通過實驗探究和設計制作提高學生高階思維水平

◇吳琴琴（安徽：合肥一六八玫瑰園學校）

高階思維是指在較高的認識水平上所形成的思維活動，也就是更高階的思維能力，是將創造、實踐和分析相結合的思維能力。高階思維以低級思維為基礎，如果學生還未熟練地掌握低級思維，就無法進行高階思維的培養。要讓小學生形成高階思維能力，就必須把這種思維與學生的日常生活相結合。在小學科學學習中，學生可以通過對實驗的觀察，把科學概念組織起來，最后加以總結。通過對科學概念的分析，然后進行創造，才能培養學生的高階思維能力。

一、學生高階思維培養的常見問題

目前，小學科學教學中的問題較多，特別是在對學生思維能力的培養方面，大部分科學教師都表現出了簡單化、低級化、淺表化的現象，面臨著較大的困惑與挑戰。

（一）教師缺乏正確的認知和理論指導

當前，一些科學教師的教學觀念還沒有轉變，仍然貫徹“一言堂”“滿堂灌”的教學方式，遇到非考試的知識點時，往往選擇忽略，忽視了學生的學習興趣和好奇心。絕大多數教師的授課時間比學生自主探索的時間長。大量的實踐證明，小學科學教師對培養學生的高階思維能力還沒有形成足夠的認識，這方面的意識還比較薄弱。隨著新一輪課改的推進，小學出現了許多創新性的教學模式，一些具有較多教學經驗的教師也在嘗試著尋找有效的教學途徑，但實際操作起來往往卻徒勞無功，甚至是走過場，因此很難實現培養學生思考能力的教學目標。許多小學科學教師都認為，缺少理論指導是影響學生提高高階思維能力的一個主要原因。大多數教師對如何正確地引導學生進行高層次的學習活動，從而提高其高階思維能力，目前還沒有一個清晰的認識。

（二）教學方法不適當

科學學習的進程應該與學生對科學的認知進程相一致，兩者是同步發展的。科學教學要讓學生對科學的本質有全面的了解，為學生創造一個自由的、敢于質疑、敢于創新的學習環境，從而培養學生的批判思維能力、邏輯思維能力和創造性思維能力。

信息化條件下的教育，對教師的素質要求越來越高，特別是在信息素質方面。教師要不斷學習，不斷鞏固和更新自己的專業知識，不斷提高自己的教學能力，不斷積累和總結新的經驗和方法，將其運用到課堂上，引導學生在“科學探究”中扮演“科學家”的角色。但是，在實施科學教學的實踐中，卻逐漸出現了“形式化”的現象，而且這種現象目前比較普遍。比如，有些教師對課堂問題的設置不夠重視，對學生的科學研究缺乏指導作用，這會導致課堂氣氛如“一潭死水”；部分教師對學生自主探究能力的認識不足，無法適時地進行有效的干預與指導；有些教師沒有組織好小組團隊，比如沒有考慮到學生的個體差異和小組人數的不均衡。部分教師在開展科學探究活動時，只根據探究過程中的要素機械地進行設計，而學生則想循序漸進地與教師合作。在這種情況下，如果教師不能正確引導學生參與科學探究的各個環節，學生就很難自主地掌握知識，這種“探究”式的教學方式與“探究”式的學習方式，讓學生很難真正地理解科學活動的復雜性和探究的本質。從本質上說，這種教學方式并沒有完全擺脫“灌輸”的傳統，只是變了個形式，跟傳統的“一言堂”沒什么區別。因此，這種教學方式必然無法提高學生的高階思維能力。此外，科學探究式的教學方式是多種多樣的，形式并不是最重要的，最重要的是教師對科學探究的本質的認識，而不能只注重科學探究的形式。因此可以說，教師是科學探究教學改革能否取得成功的關鍵。

（三）評估方法不科學

傳統的課堂教學評估方法存在諸多缺陷，并對師生的發展產生了消極影響。我國新一輪基礎教育課程改革后，傳統的課堂教學評估雖然有了很多改進，但仍處于一個較為緩慢的發展過程中，并出現了新的認識誤區。傳統的課堂教學評估方法過于單一，往往只注重考試成績，課堂教學評估似乎已成為教師和學生自我展示的一種工具與手段。然而，教師的評價應該以發展為目的，而評人則是以育人為目的，尤其是在科學教學中，更應重視學生學習能力、思維方式和科學素養的培養。因此，在科學教學中，最應重視對學生在學習中的發現、探究和實踐等方面的評價，要充分體現“發現”的作用，要重視“發現”“實踐”的巨大作用。但是，現行的科研教學評估體系還不夠合理、不完善，在實踐中很難落實到具體的教學中。過于單一、以結果為導向的評估不利于培養學生高層次的思維和科學素養，也不利于教師教學質量的提高，在實際操作中，缺乏與之相適應的、行之有效的評估機制。因此，建立高階思維能力評估機制仍是一個亟待解決的問題。

二、提高學生高階思維水平

（一）設計問題

針對問題設計，即教師要針對特定的教學目的對學生提出問題，使其在與同學的協作中得到解決，從而使學生能夠積極探索，增強問題解決能力。通過合作學習、分析實驗數據，得出實驗結論，從而使學生的高層次思考能力持續地得到提升。

1.設計與學生生活密切相關的問題

為了提高學生的高階思維能力，教師需將理論知識融入學生的日常生活。所以，在進行問題設計時，要盡可能地貼近學生的生活。學生在以往的經歷中，如果有與已學知識重合的部分，就不會對新知識產生畏懼，而學習的內容與現實生活緊密聯系，更能體現出科學知識的實用性，同時也能使學生的學習積極性得到提升。

例如，在《水》的課程教學中，教師可以在教學中向學生提問：①我們所看到的水是怎樣的，它是液體、固體還是氣體？②能通過什么方法辨別出清水、牛奶和食用油的不同之處？③在日常生活中，什么是能溶解的，什么是不能溶解的？通過提問，使學生對本課程有了初步的了解，同時也能引導他們積極進行思維活動。這類貼近生活的問題可以較好地激發學生的學習興趣，使他們更樂于在課堂上與教師進行交流，并將自己的生活經歷告訴同學，使學生更容易地進入學習狀態，并用以往的經歷回答問題。教師首先要讓學生知道，水是沒有形狀的，遇到圓的時候就是圓，遇到正方形時就是正方形，裝在什么容器中，就會變成什么樣子。接下來，讓學生實例解釋水的形狀：普通的水是液態的，當它被凍住的時候，就會凝結成固態；當被燒開的時候，它會冒出蒸汽。接著，教師可以告訴學生分辨水、牛奶、食用油的小竅門。最后，讓學生了解食用油在水中是不能溶解的。這類問題的設計旨在促進學生對課本的深入了解，增強學生的分析與解決問題能力，并能有效地促進學生進行創新性思考。

2.同時處理多項并列問題

在設計平行問題時，主要是讓學生通過處理問題來提升自己的解題能力。例如，在學習《一天的食物》這節課的時候，教師可以問一些問題：①平時大家都會吃些什么？②你最愛的食品是什么？它們對人體有什么益處？③日常食用的食品有哪些種類？通過解決這些問題，讓學生在學習過程中，不僅能夠利用高階思維學習課本的知識，同時也能夠在持續地解決問題中提升自己的高階思維能力。

3.讓學生參與問題設計

在探索過程中，可以利用問題的討論和角色扮演等方式培養學生的高階思維能力。教師在進行教學設計時，可以讓學生更直觀地體會到問題的存在，將自己的感覺和判斷力融入問題解決中，而且在解決問題的過程中，可以不斷地轉變思維模式，采用各種方法解決問題，這樣可以大大提高處理問題的效率。

（二）實驗研究

在小學科學學習中，實驗無疑是最直接的方法，可以讓學生更好地了解課本上的抽象知識，同時也可以通過實驗提高他們的高階思維水平。例如，在對種子萌發的條件進行探究時，教師會讓學生根據課本中的一些方案進行試驗。在高階思維能力的培養上，要求學生在教師的指導下進行獨立的實驗方案設計，同時要充分考慮到多種因素的影響，采取適當的實驗方式，持續地激發學生的創新思維。在做這個實驗的時候，學生的看法可能很多，有的說需要足夠的陽光，有的說需要合適的溫度，有的說要有合適的土地。當大家的看法不相同的時候，實驗就是最好的證明方式。在有足夠日照的情況下，老師要求學生僅改變該條件，而不能更改其他條件，使學生能夠設計出合理的試驗計劃。有人建議，將一株植物置于陽光充足的地方，一株置于無陽光照射的地方，不過，其他學生紛紛表示懷疑。另一個學生提議用白色和黑色的塑料袋把植物包起來，但很快就被拒絕了，因為黑色的塑料袋吸光率很高，白色的反射率也很高，所以兩種植物吸收的光線都不一樣。在實驗中，他們不斷地分析各種不同的試驗方案，從而在不知不覺中增強了高層次思考能力。

（三）設計與制造

為解決試驗中遇到的問題，有時還會進行設計制作。學生要運用自己的生活經驗和所熟悉的實驗資料并與同學互動，不斷修正、完善實驗計劃，加深對科學的認識，不斷提升自己的高階思考能力。在傳統的小學科學教學中，教師要么向學生演示，要么讓學生根據教材中的流程圖來做，沒有獨立的思考活動，而學生的互動，則是通過閱讀教科書上的知識來表達自己的想法。新課改后，小學科學更強調了教學計劃的設置。教師要通過小組協作的方式讓學生自己設計實驗，并根據自己的需要和所學到的實驗知識設計自己的方案，在與同學交換方案時，得到靈感和經驗，從而改進自己的計劃。實驗計劃的制訂本身就是一種創新，教師要為學生提供充分的活動空間，讓他們充分發揮想象力和創造力，并鼓勵其自己設計實驗計劃。教師可以在教學過程中對學生進行恰當的引導，使他們在設計和制造過程中不斷提高自己的高階思維能力。

例如，在教學《制作鐘擺》時，教師首先要讓學生創設一個貼近生活的現實環境，使之產生動手做的興趣，再鼓勵他們自己做。在制作過程中，教師要給學生足夠的時間和空間，讓其畫出自己的設計圖并與同學分享，通過觀察其他學生的圖紙，可以得到更多的靈感，最后推出最好的方案。與同學溝通和協作，讓學生能夠修改圖紙并不斷完善。然后，學生可以自行組隊，在教師的指導下進行創作，并根據教師給出的評分進行修正。盡管在設計、制作的過程中，學生的作品依舊會有不少錯誤，但至少能夠將問題的答案準確地呈現，為后面的評估做好鋪墊。同時，也能夠讓學生在遇到問題時，追根溯源，提高分析與評估能力。通過多次設計和制作，學生更加了解鐘擺的創作，并能不斷改進設計和創作。在初造時，學生也許不能制作較為精確的鐘擺，但是二次創作時，依據同學和教師的建議加以修正，就會制作出較為精確的鐘擺。通過不斷調試，最后學生會掌握制作鐘擺的關鍵要點。在設計和制作鐘擺作品時，要注重對學生進行分析、評估，以促進其認知、創新和動手能力的培養，使學生更好地發展其高階思維能力。

三、結語

總而言之，在培養學生的高階思維能力時，應將探究活動與日常教學相結合，既激發學生的發散性思維，又促進其科學精神與科學理念的形成，使其能夠自主地解決問題。教師在課堂上也可以通過問題設計向學生提問，或者讓他們成為問題設計的參與者，通過實驗探究和設計制作提高學生的高階思維水平。