探索科學教育中的高階思維能力培養(yǎng)

高階思維是課堂教學活動中學習者高水平的認知能力或心智活動，是思維從具體發(fā)展到抽象的高階綜合能力的體現(xiàn)。在科學課上，具備高階思維的學生往往能夠?qū)⒖茖W知識應用于生活實際并可以自主地調(diào)節(jié)學習狀態(tài)，從而另辟蹊徑地解決問題。

學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)要在科學概念建構的基礎之上，通過探究實踐的途徑發(fā)展學生的科學思維能力，并形成正確的責任意識。另外，要引導學生深入學習，循序漸進，逐步實現(xiàn)思維方式和思維能力的躍遷。深入學習除了要求教師設計更有層次的教學內(nèi)容和環(huán)節(jié)之外，也需要學生主動學習，才能達成效果。

創(chuàng)設真實情景。教師要把高階思維能力培養(yǎng)和日常生活聯(lián)系起來，以事喻理，以案說理，在解決具體生活問題的過程中鍛煉基本能力，形成對思維方法的認知和主動探究。在“制作航道浮標”一課中，教師創(chuàng)設“遙控船比賽”的真實場景，學生設計制作航道浮標時能夠綜合場地大小、水位、水流作用等多方面條件，發(fā)展創(chuàng)造性思維，初步掌握工程技術的基本要領。

制造沖突，引導學習。訓練高階思維能力需要學生對大量的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)、變化做綜合性分析，教師的責任是激發(fā)學生內(nèi)驅(qū)力。此時，“認知沖突”可以讓課堂充滿趣味，讓課程充滿探索的價值。例如“點亮小燈泡”一課設計了兩次分析節(jié)點，呈現(xiàn)鮮明的梯度設計。第一次分析學生在嘗試點亮小燈泡的過程中連接方式與實際結(jié)果之間的關系。老師帶領學生首先初步分析成功案例的相同點——閉合環(huán)路，再把相同點放進不成功的案例中進行比較。這時，學生發(fā)現(xiàn)不成功的案例同樣也具備環(huán)路閉合的基本條件，這就產(chǎn)生了矛盾沖突。教師不直接否定學生的想法，而是引導他們結(jié)合之前學習的“電流通過燈絲”做進一步的分析研討。經(jīng)過多次實驗以后，學生就能夠從物理學原理層面理解小燈泡點亮的基本條件。

激發(fā)學生實證意識?？茖W論證是以“證據(jù)＋解釋”為路徑的高階思維活動，追尋科學理性和實證邏輯，強調(diào)科學的懷疑與批判精神。在“熱傳導”一課中，學生對熱的傳遞規(guī)律往往容易淺層地理解為從“熱”到“冷”。但“冷”與“熱”的經(jīng)驗表述與物理學上的熱能存在本質(zhì)區(qū)別，這往往導致學生對能量這一抽象概念的理解產(chǎn)生偏差，也對熱能傳遞方式——熱傳導的學習形成了阻礙。為此，我在課前帶領學生先用冰塊給手掌降溫，再去摸常溫的水，在溫差中感受熱能的差異。有了課前的鋪墊，學生就能夠想到用溫度變化來描述熱的傳遞過程。

高階思維的發(fā)展離不開扎實的低階思維基礎。低階思維是高階思維的基石，低階思維中學生對新知的內(nèi)在勾連會成為腳手架，幫助他們邁向高階思維發(fā)展階段。另外，教師要為學生預留足夠的思考時間，在真正面對有難度的問題時，學生可以嘗試獨立思考，還可以在小組討論中碰撞出火花，依靠活躍的思維和豐富的想象力跟隨教學過程完成對學科知識的理解和把握，在知識的積累過程中形成高水平的方法論，從而更好地完成學科學習，實現(xiàn)思維能力的發(fā)展。

（作者單位：北京市東城區(qū)體育館路小學）