巧用雷達(dá)圖實(shí)現(xiàn)科學(xué)課堂高階思維的進(jìn)階

熊詩瑩 王通

《比較不同的土壤》是教科版科學(xué)四年級下冊“巖石與土壤”單元中的第七課。在本課中，學(xué)生通過顆粒觀察實(shí)驗(yàn)、黏性實(shí)驗(yàn)和滲水性實(shí)驗(yàn)來探究三種土壤模型的顆粒大小、黏性強(qiáng)弱和滲水性大小，進(jìn)而推測三種土壤模型的保水性強(qiáng)弱和透氣性大小，在實(shí)驗(yàn)記錄環(huán)節(jié)，學(xué)生對土壤特性數(shù)據(jù)進(jìn)行了初步收集。進(jìn)而通過小組集體論證的方法，以雷達(dá)圖的方式呈現(xiàn)出三種土壤五種特性的強(qiáng)弱特點(diǎn)，對土壤特性數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，整體全面地展示了每種土壤不同特性的強(qiáng)弱。最后，根據(jù)土壤的顆粒大小、黏性、滲水性、保水性和透氣性這五種土壤性能特點(diǎn)來為植物選擇比較合適的土壤環(huán)境。

高階思維可以分為三個(gè)層次，理解信息、概括洞察、發(fā)現(xiàn)應(yīng)用。在《比較不同的土壤》課中，巧用雷達(dá)圖呈現(xiàn)三種土壤模型的五種特性，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)通過表格的形式進(jìn)行記錄，轉(zhuǎn)化為雷達(dá)圖的方式進(jìn)行呈現(xiàn)，在研討過程中根據(jù)雷達(dá)圖進(jìn)行分析，直觀有效地了解每種土壤不同特性的強(qiáng)弱特點(diǎn)，從而為植物選擇合適的土壤環(huán)境，有效實(shí)現(xiàn)了高階思維的進(jìn)階。

一、教學(xué)流程

1.情境導(dǎo)入

通過三株生長狀態(tài)完全不同的鳳仙花引出土壤，鋪墊本節(jié)課需要解決的問題：鳳仙花適合什么樣的土壤環(huán)境？

（1）展示三株移植后的鳳仙花，成長狀態(tài)完全不同：一株正常生長、一株枯萎、一株根腐爛。學(xué)生猜測鳳仙花成長狀態(tài)不同的原因，引出土壤。

（2）展示三種土壤，學(xué)生猜測土壤的哪些特性會影響植物生長，鳳仙花適合生長在哪些土壤中，并說明理由。

2.實(shí)驗(yàn)探索

這個(gè)環(huán)節(jié)介紹土壤五種特性的概念，包含：顆粒大小、黏性、滲水性、保水性和透氣性，學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)、動手實(shí)驗(yàn)和推理猜測獲得土壤的五種特性數(shù)據(jù)，其中顆粒大小通過觀察實(shí)驗(yàn)獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，黏性大小和滲水性通過動手實(shí)驗(yàn)獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，保水性和透氣性基于以上數(shù)據(jù)進(jìn)行推理猜測得出。

（1）實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方案

本課涉及三個(gè)實(shí)驗(yàn)，材料多而復(fù)雜，采用實(shí)驗(yàn)分步和材料分區(qū)的做法。學(xué)生需要通過實(shí)驗(yàn)探究三種土壤，需要探究每種土壤的顆粒大小、黏性和保水性。以四人小組為單位，準(zhǔn)備12份學(xué)生材料。每組的材料包含：兩個(gè)放大鏡、三種土壤（放到小的塑料碗中），三個(gè)小瓶蓋（裝有少量的水）、一個(gè)毛巾、四張濕紙巾、兩張空白的A4紙。三杯50ml的水，三份等量的土壤（放置于濾杯中，濾杯底部裝有濾紙）、三個(gè)水杯（上邊放濾杯）。

如果三個(gè)實(shí)驗(yàn)全部分開進(jìn)行，耗時(shí)較多，又因?yàn)轭w粒大小實(shí)驗(yàn)比較容易進(jìn)行，所以將顆粒大小觀察實(shí)驗(yàn)和黏性實(shí)驗(yàn)放在第一階段進(jìn)行。

滲水性實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)較多，需要時(shí)間較長，需要單獨(dú)進(jìn)行，放在第二階段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

（2）實(shí)驗(yàn)一：觀察土壤顆粒大小和比較土壤黏性大小

通過實(shí)驗(yàn)觀察得出三種土壤的顆粒大小，通過黏性實(shí)驗(yàn)得出三種土壤的黏性大小，在記錄單上完成顆粒大小和黏性大小的實(shí)驗(yàn)記錄。

（3）實(shí)驗(yàn)二：比較土壤滲水性大小

通過滲水性實(shí)驗(yàn)得出三種土壤的滲水性大小。

（4）學(xué)生在雷達(dá)圖上呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

學(xué)生將三種土壤的顆粒大小、黏性大小和滲水性大小呈現(xiàn)在雷達(dá)圖中，并猜測三種土壤的透水性和通氣性。如圖1所示。

3.研討交流

學(xué)生通過小組集體論證的方式得到三種土壤的五種特性雷達(dá)圖，通過雷達(dá)圖的呈現(xiàn)對每種土壤的整體性能進(jìn)行再認(rèn)知。如下頁圖2所示。

（1）分析學(xué)生的數(shù)據(jù)差異及原因。

（2）認(rèn)識每種土壤的整理性能特點(diǎn)。

（3）根據(jù)雷達(dá)圖研討土壤五種特性之間的聯(lián)系以及不同土壤同一特性的不同。

4.應(yīng)用拓展

（1）學(xué)生探討三種鳳仙花有可能成長在何種土壤中。

（2）學(xué)生探討土壤有沒有好壞之分。

（3）土壤是豐富多彩的，不同的土壤孕育了絢麗多彩的生命世界。

二、學(xué)生思維升階過程

1.理解信息——實(shí)驗(yàn)探索記錄環(huán)節(jié)

理解信息是高階思維的初級層次，僅僅復(fù)述記憶背誦數(shù)據(jù)和信息，并不是真正的高階思維活動。當(dāng)學(xué)生努力地處理數(shù)據(jù)和信息，理解信息的意義，進(jìn)行比較和對比，并試圖分析解釋或把數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類時(shí)，才進(jìn)入高階思維。

在本課中，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)開始前和實(shí)驗(yàn)過程中掌握和理解了土壤的幾種特性并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，包含土壤顆粒大小、土壤黏性強(qiáng)弱和土壤滲水性大小。在此過程中掌握了顆粒大小、黏性和滲水性的概念，但是仍局限于概念的理解和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的簡單收集，并沒有深入挖掘數(shù)據(jù)直接的聯(lián)系。

2.概括洞察——研討交流環(huán)節(jié)

第二層次的高階思維叫作“概括洞察”。具備概括洞察這一高階思維，學(xué)生就能慢慢地充分消化和領(lǐng)會數(shù)據(jù)信息，結(jié)合信息或數(shù)據(jù)得出自己的想法。當(dāng)學(xué)生能夠完成這一步時(shí)，表明他們已經(jīng)真正理解了這些數(shù)據(jù)信息。此外，學(xué)生還可以結(jié)合他們的生活經(jīng)驗(yàn)和想法來進(jìn)一步利用這些數(shù)據(jù)和信息。

在研討交流環(huán)節(jié)，每個(gè)小組將本組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)到三個(gè)雷達(dá)圖中，一方面可以全班進(jìn)行集體論證，另一方面通過雷達(dá)圖可以輕易發(fā)現(xiàn)每種土壤的不同性能特征，利于學(xué)生對土壤特征的整體性把握。另外，學(xué)生在雷達(dá)圖中可以發(fā)現(xiàn)這五種特性之間存在一定的聯(lián)系，比如：顆粒大小和滲水性之間的聯(lián)系，顆粒大則滲水性強(qiáng)。

通過雷達(dá)圖呈現(xiàn)三種土壤的五種特性數(shù)據(jù)，學(xué)生在理解數(shù)據(jù)的同時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)土壤特征之間的聯(lián)系并基于生活經(jīng)驗(yàn)或者邏輯推理對這些聯(lián)系進(jìn)行解釋說明，培養(yǎng)概括洞察的思維。如圖3所示。

3.發(fā)現(xiàn)應(yīng)用——應(yīng)用拓展環(huán)節(jié)

當(dāng)思維進(jìn)展到發(fā)現(xiàn)應(yīng)用這一階段，數(shù)據(jù)和信息的現(xiàn)實(shí)意義變得非常清晰，在這個(gè)思維層次，學(xué)生結(jié)合數(shù)據(jù)信息做出預(yù)測、形成判斷或進(jìn)行創(chuàng)造。通常在“發(fā)現(xiàn)應(yīng)用”這個(gè)階段，學(xué)生才真正內(nèi)化了所學(xué)數(shù)據(jù)和信息，開始體會到努力理解這些數(shù)據(jù)和信息的樂趣所在。只有思維進(jìn)階到這個(gè)層次，所學(xué)數(shù)據(jù)和信息的重要意義才真正凸顯出來，學(xué)生就能較好理解所學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)生活之間的聯(lián)系。

學(xué)生通過雷達(dá)圖掌握了三種土壤的五種特性后，可以熟練地說出每種土壤的整體性能特點(diǎn)，在這種情況下再分析鳳仙花適合的土壤環(huán)境或者說每種土壤適合生長的植物這些問題，就非常容易得出可靠的結(jié)論。