在STEAM教學中引入高階思維活動

吳國榮

〔摘? ? 要〕? 高階思維是指分析綜合思維、批判性思維和創新思維等高品質思維能力。指向高階思維的STEAM教學活動，采用全景實驗場，構建綜合性思維的“廣域多向探究”策略；多維協同場，孕育批判性思維的“深度定向辨析”策略；融創共生場，生成創新性思維的“圓式正向遷移”策略。提升學生思維的深度、廣度和創新度，實現學生高階思維能力的生成，培養其學科核心素養。

〔關鍵詞〕? 小學科學；高階思維；STEAM教學；策略

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 14? ? 010-012

STEAM是學生圍繞具有挑戰性、開放性的學習主題，進行自主探究和創造的學習活動，通過STEAM學習活動，能夠培養包括分析綜合思維、批判性思維與創造性思維等高階思維能力。教育部在《教育信息化“十三五”規劃》中提出了開展跨學科學習（STEAM教育）的探索，2022年版《義務教育科學課程標準》更是倡導跨學科學習方式，要求將STEAM理念運用于教學實踐，發展學生的高階思維。目前的小學科學STEAM學習中，缺乏分析思維、評價思維和創新思維等高階思維含量，達不到提高學生核心素養、培養創新型人才的目標。

一、探究活動中“高階思維”缺失現象的審視

在目前階段，STEAM課程仍是一個新生事物，客觀上造成了STEAM教學活動重形式輕內涵，缺少分析、評價、創造等高階思維含量。

（一）教學內容缺少深刻分析

目前的STEAM課堂教學，習慣于跳過對問題的深入分析研究，錯誤地認為“STEAM=動手操作”，將學生探究發現過程變成了流失深刻分析思維營養的流水線程序，缺少了深入探索和分析。

（二）教學環節缺少綜合評價

由于受到應試教育影響，STEAM的教學評價更多地體現在了結果性的指標上。教師對作品本身進行靜態單一的評價，缺少了師生和生生間的互動交流和評價，不利于學生評價批判性思維的發展。

（三）教學實踐缺少靈活創造

STEAM教學實踐忽視了學生學習過程中的自主創造，教師習慣用流程圖或步驟演示代替學生的自主設計和創造，讓學生間的交流變成了被動式的看圖說話的?“說過程”“說結果”。因此，缺少創新意識的STEAM活動，并不能真正發展學生的心智，激發其創造能力。

二、指向高階思維的STEAM探究原則

教師在STEAM教學活動中，應深入分析學習內容，以發展學生分析綜合能力、批判性能力、創造能力等高階思維作為目標，設計指向高階思維的STEAM課堂教學活動。

（一）深刻性原則，提升分析性思維能力

維果茨基認為，在成人的適當幫助下，兒童常常可以完成他獨自無法完成的任務。所以，以培養學生高階思維為目標的STEAM教學活動要根據其思維水平和生理特點制定相關原則，幫助他們養成深刻分析的習慣，提高解決問題的能力。

（二）綜合性原則，發展評價思維能力

指向高階思維的STEAM探究活動是一種創新思維占重要地位的活動，要營造靈活、自由、開放的課堂氛圍，使學生敢于表達，善于表達，培養求異求新的思維。

（三）靈活性原則，激發創造性思維能力

指向高階思維的探究活動是一種創新思維占重要地位的活動，要讓學生敢于表達，善于表達，培養求異求新的思維，激發認知沖突，促使他們積極思考。

三、指向高階思維的STEAM課堂支持策略

在現階段，應從學生認知發展規律出發，以指向高階思維的STEAM教學活動為載體，融入多學科內容，實現跨學科學習，深度構建更深層次的教學活動。采用全景實驗場、多維協同場、融創共生場三大策略，提升學生思維的深度、廣度和創新度，使探究過程和教學結果可量化、可監測、可調控，實現學生分析綜合能力、批判性能力、創造能力等高階思維能力的提高，促進學生高階思維的培養和生成。

（一）全景實驗場：構建綜合性思維的“廣域多向探究”策略

STEAM活動是以學生的實驗探究為主，利用活動產生的大數據，進行全面、充分的對比與關聯，建構起廣域活動數據鏈，通過聚焦本質、凸顯規律、深刻分析實現點對點精準分析，從而走向科學探究，促進學生分析性思維發展。

1.數據解構，引導學生深入思維

通過分析數據，可以發現表面下各部分之間的關系，揭示內在規律，引導學生關注探究中的數據變化，聚焦本質。例如，在進行“探索小桿秤秘密”這一STEAM活動時，匯總所有探究結果的大數據后，引導學生關注到數據之間的聯系，仔細分析其中的數量關系，這時，結果就清晰起來了（如表1）。

顯然，匯總大數據后，清晰地發現兩側鉤碼數量與支點到用力點距離和支點到阻力點距離存在著反比關系。

2.圖表呈現，凸顯學生思維規律

心理學告訴我們，兒童從感知周圍的事物開始認識世界，逐漸形成形象思維，再從形象認知發展到抽象認知。在STEAM教學中，教師有意識地引導學生利用圖表進行信息比較，能有效地幫助學生簡化思維，找準分析問題的支架。

3.數字建模，推動學生思維進階

在STEAM活動產生的大量信息中，相當部分都是無效信息，這些信息會干擾學生對事物本質的探尋。例如，在進行學習“月相變化”這一教學活動時，教師可聚焦學生學習這一課的難點（如圖1）。

由圖1統計所見，學生問題集中在“月相變化”的原因和規律上，究其原因主要還是觀察手段缺乏導致的。因此，找準了主要難點后，就可在課堂上利用攝像頭拍攝投屏的方法，將月相一個整月的變化過程在幾分鐘內加以演示，從而引領學生精準地判斷和分析。

（二）多維協同場：孕育批判性思維的“深度定向辨析”策略

在STEAM活動中，生生和師生間的互動，讓學生從中認識各種現象和錯誤，這些構成了整個活動多維多重協同場。教師應鼓勵學生批判性質疑，打破常規束縛，從不同的角度、層次思考，走向深度辨析。

1.多元組合，激活學生高階思維學習需求

在STEAM教學活動中，應盡可能呈現學生不同的觀點或方案，制造不同觀點間的碰撞，組織學生做出合理的評價，完善自己的想法，支持批判性思維的生成。

例如，在開展“使下沉物體浮上來”活動時，教師回收學生的學習記錄單，對學生的分析性思維和創造性思維進行星級評價，發現班級學生的分析思維狀態總體上一般（如圖2）。

針對這個現象，可精準設計學習小組，依照創造力和分析能力進行多元組合，促進不同類型學生間的思維碰撞，質疑批判，從而實現取長補短，發展評價思維能力。

2.異常診斷，拓寬學生深度認知視角

在一次STEAM探究教學活動結束后，常常會出現異常的數據和結果。例如，在探究“水在什么情況下會結冰？”時，學生記錄到了-1℃、-0.5℃、1℃等多個異常數據。

如何正確對待這些異常現象？這就需要教師引導學生對活動進行檢測，做出判斷，啟發反思，讓探究的結論在此過程中逐步得到完善，讓學生的評價思維也不斷得到發展。

3.錯誤評價，優化學生高階思維

學生在STEAM活動中出現錯誤，是常見的現象，教師要善于關注學生的錯誤，將錯誤變成寶貴資源。例如，在探討“物體在水中沉浮的原因”時，可利用學生的錯誤認知設計“物體在水中沉浮的原因”探究活動，匯總全班活動數據，制成相關表格（如表2?所示）。

引導學生評價活動中的大數據，聚焦沉浮成因，尋找認知錯誤的根源，讓學生的批判性思維品質在評價中得到優化。

（三）融創共生場：生成創新性思維的“圓式正向遷移”策略

STEAM活動是一項跨學科活動，應制定有效的精準教學策略，融合多種學科技能和知識，引導學生從多個角度，以活動為圓心拓展出圓形思維活動面，最終突破原有思維定式，尋找解決之策，激活創造能力，實現正向遷移。

1.開放綜合，發展學生的求異思維

開放式課題的STEAM活動，能給予學生更多的思考空間，引導其多角度思考。可發揮STEAM跨學科優勢，突破原有思維定式，產生發散思維和逆向思維，從而有利于發展創造性思維。

2.有序結構，啟發學生的發散思維

結構性材料能啟發學生的發散思維，有利于開啟學生的創造靈感，為學生在有限的時間內完成創新任務提供物質保障。

3.深度操作，積累學生的思維經驗

全面精細化的探究活動，有利于學生發現科學現象的各種特點，從而找到內在的關系，激發創造性思維活動。例如，在探究“比較不同材料的隔音效果”的STEAM活動中，學生僅憑聽覺器官無法精確判斷不同材料的隔音效果。面對這種情況，利用噪聲測試儀對材料進行實驗，在較短的時間內，獲取了準確數據；學生也快速精準地找到了問題焦點，聯系到了減小聲音的效果與塑料盒中的材料相關聯，進而較為容易地設計并制作出了隔音塑料盒，激發了創造性思維。

著名心理學家布魯姆把學習活動分為記憶、理解、應用、分析、綜合、評價和創造，并認為分析、綜合、評價和創造是發生在較高認知水平之上的心智活動或認知能力，屬于高階思維能力。應在STEAM教學中引入高階思維活動，引導學生聚焦事物本質，發展其批判性思維，激發學生的創造能力，培養他們的核心素養，最終有效提升學生的思維品質。

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