小學(xué)科學(xué)課程中培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力的方法

肖元花

在開展思維啟發(fā)式教學(xué)活動時，教師要引導(dǎo)學(xué)生自行探究科學(xué)現(xiàn)象、分析科學(xué)知識、實(shí)踐科學(xué)技能，發(fā)展學(xué)生的辨析思維、分析思維、創(chuàng)造思維等多種高階思維能力，幫助學(xué)生掌握更加高效的科學(xué)思維認(rèn)知方式，形成正確的科學(xué)認(rèn)知觀念和良好的學(xué)習(xí)意識，進(jìn)而提高科學(xué)課程的學(xué)習(xí)質(zhì)量。為了進(jìn)一步增強(qiáng)科學(xué)課程的教學(xué)實(shí)效性，筆者在本文中闡述了高階思維的內(nèi)涵，分析了在小學(xué)科學(xué)課程中培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力的意義，從問題教學(xué)和活動教學(xué)兩方面出發(fā)，提出了在小學(xué)科學(xué)課程中培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力的措施。

一、高階思維內(nèi)涵解析

高階思維指的是一個人在較高認(rèn)知層次上所表現(xiàn)出來的心智活動與認(rèn)知水平。在哲學(xué)領(lǐng)域，高階思維主要體現(xiàn)在批判性認(rèn)知活動中；在心理學(xué)領(lǐng)域，高階思維用于分析問題、作出決策和解決問題；在教育學(xué)領(lǐng)域，高階思維的培養(yǎng)是促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知水平發(fā)展的重要途徑。對教育學(xué)而言，教師需要引導(dǎo)學(xué)生在探索知識的過程中進(jìn)行思考、辨析、實(shí)踐，提高學(xué)生的認(rèn)知水平，并將其上升到分析、評價和創(chuàng)造等高階層次，使學(xué)生自覺研究學(xué)科知識、實(shí)踐學(xué)科技能、反思所學(xué)內(nèi)容，進(jìn)而提高學(xué)生的高階思維能力。

在小學(xué)科學(xué)課程中，要想啟發(fā)學(xué)生的高階思維，提高學(xué)生課程學(xué)習(xí)的質(zhì)量，教師就要開展自主思考、自主分析、自主實(shí)踐類授課活動，幫助學(xué)生在深度探知和實(shí)踐創(chuàng)造的過程中，加深對科學(xué)現(xiàn)象與科學(xué)知識的認(rèn)識，增強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)知效果。

二、小學(xué)科學(xué)課程中培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力的意義

（一）有助于掌握科學(xué)思維方式

科學(xué)教師培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力，能夠讓學(xué)生從不同的角度出發(fā)，分析和研究科學(xué)知識，使學(xué)生對看到的科學(xué)現(xiàn)象提出合理的問題，對科學(xué)實(shí)驗(yàn)提出合理的假設(shè)，正確運(yùn)用多種思維分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、辨別科學(xué)信息、研究科學(xué)原理，從而真正理解科學(xué)知識，提高學(xué)習(xí)效率。同時，學(xué)生可以在問題式、探究類科學(xué)認(rèn)知活動中，形成良好的高階思維能力，掌握高效的科學(xué)思維方式。

（二）有助于培養(yǎng)科學(xué)觀念

在高階思維能力培養(yǎng)過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生深入研究科學(xué)現(xiàn)象、科學(xué)原理、科學(xué)理論、科學(xué)實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容，鼓勵學(xué)生深度分析探索型、遞進(jìn)型等多種類型的問題，能夠使學(xué)生在問題思考和問題解答過程中形成良好的質(zhì)疑、求真、實(shí)證等科學(xué)精神。另外，教師引導(dǎo)學(xué)生參與多樣化的科學(xué)實(shí)踐活動，能夠加深學(xué)生對科學(xué)知識的認(rèn)識，從而形成正確的科學(xué)觀念。

（三）有助于提升課程學(xué)習(xí)質(zhì)量

教師在授課過程中滲透高階思維，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用多種高階思維能力探究科學(xué)知識，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率與質(zhì)量。在高階思維運(yùn)用過程中，學(xué)生能夠打破傳統(tǒng)認(rèn)知思維的束縛，主動從多角度出發(fā)，研究科學(xué)原理或科學(xué)現(xiàn)象，快速理解科學(xué)內(nèi)涵，從而改善課堂認(rèn)知的效果。

三、小學(xué)科學(xué)課程中培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力的措施

（一）巧設(shè)串聯(lián)問題，啟發(fā)高階思維

科學(xué)教師可以設(shè)計(jì)形式不同的串聯(lián)性探知問題，引導(dǎo)學(xué)生從多角度思考科學(xué)知識，使學(xué)生在解答探究型問題、遞進(jìn)式問題過程中受到高階思維的啟發(fā)，在提高課程學(xué)習(xí)質(zhì)量的同時，提高學(xué)生的高階思維能力。

1.設(shè)計(jì)探究型問題串。探究型問題串的設(shè)計(jì)是為了讓學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題、思考問題的過程中，加深對科學(xué)現(xiàn)象的理解，構(gòu)建合理的科學(xué)知識體系，在解答問題的過程中找到正確的科學(xué)知識探究方式，啟發(fā)高階思維，形成正確的科學(xué)理念。在課程教學(xué)過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生深度挖掘日常生活中與科學(xué)知識有關(guān)的元素，提出相應(yīng)的探究問題。教師還要鼓勵學(xué)生從多角度出發(fā)，運(yùn)用發(fā)散思維探索問題的多種答案，以培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。

例如，在講解教科版小學(xué)科學(xué)四年級上冊第一單元“聲音”第六節(jié)“聲音的高與低”時，教師可以利用尺子設(shè)計(jì)探究型問題串。教師可以把尺子擺放在講臺的邊緣，撥動尺子，同時改變尺子伸出桌面的長度，使尺子在震動時能發(fā)出高低不同的聲音，從而引發(fā)學(xué)生對聲音的深度思考，并鼓勵學(xué)生大膽表達(dá)內(nèi)心的疑惑，如“為什么同一把尺子能夠發(fā)出不同的音調(diào)？”“音調(diào)的高低變化與尺子的擺放位置有關(guān)嗎？”“音調(diào)高低變化的原因是什么？”等。針對學(xué)生的問題，教師可以設(shè)計(jì)以下探究型問題串：一是讓學(xué)生仔細(xì)傾聽尺子移動到不同位置所發(fā)出的聲音，思考尺子伸出桌面的長度較長時發(fā)出的音調(diào)高，還是較短時的音調(diào)高；二是讓學(xué)生用不同力度彈撥相同長度的尺子，觀察尺子的波動狀態(tài)，傾聽發(fā)出的聲音，分析是力度大時尺子所發(fā)出的音調(diào)高，還是力度小時所發(fā)出的音調(diào)高；三是當(dāng)不同長度的尺子伸出桌面長度相同時，用相同的力度分別彈撥兩個尺子，判斷是長尺子發(fā)出的音調(diào)低還是短尺子發(fā)出的音調(diào)低。然后，教師可以讓學(xué)生總結(jié)上述問題的答案，得出影響聲音高低變化的正確結(jié)論，加深學(xué)生對音調(diào)知識的理解，從而培養(yǎng)學(xué)生從多角度思考問題的意識，提高學(xué)生的推理能力，培養(yǎng)學(xué)生的分析思維、推理思維、發(fā)散思維等高階思維能力。

2.設(shè)計(jì)遞進(jìn)式問題串。遞進(jìn)式問題串是合理拆分復(fù)雜的科學(xué)知識，讓學(xué)生通過解答由淺入深、層層遞進(jìn)的探究問題，逐漸加深對科學(xué)原理、科學(xué)理論等知識的理解與認(rèn)識，引導(dǎo)學(xué)生在逐步解答過程中形成良好的邏輯思維、推理思維等多種高階思維能力。因此，教師可以設(shè)計(jì)遞進(jìn)式自主探究問題串，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、推理思維、聯(lián)想思維等高階思維能力，增強(qiáng)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的效果。

例如，在講解教科版小學(xué)科學(xué)四年級下冊第一單元“植物的生長變化”第八節(jié)“鳳仙花的一生”時，教師可以根據(jù)單元知識點(diǎn)設(shè)計(jì)遞進(jìn)式問題串，讓學(xué)生通過解答問題的方式，理解植物生長的相關(guān)知識，提高學(xué)生的高階思維能力。在教學(xué)過程中，教師可以設(shè)計(jì)以下遞進(jìn)式問題，如“鳳仙花的一生會經(jīng)歷多少個時期，分別是什么？”“鳳仙花的生命周期一般為多少天？”“在不同的生長時期，鳳仙花會分別發(fā)育出哪些器官？”“每個生長發(fā)育階段，鳳仙花有著怎樣的生長規(guī)律？”“成熟的鳳仙花植株包括哪幾個部分，每部分有著怎樣的作用？”“影響鳳仙花生長的因素有哪些？”“如何讓鳳仙花健康地生長？”“植物生長與自然環(huán)境之間有著怎樣的關(guān)系？”等。針對上述問題，學(xué)生可以在“鳳仙花的一生”的延時視頻和學(xué)習(xí)材料中找尋答案，也可以結(jié)合上一個問題的答案對下一個問題進(jìn)行探究，思考兩者之間的關(guān)系，從而推理出正確的結(jié)論。由此可見，科學(xué)教師設(shè)計(jì)遞進(jìn)式問題串，不僅能夠激發(fā)學(xué)生自主探知的興趣，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的信心，使學(xué)生在解答問題的過程中理解科學(xué)知識，扎實(shí)掌握與之相關(guān)的科學(xué)理論，還能培養(yǎng)學(xué)生的推理思維、發(fā)散思維、邏輯思維等高階思維能力。

（二）利用多元活動，發(fā)展高階思維

要想發(fā)展學(xué)生的高階思維，增強(qiáng)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)效果，教師就要結(jié)合教材內(nèi)容開展豐富多樣的課堂探究活動，如觀察活動、實(shí)驗(yàn)活動、制作活動等，讓學(xué)生通過現(xiàn)象觀察、技能實(shí)踐、動手操作等方式，理解科學(xué)知識，明確科學(xué)現(xiàn)象的原理。

1.創(chuàng)設(shè)觀察活動?？茖W(xué)現(xiàn)象中蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)知識，而觀察是學(xué)生認(rèn)知科學(xué)的主要方法之一。對此，教師可以結(jié)合單元知識點(diǎn)開展科學(xué)觀察探究活動，引導(dǎo)學(xué)生細(xì)致觀察科學(xué)現(xiàn)象，指導(dǎo)學(xué)生深入探究現(xiàn)象中所包含的各種科學(xué)知識，鼓勵學(xué)生條理清晰地描述科學(xué)現(xiàn)象、講解科學(xué)原理，培養(yǎng)學(xué)生的分析思維、辨析思維、質(zhì)疑思維，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

例如，在講解教科版小學(xué)科學(xué)三年級上冊第一單元“水”第五節(jié)“水能溶解多少物質(zhì)”時，筆者開展了觀察認(rèn)知科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動，讓學(xué)生通過觀察白糖、奶粉、面粉、果汁粉、咖啡粉、味精、沙子在水中發(fā)生的科學(xué)現(xiàn)象，加深學(xué)生對水溶解知識的理解。筆者鼓勵學(xué)生描述自己所看到的現(xiàn)象，并讓學(xué)生根據(jù)自己的理解講述科學(xué)原理，以提高學(xué)生的高階思維能力。比如，有的學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了不同物質(zhì)與水混合之后會形成不同形態(tài)的溶液，如偏透明且水中物質(zhì)均勻穩(wěn)定的溶液、物質(zhì)顏色較為均勻的溶液、物質(zhì)與水出現(xiàn)分層的溶液等。在學(xué)生發(fā)現(xiàn)這些現(xiàn)象之后，筆者鼓勵學(xué)生提出自己的看法或觀點(diǎn)，如水與物質(zhì)分層的溶液表明該物質(zhì)并沒有被水溶解等，并讓學(xué)生思考了“無色溶液中的物質(zhì)是否得到了充分溶解？”“有色溶液是否表明該物質(zhì)沒有被充分溶解？”等問題。之后，筆者指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用辨析思維，結(jié)合學(xué)習(xí)材料分析上述問題，讓學(xué)生反復(fù)觀察實(shí)驗(yàn)視頻中不同物質(zhì)的溶解過程，根據(jù)實(shí)際情況尋找能夠佐證觀點(diǎn)的資料，最終得出了結(jié)論。

2.創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)活動?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生探尋科學(xué)現(xiàn)象原理，了解各變量與最終結(jié)果之間因果關(guān)系的主要方式之一，也是促使學(xué)生掌握科學(xué)技能，理解科學(xué)知識的重要方法之一。對此，教師要結(jié)合單元知識開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動，將高階思維啟發(fā)融入實(shí)驗(yàn)探知，讓學(xué)生在參與實(shí)驗(yàn)活動的過程中，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)認(rèn)知水平和思維運(yùn)用能力。

例如，在講解教科版小學(xué)科學(xué)四年級下冊第二單元“電路”第四節(jié)“電路出故障了”時，教師可以利用實(shí)驗(yàn)操作活動啟發(fā)學(xué)生的比較思維、分析思維、推導(dǎo)思維和邏輯思維，提高學(xué)生運(yùn)用高階思維的能力。在教學(xué)過程中，教師可以將學(xué)生分成多個合作小組，每組提供一個出現(xiàn)故障的電路，讓各組自行選擇故障檢測方法進(jìn)行電路檢測，并完整填寫電路故障排查表（表1）。在實(shí)驗(yàn)過程中，各組學(xué)生可以交流討論，根據(jù)實(shí)際情況合理選擇檢查法、替換法、檢測法等不同的電路故障排查方法，并運(yùn)用推導(dǎo)思維、分析思維，科學(xué)推測電路故障出現(xiàn)的原因，用比較思維和邏輯思維探討電路故障的排查過程，通過實(shí)驗(yàn)檢測找到故障原因，并排除電路故障。

教師開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動，讓學(xué)生以小組互動的方式進(jìn)行知識探究與技能應(yīng)用，這不僅能夠增強(qiáng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)和技能運(yùn)用的能力，還能夠提高學(xué)生邏輯推導(dǎo)、對比分析的學(xué)習(xí)水平。

3.創(chuàng)設(shè)實(shí)踐活動。科學(xué)制作是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造思維能力的方式之一。因此，教師可以根據(jù)教材內(nèi)容開展技能實(shí)踐學(xué)習(xí)活動，鼓勵學(xué)生結(jié)合科學(xué)理論，運(yùn)用科學(xué)技能制作與單元知識有關(guān)的實(shí)際物品，以提高學(xué)生的創(chuàng)造思維能力。教師還可以引導(dǎo)學(xué)生展示和評價自己制作的作品，從而培養(yǎng)學(xué)生的評價思維。

以教科版小學(xué)科學(xué)五年級下冊第二單元“船的研究”第七節(jié)“制作與測試我們的小船”為例，在教學(xué)過程中，學(xué)生要先按照之前制定的設(shè)計(jì)方案制作小船，然后將小船放入水中進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)存在的問題，并進(jìn)行修改，從而使小船得到優(yōu)化。比如，有的小組設(shè)計(jì)了一艘樣式新穎的小船，但是在下水測試時發(fā)現(xiàn)，該小船并沒有達(dá)到載重量200克的標(biāo)準(zhǔn)。對此，該小組需要優(yōu)化小船邊沿的裝飾物，減少小船本身的重量，擴(kuò)大船艙的承載范圍，使其達(dá)到載重量200克的標(biāo)準(zhǔn)。在測試與改進(jìn)完成之后，筆者引導(dǎo)學(xué)生對他人的小船進(jìn)行了客觀評價，鼓勵學(xué)生提出了合理的改進(jìn)建議。比如，有的學(xué)生評價某組設(shè)計(jì)的小船船身小巧玲瓏，外形也比較美觀，但在水中行駛的距離較短，推測可能是動力系統(tǒng)的問題，并提出了改進(jìn)動力系統(tǒng)、加大馬力的建議。由此可見，教師開展科學(xué)實(shí)踐與評價活動，既能提高學(xué)生技能運(yùn)用和動手實(shí)踐的能力，又能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和評價思維，使學(xué)生在實(shí)踐與點(diǎn)評過程中形成較強(qiáng)的創(chuàng)新精神和務(wù)實(shí)精神。

結(jié)語

要想提高課程教學(xué)的質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力，教師就要合理開展多樣化的高階思維活動，有意識地引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用邏輯思維、分析思維、推理思維、評價思維等多種思維能力探究科學(xué)原理，幫助學(xué)生在問題解答、活動實(shí)踐過程中掌握科學(xué)知識和技能。

（作者單位：徐州市銅山區(qū)張集鎮(zhèn)魏集實(shí)驗(yàn)小學(xué)）