基于高階思維下的科學(xué)課堂

張艷丹

【摘?要】知識(shí)時(shí)代的發(fā)展對(duì)人才素質(zhì)的要求提高，更加注重創(chuàng)新能力、問(wèn)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(yīng)時(shí)代發(fā)展的關(guān)鍵能力。培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的高階思維能力，已成為現(xiàn)代教學(xué)的核心價(jià)值取向和課堂教學(xué)的目標(biāo)追求，同時(shí)也是提高教育教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)創(chuàng)新人才的有效途徑?？茖W(xué)學(xué)科對(duì)高階思維有得天獨(dú)厚的條件，這樣一門(mén)跨學(xué)科的綜合課程，對(duì)高階思維的培養(yǎng)意義重大。本文以《電荷與電流》教學(xué)為例，淺談對(duì)高階思維的一些思考。

【關(guān)鍵詞】高階思維;科學(xué)課堂;案例教學(xué)

高階思維是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動(dòng)或認(rèn)知能力。高階思維最初源于美國(guó)教育學(xué)家布盧姆的教育目標(biāo)分類(lèi)學(xué)，經(jīng)過(guò)安德森、克拉斯沃等專(zhuān)家的修訂，將目標(biāo)分類(lèi)改為兩維，一個(gè)是“知識(shí)”的維度，另一個(gè)是“認(rèn)知過(guò)程”的維度。

“認(rèn)知過(guò)程”維度包括記憶、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造六個(gè)層次，其中“記憶、理解、應(yīng)用”初級(jí)認(rèn)知為低階思維，而“分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造”高級(jí)認(rèn)知為高階思維。國(guó)內(nèi)專(zhuān)家也認(rèn)同高階思維是較高認(rèn)知水平層次上的心智活動(dòng)或認(rèn)知能力。

多數(shù)研究者認(rèn)為，與學(xué)科相整合的教學(xué)應(yīng)該是最有效的教學(xué)方式，即由學(xué)科教師擔(dān)負(fù)起培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力的任務(wù)，在課堂教學(xué)中有意識(shí)地發(fā)展學(xué)生的高階思維能力。下面，以浙教版八年級(jí)上冊(cè)第4章第1節(jié)《電荷與電流》第1課時(shí)的課堂教學(xué)為例，談?wù)劷處煂?duì)學(xué)生的高階思維能力的培養(yǎng)。

一、立足生活，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

科學(xué)源于生活又高于生活，日常生活中的許多現(xiàn)象，往往隱含著科學(xué)道理，學(xué)習(xí)科學(xué)要善于觀察，善于發(fā)現(xiàn)。

課堂開(kāi)始，利用一則“高速收費(fèi)員戴防毒面具上班”的新聞引發(fā)學(xué)生的思考。通過(guò)新聞的介紹，學(xué)生了解到主持人所說(shuō)的工作人員戴防毒面具上班的原因是收費(fèi)站周邊兩家工廠，當(dāng)它們同時(shí)生產(chǎn)時(shí)，排放的濃煙籠罩收費(fèi)站。通過(guò)觀察分析，

學(xué)生逐步認(rèn)識(shí)到工廠多，產(chǎn)生的煙會(huì)增多。由于工廠生產(chǎn)中不可避免地會(huì)產(chǎn)生粉塵，為了防止污染環(huán)境，需要對(duì)粉塵進(jìn)行除塵的處理?，F(xiàn)有一套能使含塵氣體進(jìn)入、潔凈氣體排出的除塵裝置，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或原理是怎樣的？如果學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)等媒介收集和整理有關(guān)資料，沒(méi)有進(jìn)行深入思考，這就屬于低階思維。實(shí)踐證明，低階思維和高階思維是完全可以互相轉(zhuǎn)換的。教師鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜測(cè)這套除塵裝置的內(nèi)容結(jié)構(gòu)或原理，在內(nèi)部進(jìn)行自然沉降方法除塵，可以利用濾網(wǎng)過(guò)濾方法除塵，可以利用靜電吸附方法除塵。通過(guò)分析討論自然沉降、濾網(wǎng)過(guò)濾、靜電吸附等方法除塵，評(píng)價(jià)這些方法的優(yōu)缺點(diǎn)，最終確定最優(yōu)方案。這樣用簡(jiǎn)單問(wèn)題引申出學(xué)生復(fù)雜的思考，就是將低階思維轉(zhuǎn)換成高階思維。

二、動(dòng)手體驗(yàn)，分析問(wèn)題

美國(guó)教育家杜威指出：教學(xué)過(guò)程應(yīng)該就是“做”的過(guò)程。如果學(xué)生沒(méi)有“做”的機(jī)會(huì)，那必然會(huì)阻礙學(xué)生的自然發(fā)展。兒童生來(lái)就有一種要做事和要工作的愿望，對(duì)活動(dòng)具有強(qiáng)烈的興趣，對(duì)此要給予特別的重視。在傳統(tǒng)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(guī)則，然后讓學(xué)生照搬去實(shí)驗(yàn)，最后往往出現(xiàn)學(xué)生操作時(shí)由于沒(méi)有掌握好使用規(guī)則，導(dǎo)致問(wèn)題較多，嚴(yán)重影響教學(xué)效果。同時(shí)這種教師講、學(xué)生模仿操作的枯燥學(xué)習(xí)方式，大大壓抑了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力及創(chuàng)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(shí)，教師大膽放手，讓學(xué)生自己動(dòng)手完成任務(wù)，將吸管或手邊的其他工具變成帶電體。學(xué)生有用吸管與頭發(fā)摩擦使吸管帶電，也有將吸管與身上的毛衣摩擦……要讓學(xué)生作為學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體，教師進(jìn)行組織并加以指導(dǎo)，使學(xué)生能夠主動(dòng)地學(xué)習(xí)，發(fā)揮自己的積極性和主動(dòng)性，不只是學(xué)會(huì)知識(shí)，更要變得會(huì)學(xué)習(xí)。

教師純粹的講授，學(xué)生不容易掌握。教師可以利用多媒體輔助教學(xué)，通過(guò)視頻的分析介紹，先讓學(xué)生明白原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)和帶電情況?？梢宰鰝€(gè)小實(shí)驗(yàn)，讓女生代表質(zhì)子，男生代表電子，通過(guò)玩游戲方式學(xué)生親身體驗(yàn)吸管成為帶電體的過(guò)程，分析每個(gè)小組的帶電情況以及模擬剛才吸管摩擦帶電的過(guò)程，從而突破摩擦起電的根本原因。以學(xué)習(xí)者為主體，在真實(shí)的情境中，通過(guò)類(lèi)似人類(lèi)真實(shí)實(shí)踐的方式來(lái)組織教學(xué)，完全符合情境認(rèn)知理論，這種合作小組學(xué)習(xí)、討論、案例學(xué)習(xí)、角色扮演、項(xiàng)目研究、模擬性決策和問(wèn)題求解學(xué)習(xí)活動(dòng)等高階學(xué)習(xí)模式，有利于發(fā)展學(xué)習(xí)者的高階思維能力。

三、質(zhì)疑探索，解決問(wèn)題

學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生要學(xué)會(huì)質(zhì)疑。教師可通過(guò)對(duì)學(xué)生質(zhì)疑問(wèn)難的指導(dǎo)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)從知識(shí)的探索與對(duì)比中提出問(wèn)題，從而加深對(duì)知識(shí)的理解，使學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解更為主動(dòng)、深刻。

課堂中，將摩擦后的吸管去靠近線香，沒(méi)有發(fā)生吸附線香煙的現(xiàn)象，繼續(xù)摩擦或增加吸管的數(shù)量，再靠近線香，現(xiàn)象還是沒(méi)有發(fā)生。提出問(wèn)題：為什么摩擦后的吸管能吸附碎紙屑，但對(duì)煙的吸附效果不明顯？在教師的啟發(fā)下，學(xué)生尋找原因，利用起電機(jī)解決問(wèn)題。如何判斷起電機(jī)上兩個(gè)金屬球的帶電情況，教師鼓勵(lì)學(xué)生想辦法去解決問(wèn)題。在教師啟發(fā)引導(dǎo)下，學(xué)生知道了利用被毛皮摩擦過(guò)的塑料吸管帶負(fù)電的方法，結(jié)合電荷間的作用規(guī)律檢驗(yàn)獲得起電機(jī)上兩個(gè)金屬球的帶電情況。由于金屬球不能放入筒內(nèi)，因此將金屬球上的電用銅絲將其導(dǎo)出放入筒內(nèi)，當(dāng)起電機(jī)工作時(shí)，帶電的銅絲有吸附線香的煙，簡(jiǎn)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(wèn)題：難道工業(yè)上靜電除塵的原理不是這樣的？查找資料，工業(yè)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(fù)電，被吸附到帶正電的集塵板上。接著，參考查找的資料，學(xué)生根據(jù)教師提供的材料（鋁箔、鋼尺、鋸條）討論、設(shè)計(jì)并進(jìn)行制作，嘗試改進(jìn)原除塵裝置，并通過(guò)連接起電機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)自己組設(shè)計(jì)制作的裝置除塵效果的好壞。經(jīng)過(guò)各組多次實(shí)驗(yàn)表明，選擇鋁箔、鋼尺、鋸條中其中一種材料并連接一個(gè)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(fù)兩個(gè)金屬球，除塵效果最好。此時(shí)，教師不急于公布答案，而是引導(dǎo)學(xué)生思考，通過(guò)對(duì)比、分析原來(lái)簡(jiǎn)易的除塵裝置和改進(jìn)后的裝置的吸附原理的區(qū)別，從而解決了改進(jìn)后的裝置除塵效果變好的原因。這些具有挑戰(zhàn)性的、開(kāi)放性的問(wèn)題，需要學(xué)生運(yùn)用聰明才智才能回答，有利于學(xué)生高級(jí)思維能力的發(fā)展。

培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的質(zhì)疑能力，有利于發(fā)揮學(xué)習(xí)者的主體作用，發(fā)展求異思維，培養(yǎng)創(chuàng)造能力。因此，在教學(xué)中，教師應(yīng)提倡、鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑。只有培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力，使其善于質(zhì)疑，才能讓其積極參與到學(xué)習(xí)中來(lái)，對(duì)自己的疑問(wèn)進(jìn)行更深入的探索，從而提高高階思維能力。

思維是可以培養(yǎng)和教授的，可以通過(guò)教育得以改善和提高的。高階思維作為思維的高級(jí)形式，自然也可以在教學(xué)中獲得提升。在教學(xué)過(guò)程中，教師還應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并總結(jié)規(guī)律，讓學(xué)習(xí)者理解和運(yùn)用這些規(guī)律，突破教學(xué)難點(diǎn)，這樣，課堂教學(xué)就會(huì)達(dá)到事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾志旺.基于實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)培養(yǎng)高階思維能力[J].中學(xué)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.