基于高階思維下的科學課堂

張艷丹

【摘?要】知識時代的發展對人才素質的要求提高，更加注重創新能力、問題求解能力、批判性思維能力等高階能力的作用。高階思維是高階能力的核心，是適應時代發展的關鍵能力。培養和發展學生的高階思維能力，已成為現代教學的核心價值取向和課堂教學的目標追求，同時也是提高教育教學質量和培養創新人才的有效途徑。科學學科對高階思維有得天獨厚的條件，這樣一門跨學科的綜合課程，對高階思維的培養意義重大。本文以《電荷與電流》教學為例，淺談對高階思維的一些思考。

【關鍵詞】高階思維;科學課堂;案例教學

高階思維是指發生在較高認知水平層次上的心智活動或認知能力。高階思維最初源于美國教育學家布盧姆的教育目標分類學，經過安德森、克拉斯沃等專家的修訂，將目標分類改為兩維，一個是“知識”的維度，另一個是“認知過程”的維度。

“認知過程”維度包括記憶、理解、應用、分析、評價和創造六個層次，其中“記憶、理解、應用”初級認知為低階思維，而“分析、評價、創造”高級認知為高階思維。國內專家也認同高階思維是較高認知水平層次上的心智活動或認知能力。

多數研究者認為，與學科相整合的教學應該是最有效的教學方式，即由學科教師擔負起培養學生高階思維能力的任務，在課堂教學中有意識地發展學生的高階思維能力。下面，以浙教版八年級上冊第4章第1節《電荷與電流》第1課時的課堂教學為例，談談教師對學生的高階思維能力的培養。

一、立足生活，發現問題

科學源于生活又高于生活，日常生活中的許多現象，往往隱含著科學道理，學習科學要善于觀察，善于發現。

課堂開始，利用一則“高速收費員戴防毒面具上班”的新聞引發學生的思考。通過新聞的介紹，學生了解到主持人所說的工作人員戴防毒面具上班的原因是收費站周邊兩家工廠，當它們同時生產時，排放的濃煙籠罩收費站。通過觀察分析，

學生逐步認識到工廠多，產生的煙會增多。由于工廠生產中不可避免地會產生粉塵，為了防止污染環境，需要對粉塵進行除塵的處理。現有一套能使含塵氣體進入、潔凈氣體排出的除塵裝置，它的內部結構或原理是怎樣的？如果學生利用互聯網等媒介收集和整理有關資料，沒有進行深入思考，這就屬于低階思維。實踐證明，低階思維和高階思維是完全可以互相轉換的。教師鼓勵學生大膽猜測這套除塵裝置的內容結構或原理，在內部進行自然沉降方法除塵，可以利用濾網過濾方法除塵，可以利用靜電吸附方法除塵。通過分析討論自然沉降、濾網過濾、靜電吸附等方法除塵，評價這些方法的優缺點，最終確定最優方案。這樣用簡單問題引申出學生復雜的思考，就是將低階思維轉換成高階思維。

二、動手體驗，分析問題

美國教育家杜威指出：教學過程應該就是“做”的過程。如果學生沒有“做”的機會，那必然會阻礙學生的自然發展。兒童生來就有一種要做事和要工作的愿望，對活動具有強烈的興趣，對此要給予特別的重視。在傳統的課堂上，教師總是先介紹儀器和工具如何使用，講解使用規則，然后讓學生照搬去實驗，最后往往出現學生操作時由于沒有掌握好使用規則，導致問題較多，嚴重影響教學效果。同時這種教師講、學生模仿操作的枯燥學習方式，大大壓抑了學生的學習興趣，不利于激發學生的創造力及創造性思維。

課堂中，要想利用靜電吸附除塵，首先必須有帶電體。此時，教師大膽放手，讓學生自己動手完成任務，將吸管或手邊的其他工具變成帶電體。學生有用吸管與頭發摩擦使吸管帶電，也有將吸管與身上的毛衣摩擦……要讓學生作為學習活動的主體，教師進行組織并加以指導，使學生能夠主動地學習，發揮自己的積極性和主動性，不只是學會知識，更要變得會學習。

教師純粹的講授，學生不容易掌握。教師可以利用多媒體輔助教學，通過視頻的分析介紹，先讓學生明白原子內部結構和帶電情況?？梢宰鰝€小實驗，讓女生代表質子，男生代表電子，通過玩游戲方式學生親身體驗吸管成為帶電體的過程，分析每個小組的帶電情況以及模擬剛才吸管摩擦帶電的過程，從而突破摩擦起電的根本原因。以學習者為主體，在真實的情境中，通過類似人類真實實踐的方式來組織教學，完全符合情境認知理論，這種合作小組學習、討論、案例學習、角色扮演、項目研究、模擬性決策和問題求解學習活動等高階學習模式，有利于發展學習者的高階思維能力。

三、質疑探索，解決問題

學習過程中，學生要學會質疑。教師可通過對學生質疑問難的指導，讓學生學會從知識的探索與對比中提出問題，從而加深對知識的理解，使學生對知識的理解更為主動、深刻。

課堂中，將摩擦后的吸管去靠近線香，沒有發生吸附線香煙的現象，繼續摩擦或增加吸管的數量，再靠近線香，現象還是沒有發生。提出問題：為什么摩擦后的吸管能吸附碎紙屑，但對煙的吸附效果不明顯？在教師的啟發下，學生尋找原因，利用起電機解決問題。如何判斷起電機上兩個金屬球的帶電情況，教師鼓勵學生想辦法去解決問題。在教師啟發引導下，學生知道了利用被毛皮摩擦過的塑料吸管帶負電的方法，結合電荷間的作用規律檢驗獲得起電機上兩個金屬球的帶電情況。由于金屬球不能放入筒內，因此將金屬球上的電用銅絲將其導出放入筒內，當起電機工作時，帶電的銅絲有吸附線香的煙，簡易的除塵裝置已制作完成。

雖然可以看到線香的煙有被吸附，但是效果不是太明顯。提出問題：難道工業上靜電除塵的原理不是這樣的？查找資料，工業上的靜電除塵，原理是利用帶電體的尖端放電，從而使空氣中塵粒帶負電，被吸附到帶正電的集塵板上。接著，參考查找的資料，學生根據教師提供的材料（鋁箔、鋼尺、鋸條）討論、設計并進行制作，嘗試改進原除塵裝置，并通過連接起電機進行實驗，檢驗自己組設計制作的裝置除塵效果的好壞。經過各組多次實驗表明，選擇鋁箔、鋼尺、鋸條中其中一種材料并連接一個金屬球，效果還是不太明顯，而只有選擇兩種材料，并將鋁箔、鋸條分別連接正負兩個金屬球，除塵效果最好。此時，教師不急于公布答案，而是引導學生思考，通過對比、分析原來簡易的除塵裝置和改進后的裝置的吸附原理的區別，從而解決了改進后的裝置除塵效果變好的原因。這些具有挑戰性的、開放性的問題，需要學生運用聰明才智才能回答，有利于學生高級思維能力的發展。

培養學習者的質疑能力，有利于發揮學習者的主體作用，發展求異思維，培養創造能力。因此，在教學中，教師應提倡、鼓勵學生大膽質疑。只有培養學生的質疑能力，使其善于質疑，才能讓其積極參與到學習中來，對自己的疑問進行更深入的探索，從而提高高階思維能力。

思維是可以培養和教授的，可以通過教育得以改善和提高的。高階思維作為思維的高級形式，自然也可以在教學中獲得提升。在教學過程中，教師還應該引導學生發現并總結規律，讓學習者理解和運用這些規律，突破教學難點，這樣，課堂教學就會達到事半功倍的效果。

參考文獻：

[1]曾志旺.基于實驗探究教學培養高階思維能力[J].中學物理參考，2017（4）：52～55.

[2]魏小亮.靜電除塵裝置的制作與原理[J].新高考，2017（7）：58～59.