實驗與問題“互為驅動”培養高階思維能力

問題背景

實際教學中存在教師糾正很多遍，但學生依然舊錯重犯的情況。這讓教師產生一種失敗感，同時也給學生學習帶來困擾。師生在處理錯誤表現得情緒化，比如教師在考后把發揮失常的學生狠狠批評一頓，學生把考砸的試卷藏起來或揉成團扔掉。我們應立足從認知結構出發，尋找學生的犯錯原因，尋找調節認知結構變量、減少錯誤發生的教學策略，對《物質的導電性》進行了磨課活動。

教學過程及設計意圖

教學環節1：引入生活經驗，提出探究問題，培養學生思維的自覺性

教師：（展示導線）導線在構造上有什么特點？

學生：外殼是塑料不易導電，里面是銅絲容易導電。

教師：（準備以下物品：玻璃片、橡皮、鉛筆芯、銅片、食鹽水、硫酸銅溶液、自來水、硬幣、粉筆、回形針。）根據生活經驗哪些容易導電？哪些不容易導電？

教師：有什么辦法判斷物質的導電性？能否來設計電路？（提醒學生在電路中給待測物體留個位置）

學生：展示電路，說明設計理由，通過小燈泡亮暗度判斷導電性。

教師：將導電能力轉換成看得見的燈泡的亮暗，運用了轉換法，利用此電路來驗證我們的猜想。

學生：四人小組完成實驗并記錄結果。

【設計意圖】通過導線引入，設計電路并實驗初步通過小燈泡的亮暗來判斷物質的導電性，又留下疑問：小燈泡不亮就不能導電嗎？學生產生了疑問和強烈的探究真相的欲望。

教學環節 2：借助工具定量實驗釋疑，培養學生思維的靈活性。

教師：燈泡不亮就不導電嗎？

學生：可能不導電，也可能電流太小燈泡不發光。

教師：燈泡無法顯示的電流怎么顯示出來呢？可借助什么工具？

學生：借助電流表。電流表有示數容易導電，無示數不容易導電。

學生四人小組完成實驗并記錄過程。

【設計意圖】高階思維發展的起點是質疑。本環節用小燈泡亮暗程度檢測物質的導電性時，質疑小燈泡不亮是真的不導電嗎？質疑是學生的思考走向深入的第一步。高階思維的發展關鍵是思維的交互、內省。思維不是自然發生的，但是它一定是由“難題和疑問”與“一些困惑、混淆或懷疑”“引發”的。圍繞“物質導電性檢測的”實驗，小燈泡無法顯示的電流怎么顯示出來，學生想到借助電流表。如何設計實驗檢測物質能否導電，啟發學生的思維交互，發展學生的高階思維。學生對科學方法的理解和掌握程度決定高階思維水平的高低。在判斷物質導電性時，引導學生設計實驗以求驗證，經歷“實驗猜想——方案設計——實驗驗證——優化實驗——再次實驗驗證”的探究過程，逐步完善提升高階思維水平。

教學環節 3：通過精密度更高的儀器實驗，歸納規律，培養學生思維的深刻性。

教師：電流表檢測無示數的物質是否真不能導電？

教師：今天我們介紹靈敏電流表，比電流表更精確，能檢測出微小的電流，以靈敏電流表代替電流表完成檢測。

學生：完成實驗后完成框架圖。

教師：我們對這10種物質分類時，從開始的依靠經驗分類到后來一次次分類結果的改變，是靠什么？

教師：隨著儀器精確度不同，物質的分類結果也不同，技術的進步會推動科學進步。

【設計意圖】定性和定量分析是認識事物的兩種分析方式。在教學環節1中運用定性分析，在教學環節2、3中運用定量分析，使學生對物質的導電性有了進一步的認識。同時采用“問題鏈”驅動教學，啟發學生思考，幫助學生形成科學的探究思路，培養學生思維的深刻性。

培養高階思維能力的教學思考

實驗與問題相互驅動，深化思維

科學的精髓是以“物”析“理”，物是事實證據，理是理性思維，而思維不會憑空發生，是由問題引發的。我們在科學教學中離不開實驗，也離不開問題，這兩者共同驅動教學，深化學生思維。

關注意義的理解和科學方法的滲透，優化思維

傳統的科學課堂先演示實驗給出規律，然后講解內涵，對規律得出過程不重視，缺少對本源理解，學生思維處于低階思維。科學規律建立過程中，常常運用觀察和實驗，分析和綜合等科學方法，而科學方法的掌握程度，直接影響思維的方式和水平。科學課堂教學應該關注學習過程和意義的理解，將科學思想方法滲透到問題中，讓學生在解決問題中領悟方法，學會質疑、分析、創造，優化思維。