增強學生高階認知分析能力需要注意的問題

劉春梅

〔摘? ? 要〕? 從認知角度看，分析能力屬于高階認知能力。教師重視對學生分析能力的培養，因為它是學生建立科學觀念、解釋現象、解決問題的必備能力，但也存在落實不到位的情況。本文針對這種現象，從材料的準備、問題的內容、分析活動的結果等三方面，提出教學需要注意的問題，以期更好地增強和發展學生的分析能力。

〔關鍵詞〕? 小學科學；高階認知；分析能力

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號〕? 1674-6317? （2023）? 20-0031-03

義務教育科學課程旨在培養學生的核心素養，為學生的終身發展奠定基礎。科學學科的核心素養包括科學觀念、科學思維、探究實踐和態度責任。談到科學思維，有教師往往又會談到科學的高階思維、高階認知，認為培養學生的科學思維能力包括培養學生的高階認知能力、高階思維能力。在此有必要先對科學思維、高階思維、高階認知的關系進行如下說明。

從心理學的角度看，認知是指人獲得知識或應用知識的過程，或信息加工的過程。它包括感覺、知覺、記憶、思維和語言，可見科學思維隸屬于認知領域。布盧姆的教育目標分類學，將認知過程按照從簡單到復雜、從促進知識保持到促進知識遷移的順序，分成六個類別：記憶（回憶）、理解、應用、分析、評價、創造。前三個均屬于知識本身層面，與知識保持的聯系更為緊密，一般界定為低階認知能力；后三個往往發生在把知識運用到更復雜的任務中，超越了知識本身，成為學生成功解決問題的必備能力，一般界定為高階認知。高階思維是發生在較高認知水平層次上的認知活動。從高階思維的內涵來看，高階思維能力與高階認知能力表意相同，所以我們認為，高階思維和高階認知能力都包含分析、評價、創造能力。由此我們得出，培養學生的科學思維能力，包括培養學生的高階認知能力，即分析、評價和創造能力。

分析、評價和創造這三種高階認知能力在我們的科學課堂上確有落實，但也存在落實不到位的情況。教學中，教師應注意哪些問題以確保其落實到位？因高階認知能力涵蓋的范圍相對廣泛，所以筆者進行聚焦，以高階認知能力中的“分析能力”為例，談一談在科學探究活動中培養學生分析能力這種高階認知能力應該注意的問題。

一、提供充分的分析材料，讓分析結果更具說服力

分析的關鍵詞是“關系”，即找出觀察對象各個組成部分之間的關系，或部分與整體的關系；或者是找出多個觀察對象之間存在的關系；或找出現象與條件之間存在的關系；等等。找出關系，就是找到解決問題或解釋現象的證據，在此基礎上，學生應用科學的邏輯思維方法建立科學概念。找“關系”要經歷怎樣的過程呢？布盧姆認為，分析包括區別、組織、歸因的過程。區別、組織、歸因的結果是找到關系，所以我們也可以說找關系的過程經歷了區別、組織、歸因的過程。在這里需要指出的是，學生的分析材料要充足、全面，避免因分析的材料不足或不全面導致分析的結果不能成為科學結論得出的有力佐證。我們來具體舉例說明。

湘科版科學四年級下冊第4課《導體和絕緣體》，要求指導學生建立導體和絕緣體的科學概念。在教學中，教師向學生提供紙、鋁片、銅鑰匙、橡皮、塑料尺子、導線的外皮（橡膠）、木頭、回形針、釘子、鐵絲，讓學生將它們分別連接在簡單電路中，看哪些材料能夠使小電珠亮起來，哪些材料不能，并進行記錄。通過實驗，學生發現：銅鑰匙、回形針、釘子、鐵絲、鋁片能夠使小電珠亮起來；橡皮、塑料尺子、導線的外皮（橡膠）、木頭不能夠使小電珠亮起來。

面對這些豐富的感性材料，教師組織學生進行分析活動。

觀察：比較連接在簡單電路中能使小電珠亮起來的材料和不能使小電珠亮起來的材料，你有什么發現？

學生經歷以下分析活動。區別：觀察連接在簡單電路中能使小電珠亮起來的材料和不能使小電珠亮起來的材料，找出各種材料的共同特征，專注于這些特征。在這一過程中學生經歷了兩次求同，找到了“共同點之間的關系”。第一次：在不同環境中，將銅鑰匙、銅絲、回形針、釘子、鐵絲、鋁絲分別安裝在簡單電路中，形成不同的環境，都有一個現象存在，即它們都是金屬材料，都產生了相同的現象——小電珠亮起來。第二次：將橡皮、塑料尺子、導線的外皮（橡膠）、木頭、布料、硬紙板連接在簡單電路中，都有一個因素存在，即它們都是非金屬材料，都產生了相同的現象——小電珠沒有亮起來。將共同特征與小電珠的亮滅產生聯系，這是組織。在組織過程中，學生又經歷了求異的過程，找到了現象與條件之間的關系：當一個因素存在的時候，即連接簡單電路中的材料是金屬材料時，就能夠使簡單電路中的小電珠亮起來；當這個因素不存在時，即連接簡單電路中的材料是非金屬材料時，如橡皮、塑料尺等，簡單電路中的小電珠就不能夠亮起來。結合組織的結果進行判斷，形成自己的觀點就是歸因。歸因就是找到現象與條件之間最本質的原因：電流容易通過金屬材料，不容易通過非金屬材料。

上述分析活動的順利進行，離不開豐富的證據支持。如果給學生提供的金屬材料和非金屬材料是一種或兩種，學生在分析中也會發現金屬材料和非金屬材料連接到簡單電路中，出現了不同的實驗現象，但是因為例子少一些，就會從心理上減弱對“電流容易通過金屬材料，不容易通過非金屬材料”這一分析結果的可信度。

二、提出與思維特點相適應的問題，讓分析活動順利展開

科學概念是客觀事物的特有屬性或本質屬性在人們頭腦中的反映，是對科學事物的抽象，是人們觀察實驗和思維相結合的產物。觀察和思維之間的橋梁是問題。結合觀察實驗思考問題，進行分析、評價，最終建立科學概念。在教學中，我們發現，有時教師提出的問題與所教學生的思維特點不適應，導致學生的分析活動受阻。

還是以《導體和絕緣體》一課為例，舉例說明（學生所做實驗內容相同，即將不同材料連接到簡單電路中，觀察小電珠的亮滅情況）。

第一位教師的問題設計：為什么有的小電珠亮了？有的小電珠沒有亮？全班學生沉默。

第二位教師的問題設計如下：

問題一：觀察連接在簡單電路中能使小電珠亮起來的材料和不能使小電珠亮起來的材料，你有什么發現？

學生發現能使小電珠亮起來的是金屬材料，不能使小電珠亮起來的是非金屬材料（具體分析過程如上所述）。

問題二（承接上一問題）：在《點亮小燈泡》一課中，我們已經知道小燈泡被點亮的原因，結合這樣的認識，你對剛才的發現有什么進一步的想法？

學生頭腦中進行“演繹式”的分析活動，將三種情況進行區別。三種情況為：連接到簡單電路中能使小電珠亮起來的金屬材料、連接到簡單電路中不能使小電珠亮起來的非金屬材料、電流經過燈絲能夠使小電珠被點亮。組織：建立三種情況之間存在的聯系。結合這樣的聯系進行歸因：電流容易通過金屬材料，不容易通過非金屬材料。需要指出的是，組織與區別這兩種認識過程通常同時存在，即學生首先辨認相關的要素，然后確定要素之間的聯系。此外，組織是歸因的基礎。在組織過程中，學生發現了“聯系”，結合聯系，進行判斷，這是歸因。結合歸因的結果，教師呈現科學上對導體和絕緣體的概念界定。不難發現，此時教師呈現的導體和絕緣體的概念，是學生自己分析的結果，教師只是在此基礎上幫助學生給“容易讓電流通過的物體和不容易讓電流通過的物體”起了個名字。

同樣的實驗內容，面對不同的問題，學生的反應截然相反：面對教師一的問題，學生沉默；面對教師二的問題，學生侃侃而談。問題出在哪里？將兩位教師提出的問題進行對比，我們發現，教師二提出的問題與學生的思維發展相適應，教師一則相反。學生回答教師一的問題：為什么有的小電珠亮了？有的小電珠沒有亮？學生需要自己從實驗現象中尋找回答這個問題的答案。這對思維以形象思維為主，思維的敏捷性、靈活性有待提高的小學三年級學生來說，有一定的難度。此外，教師二的問題設計考慮到學生的思維特點，所以進行遞進式的提問，前一個問題的答案是分析后一個問題的基礎。這樣遞進式的提問，成為學生分析活動的腳手架，引領學生思考的方向，引導學生層層深入分析。

基于以上分析可以看出：針對不同年齡段的學生，教師的問題設計要考慮不同年齡學生的思維特點，讓問題設計與學生的思維特點相適應。這樣才能確保分析活動的有效落實，確保學生的分析能力得到切實發展和提高。

三、抓住概念的內涵，助推分析能力提高

科學素養的培養強調對知識和原理的深度理解和靈活應用。知識和原理的深度理解和靈活應用離不開分析活動。指向對知識和原理深度理解的分析活動，不但能夠推動學生分析能力的提升，而且能助力學生對知識和原理的靈活應用。

指向對知識和原理深度理解的分析活動，需要教師首先分析概念的內涵，把握概念的內涵，在此基礎上，結合小學生的思維特點（形象思維為主）和認識特點（形象性和直觀性），確定指導學生進行分析活動的具體內容，使分析的結果指向概念（科學知識）的內涵。

湘科版科學五年級上冊“熱傳遞”單元，學生需要建立的科學概念為：熱傳導、熱對流和熱輻射。建立這三個科學概念不是最終目的，最終目的是學生能夠對生活中的這些現象進行準確判斷、解釋，并嘗試利用這三種熱傳遞的方式解決生活中的實際問題。為此教材還單獨設計了《制作保溫裝置》一課來考查學生對這些科學概念的理解和應用情況。這就提醒教師要指導學生通過分析活動把握其中的內涵，從而實現最終目的。

教材對這三個概念是這樣描述的：熱從物體溫度高的部分傳到溫度低的部分，或者從溫度高的物體傳到溫度低的物體，這種傳熱方式稱為熱傳導；在給水加熱的過程中，熱水會上升，冷水會下沉，形成對流，隨著水的流動，熱由高溫處傳到低溫處，這種熱的傳遞方式稱為熱對流；物體還能不靠任何介質向外發射出熱輻射。結合概念表述可以看出：這三個概念分別描述了各自熱傳遞發生的過程和條件。這就提醒教師，在分析活動中，不但要指導學生感知其各自的發生過程，同時也要指導學生認識它們各自的發生條件：傳導的發生過程，要注意物體內部傳導是相互接觸的，物體間的傳導也是以接觸為條件的，重點是與后面熱輻射的學習相區別。而與熱對流的區別，則表現為液體可流動的性質所導致的一種新的熱傳遞方式。這樣分析的結果，使學生展示保溫裝置的設計方案時，侃侃而談，自信滿滿。

通過教學實踐我們發現，指向概念內涵的分析活動，不但讓學生對概念的內涵有了深刻的理解和把握，同時也讓學生的分析與之前相比更深一步。這樣的行為培養也會逐漸幫助學生形成一種分析習慣：自己嘗試找一找所建立概念的內涵或與其他相關概念的本質區別。這種習慣最終促成學生分析能力的提升和飛躍。

總之，在培養學生分析能力這一高階認識能力時，教師要注意給學生提供充分的分析資料，提升分析結果的可信度，提出與學生思維特點相適應的問題，確保分析活動順利展開，在分析中抓住概念內涵，讓學生的分析更深一步，從而切實提高和發展學生的分析能力。

【本文系北京市教育學會小學科學教學專業委員會“十四五”教育科研課題2021年度子課題“中年級物質科學高階認知的研究”的研究成果，課題編號：XXKXYB2021-001】

參考文獻

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