陷，并对师生的发展产生了消极影响。我国新一轮基础教育课程改革后，传统的课堂教学评估虽然有了很多改进，但仍处于一个较为缓慢的发展过程中，并出现了新的认识误区。传统的课堂教学评估方法过于单一，往往只注重考试成绩，课堂教学评估似乎已成为教师和学生自我展示的一种工具与手段。然而，教师的评价应该以发展为目的，而评人则是以育人为目的，尤其是在科学教学中，更应重视学生学习能力、思维方式和科学素养的培养。因此，在科学教学中，最应重视对学生在学习中的发现、探究和实践等方面的评价，要充分体现“发现”的作用，要重视“发现”“实践”的巨大作用。但是，现行的科研教学评估体系还不够合理、不完善，在实践中很难落实到具体的教学中。过于单一、以结果为导向的评估不利于培养学生高层次的思维和科学素养，也不利于教师教学质量的提高，在实际操作中，缺乏与之相适应的、行之有效的评估机制。因此，建立高阶思维能力评估机制仍是一个亟待解决的问题。

二、提高学生高阶思维水平

（一）设计问题

针对问题设计，即教师要针对特定的教学目的对学生提出问题，使其在与同学的协作中得到解决，从而使学生能够积极探索，增强问题解决能力。通过合作学习、分析实验数据，得出实验结论，从而使学生的高层次思考能力持续地得到提升。

1.设计与学生生活密切相关的问题

为了提高学生的高阶思维能力，教师需将理论知识融入学生的日常生活。所以，在进行问题设计时，要尽可能地贴近学生的生活。学生在以往的经历中，如果有与已学知识重合的部分，就不会对新知识产生畏惧，而学习的内容与现实生活紧密联系，更能体现出科学知识的实用性，同时也能使学生的学习积极性得到提升。

例如，在《水》的课程教学中，教师可以在教学中向学生提问：①我们所看到的水是怎样的，它是液体、固体还是气体？②能通过什么方法辨别出清水、牛奶和食用油的不同之处？③在日常生活中，什么是能溶解的，什么是不能溶解的？通过提问，使学生对本课程有了初步的了解，同时也能引导他们积极进行思维活动。这类贴近生活的问题可以较好地激发学生的学习兴趣，使他们更乐于在课堂上与教师进行交流，并将自己的生活经历告诉同学，使学生更容易地进入学习状态，并用以往的经历回答问题。教师首先要让学生知道，水是没有形状的，遇到圆的时候就是圆，遇到正方形时就是正方形，装在什么容器中，就会变成什么样子。接下来，让学生实例解释水的形状：普通的水是液态的，当它被冻住的时候，就会凝结成固态；当被烧开的时候，它会冒出蒸汽。接着，教师可以告诉学生分辨水、牛奶、食用油的小窍门。最后，让学生了解食用油在水中是不能溶解的。这类问题的设计旨在促进学生对课本的深入了解，增强学生的分析与解决问题能力，并能有效地促进学生进行创新性思考。

2.同时处理多项并列问题

在设计平行问题时，主要是让学生通过处理问题来提升自己的解题能力。例如，在学习《一天的食物》这节课的时候，教师可以问一些问题：①平时大家都会吃些什么？②你最爱的食品是什么？它们对人体有什么益处？③日常食用的食品有哪些种类？通过解决这些问题，让学生在学习过程中，不仅能够利用高阶思维学习课本的知识，同时也能够在持续地解决问题中提升自己的高阶思维能力。

3.让学生参与问题设计

在探索过程中，可以利用问题的讨论和角色扮演等方式培养学生的高阶思维能力。教师在进行教学设计时，可以让学生更直观地体会到问题的存在，将自己的感觉和判断力融入问题解决中，而且在解决问题的过程中，可以不断地转变思维模式，采用各种方法解决问题，这样可以大大提高处理问题的效率。

（二）实验研究

在小学科学学习中，实验无疑是最直接的方法，可以让学生更好地了解课本上的抽象知识，同时也可以通过实验提高他们的高阶思维水平。例如，在对种子萌发的条件进行探究时，教师会让学生根据课本中的一些方案进行试验。在高阶思维能力的培养上，要求学生在教师的指导下进行独立的实验方案设计，同时要充分考虑到多种因素的影响，采取适当的实验方式，持续地激发学生的创新思维。在做这个实验的时候，学生的看法可能很多，有的说需要足够的阳光，有的说需要合适的温度，有的说要有合适的土地。当大家的看法不相同的时候，实验就是最好的证明方式。在有足够日照的情况下，老师要求学生仅改变该条件，而不能更改其他条件，使学生能够设计出合理的试验计划。有人建议，将一株植物置于阳光充足的地方，一株置于无阳光照射的地方，不过，其他学生纷纷表示怀疑。另一个学生提议用白色和黑色的塑料袋把植物包起来，但很快就被拒绝了，因为黑色的塑料袋吸光率很高，白色的反射率也很高，所以两种植物吸收的光线都不一样。在实验中，他们不断地分析各种不同的试验方案，从而在不知不觉中增强了高层次思考能力。

（三）设计与制造

为解决试验中遇到的问题，有时还会进行设计制作。学生要运用自己的生活经验和所熟悉的实验资料并与同学互动，不断修正、完善实验计划，加深对科学的认识，不断提升自己的高阶思考能力。在传统的小学科学教学中，教师要么向学生演示，要么让学生根据教材中的流程图来做，没有独立的思考活动，而学生的互动，则是通过阅读教科书上的知识来表达自己的想法。新课改后，小学科学更强调了教学计划的设置。教师要通过小组协作的方式让学生自己设计实验，并根据自己的需要和所学到的实验知识设计自己的方案，在与同学交换方案时，得到灵感和经验，从而改进自己的计划。实验计划的制订本身就是一种创新，教师要为学生提供充分的活动空间，让他们充分发挥想象力和创造力，并鼓励其自己设计实验计划。教师可以在教学过程中对学生进行恰当的引导，使他们在设计和制造过程中不断提高自己的高阶思维能力。

例如，在教学《制作钟摆》时，教师首先要让学生创设一个贴近生活的现实环境，使之产生动手做的兴趣，再鼓励他们自己做。在制作过程中，教师要给学生足够的时间和空间，让其画出自己的设计图并与同学分享，通过观察其他学生的图纸，可以得到更多的灵感，最后推出最好的方案。与同学沟通和协作，让学生能够修改图纸并不断完善。然后，学生可以自行组队，在教师的指导下进行创作，并根据教师给出的评分进行修正。尽管在设计、制作的过程中，学生的作品依旧会有不少错误，但至少能够将问题的答案准确地呈现，为后面的评估做好铺垫。同时，也能够让学生在遇到问题时，追根溯源，提高分析与评估能力。通过多次设计和制作，学生更加了解钟摆的创作，并能不断改进设计和创作。在初造时，学生也许不能制作较为精确的钟摆，但是二次创作时，依据同学和教师的建议加以修正，就会制作出较为精确的钟摆。通过不断调试，最后学生会掌握制作钟摆的关键要点。在设计和制作钟摆作品时，要注重对学生进行分析、评估，以促进其认知、创新和动手能力的培养，使学生更好地发展其高阶思维能力。