以《我們來做“熱氣球”》教學培養(yǎng)學生高階思維

〔摘" "要〕" 科學思維的培養(yǎng)是科學課程核心素養(yǎng)的重要體現(xiàn)。通過科學項目活動的創(chuàng)新設(shè)計，能進一步讓學生在參與實驗活動的同時大膽猜想、客觀分析和實踐檢驗。本文以小學科學項目《我們來做“熱氣球”》為例，通過以特定的項目活動設(shè)計，根據(jù)生活經(jīng)驗和認知大膽猜想、提出問題，并通過反復(fù)實驗進行猜想驗證，讓學生經(jīng)歷從認識、實踐到再認識、再實踐的過程，以此促進學生由低階思維不斷朝向高階思維發(fā)展，在掌握科學知識和實踐探究能力的同時，培養(yǎng)科學思維。

〔關(guān)鍵詞〕" 小學科學；高階思維；培養(yǎng)策略

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）13" " 0040-03

在《義務(wù)教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）指導(dǎo)下，對于小學科學課堂的創(chuàng)新設(shè)計，要以科學探究為課堂創(chuàng)新點，以素養(yǎng)目標的培養(yǎng)為落腳點，引導(dǎo)學生在探究中思考和實踐，促進學生高階思維發(fā)展。因此，我們要對傳統(tǒng)的教學觀念、教學方式方法等進行革新，在打破傳統(tǒng)教學以教材知識為主的教學局限性的同時，讓學生參與創(chuàng)新科學項目活動實施全過程，充分發(fā)揮學生在科學探究中的主體地位，幫助學生更深層次地認識科學，激發(fā)其對科學知識探究學習的興趣和熱情。

一、小學科學教學培養(yǎng)學生高階思維的意義

調(diào)查研究顯示，現(xiàn)階段小學科學教學仍舊存在科學探究與思維培養(yǎng)脫節(jié)現(xiàn)象，教師片面認為科學探究就是思維培養(yǎng)，在實際教學中以實驗操作代替思維培養(yǎng)情況屢見不鮮。但其實，科學實驗探究只是思維培養(yǎng)的一部分，重視探究活動的同時還要重視對思維能力的培養(yǎng)，只有在交流和思維碰撞的同時，才能更好地促進高階思維發(fā)展。神奇有趣的科學探究和思維碰撞活動，能幫助學生在實踐活動中思考、客觀分析和解決問題，從而培養(yǎng)學生對科學知識的思考和探究興趣。而在這一過程中，對小學生批判性思維、探究思維、創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)，能激發(fā)其對科學知識的求知渴望，發(fā)展科學質(zhì)疑、科學探究和科學動手能力，這是擺脫小學科學課程教學困境的途徑之一。教師要引導(dǎo)學生在參與科學實驗過程中不斷突破原有的思維定式，并形成新的認知圖式，深入開展探究式教學，深度發(fā)展學生的高階思維，實現(xiàn)由簡單到復(fù)雜、由低階向高階的突破，滿足當前新課程改革發(fā)展的要求，更好地培育學生科學素養(yǎng)、提升認知水平。

二、小學科學教學培養(yǎng)學生高階思維存在的問題

分析現(xiàn)階段小學科學思維培養(yǎng)存在的問題，主要表現(xiàn)為教學內(nèi)容缺乏豐富性、教學方式單調(diào)等，影響了實際教學成效。從教師認知情況來看，在《課程標準》理念指導(dǎo)下，雖然將學科素養(yǎng)置于教學關(guān)鍵位置，但在具體的落實過程中仍有部分教師缺乏對科學思維培養(yǎng)的正確認識，僅僅是復(fù)述課本內(nèi)容或演示科學實驗，這使整個教學環(huán)節(jié)過于呆板，學生思維難以被調(diào)動。而對教學內(nèi)容存在問題的分析發(fā)現(xiàn)，在具體的教學實踐過程中，教師往往更多地將教學重點聚焦于教材知識的講解，忽視了對課外知識的拓展學習，這導(dǎo)致對學生科學思維培養(yǎng)的局限性十分明顯。此外，從教學方式來看，在實際教學過程中，仍以知識的灌輸為主，在教師主導(dǎo)下的課堂，學生交流和思維碰撞的機會較少，課堂缺乏有效互動，使科學思維培養(yǎng)效果不盡如人意。

三、小學科學教學培養(yǎng)學生高階思維的策略

（一）以問題情境引發(fā)科學質(zhì)疑

小學科學教學實施過程中，培養(yǎng)學生的高階思維，需要將批判性思維的培養(yǎng)作為重點。而問題情境的創(chuàng)設(shè)，則是引發(fā)學生科學質(zhì)疑和初步思考的關(guān)鍵。對此，教師要重視對問題情境的創(chuàng)設(shè)，在問題情境設(shè)計過程中，強調(diào)問題設(shè)計的關(guān)鍵性和層次性，要確保問題由簡入繁、由易到難，逐步引領(lǐng)學生深入思考，以學生的生活經(jīng)驗和個體認知水平為基礎(chǔ)，在打破學生常規(guī)認知的前提下，以問題驅(qū)動學生思考。以《我們來做“熱氣球”》一課的教學為例。教師可先以簡單問題引起學生思考，播放“熱氣球”升空和下降的視頻，提出問題“視頻中‘熱氣球’發(fā)生了怎樣的變化？”此時，學生會從“熱氣球”上升和下降的角度思考和回答；緊接著，教師追問“猜一猜‘熱氣球’是怎樣上升呢？”此時，學生考慮回答“有火就能上升”，教師便可以就學生的這一猜想繼續(xù)提出問題“又是如何下降的呢？”引發(fā)學生的科學質(zhì)疑，讓學生以小組為單位進行自主思考和合作交流。在上述問題情境的創(chuàng)設(shè)過程中，教師基于學生的認知水平提出關(guān)聯(lián)性問題，引領(lǐng)學生一步一步地思考和探究。這一過程，對于學生高階思維發(fā)展有著積極的促進作用，是小學科學教學課堂創(chuàng)新設(shè)計的重中之重。

（二）以多維對話實現(xiàn)思想碰撞

為了實現(xiàn)對學生高階思維的培養(yǎng)，教師在創(chuàng)新設(shè)計科學課堂教學的同時，可以以多維對話形式推進學生思想碰撞，對話形式可以靈活多變，如辯論賽、小組交互等，這類活動多要求學生以生活經(jīng)驗、認識水平和知識儲備進行應(yīng)變和表達，有助于促進學生邏輯思維能力的發(fā)展。仍以《我們來做“熱氣球”》一課教學為例。教師可以組織學生開展思辨活動，實現(xiàn)多維對話。思辨主題為“熱氣球的上升受什么因素影響”，在這一課學習之前，學生已經(jīng)知道空氣具有質(zhì)量、能占據(jù)空間且還可以被壓縮，因此要求學生根據(jù)已有知識和經(jīng)驗對“熱氣球”的升降現(xiàn)象進行具有邏輯性的解釋。此時，學生在圍繞“熱氣球怎樣上升”這一問題進行思辨討論，學生A的觀點是熱氣球的上升與加熱有直接關(guān)系；學生B反駁道熱氣球的上升與氣體有關(guān)；學生C則從溫度和空氣兩方面闡述，認為溫度上升，空氣體積變大，溫度高的空氣比溫度低的空氣輕。這一思辨過程中，學生根據(jù)所學知識各抒己見，在語言交流和思維碰撞的同時，不斷增進對“熱氣球上升”原理的認識，促使學生思辨思維能力不斷發(fā)展。

（三）以觀察沖突激發(fā)探索熱情

為實現(xiàn)對小學生科學探究思維的培養(yǎng)，在科學教學實施過程中，教師可以設(shè)計觀察課堂，以感官觀察促使學生在描述中引發(fā)觀察沖突、認識沖突，進而不斷增強學生的探索熱情，培養(yǎng)學生細致入微的觀察能力。例如，在模擬熱氣球中，運用微視頻出示實驗材料和實驗方法，如擺放桿子、點燃蠟燭、罩住塑料袋等，此時要求學生用手、眼睛等感覺器官觀察并記錄“熱氣球”加熱、上升、下降時的現(xiàn)象，并就實驗觀察現(xiàn)象進行匯報。對實驗現(xiàn)象“熱”的部位和“鼓”的部位，學生提出了不同觀點：有學生認為，熱（中間）、鼓（全部）、上升，冷、癟、下降；而其他學生提出反對意見，認為熱的是頂部，鼓起來的是中間部位。此時，教師可指導(dǎo)學生對這一問題進行再實驗和再認識，不斷加深學生對“熱氣球”上升的思考，鍛煉動手能力的同時促進學生探究思維能力不斷發(fā)展。

（四）以項目任務(wù)設(shè)計深度分析

在培養(yǎng)小學生科學高階思維的過程中，教師可以靈活應(yīng)用項目式教學法，以項目任務(wù)的設(shè)計，確保學生理解并參與項目活動。以上述《我們來做“熱氣球”》一課教學為例，教師在以問題情境的設(shè)計激發(fā)學生學習動機的情況下，可以明確項目學習任務(wù)。任務(wù)一：標出測溫桿中高處的溫度；任務(wù)二：在最先鼓起來的地方打圈。此時，學生在模擬“熱氣球”的同時，觀察教師出示的課件中測溫紙讀數(shù)方法，并觀察和記錄數(shù)據(jù)，學生可以根據(jù)所觀察的數(shù)據(jù)對“熱”和“鼓”的規(guī)律進行歸納總結(jié)，而在完成任務(wù)二時，學生通過對圈劃的最先“鼓”起來的位置進行觀察對比分析，嘗試將“熱”和“鼓”等現(xiàn)象聯(lián)系起來，解釋為什么大塑料袋會上升。通過參與項目任務(wù)的過程，能更好地幫助學生梳理“熱氣球”的工作原理，將“熱”和“鼓”等現(xiàn)象聯(lián)系起來，解釋為什么大塑料袋會上升，引領(lǐng)學生探索數(shù)據(jù)背后的規(guī)律，在將科學現(xiàn)象建立關(guān)聯(lián)的同時幫助學生更好地構(gòu)建科學概念，親身經(jīng)歷科學知識形成過程，促進學生科學思維發(fā)展。

（五）以特色方案制定激勵創(chuàng)新

在明確項目任務(wù)的同時，便需要開展進一步的實驗操作進行驗證。這一過程，可以鼓勵學生以小組為單位制定具有特色的實驗方案，在對“熱氣球”制作方案進行創(chuàng)新的同時，對于學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)有所助益。在開展實驗探究的同時，某組學生應(yīng)用準備好的彩色紙、牛皮紙、膠水、剪刀、透明膠帶、鉛筆、彩色細線、熱膠槍等實驗器具，在教師示范操作的指導(dǎo)下，對實驗方案進行創(chuàng)新。首先，將彩紙剪成長方形并卷成圓筒形狀固定，再將剪好的“熱氣球”頂部和底部與紙筒兩端相連接，以彩色細線制作吊籃并固定到紙筒上，這一過程是對“熱氣球”特色制作方案的創(chuàng)新。在完成上述操作后，該組又發(fā)揮創(chuàng)意想法，對“熱氣球”的表面進行裝飾，以各種圖案和花紋裝飾“熱氣球”。在完成“熱氣球”制作后，該組進行了上升的實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)上升效果不佳，經(jīng)過組內(nèi)討論和研究，做出“可能紙筒口徑太小影響空氣流動”的猜想。為了對這一猜想進行驗證，他們對紙筒的兩端口徑大小進行了調(diào)整，發(fā)現(xiàn)在紙筒口徑調(diào)大后上升效果有所提升，進而對本組的實驗方案進行了調(diào)整和完善。這一過程，正是學生從認識、實踐到再認識再實踐的過程。實踐表明，學生通過參與實驗操作，并對實驗過程中的問題開展小組合作探究，對實驗方案不斷創(chuàng)新完善，有助于其創(chuàng)新思維的發(fā)展。

（六）以成果展示加強深層認識

在小學科學教學中對學生高階思維的培養(yǎng)，還可以以成果展示的方式進行，讓學生在分享科學探究成果的同時，以學生自評、小組間互評等形式，就實驗想法、實驗過程和實驗心得進行溝通和交流，而這一過程能促進學生反思，在獲取他人創(chuàng)意想法的同時，不斷就實驗方案進行完善，取長補短，從而發(fā)展學生的高階思維。上述《我們來做“熱氣球”》這一科學實驗教學，各組在完成“熱氣球”的制作后，教師可以組織開展一場“‘熱氣球’展覽會”，邀請家長參觀作品展示，并由各組派出一名代表進行創(chuàng)意想法的講解，在為家長和其他學生進行創(chuàng)意制作想法、制作原理的分享時，對家長或其他學生提出的問題給予解答。如“為什么要以鋁箔袋作為實驗材料？”此時學生能從隔熱、安全的角度進行解答；又如“‘熱氣球’紙筒口徑設(shè)計有什么想法？”此時學生能從優(yōu)化加熱等角度著手進行分享。這一過程，是以特色成果展示為代表的課堂教學模式創(chuàng)新，為學生進行合作交流、成果分享提供了全新的學習平臺，促使學生在探究和交流過程中對“熱氣球”的工作原理有更深層次的認識，能促進學生反思思維和能力的提升。

綜上所述，為在小學科學教學中實現(xiàn)對學生高階思維的培養(yǎng)，就要對傳統(tǒng)的教學觀念、教學手段進行創(chuàng)新，在為學生打造全新學習環(huán)境的同時，促進學生思辨思維、邏輯思維、批判性思維和創(chuàng)新思維能力不斷發(fā)展，鼓勵學生在科學探究中進行思想碰撞，在反復(fù)實驗的同時加深對科學現(xiàn)象和原理的認識，幫助學生更好地強化思維發(fā)展，逐步實現(xiàn)從低階思維到高階思維的過渡。

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